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那麼，我們從哪裡開始？從類別碼開始。 TeX 引擎屬於一類稱為 [編譯器](https://en.wikipedia.org/wiki/Compiler)：會讀入以某種 *來源* 語言撰寫的檔案，並且 *編譯* （轉換）成一個以某種 *目標* 語言撰寫的輸出檔。更具體地說，TeX 是一種 *文件編譯器*。對 TeX 引擎（編譯器）而言，輸入檔以 TeX 排版語言撰寫，而目標則是另一種「語言」所寫的輸出檔，例如 [DVI](https://en.wikipedia.org/wiki/Device_independent_file_format) 或 PDF——雖然我們對「語言」的概念有點寬鬆。 讓我們更仔細看看撰寫 TeX 檔案所使用的來源，或輸入，「語言」。一個 `.tex` 檔案最終只是一長串字元（包含換行字元）：其中夾雜著將被排版的文字，以及 `\\`, `}`, `$`, `[` 和各式各樣、能以看似近乎無限的組合方式出現的字元。任何不使用 TeX/LaTeX 的人看到一個典型的 `.tex` 檔案時，大概會覺得那是一團相當混亂的字元，幾乎看不出有任何可見的檔案結構。LaTeX 巨集套件確實在某種程度上對 .tex 輸入檔「施加」了一些基本結構。然而，在 `\begin{document}` 和 `\end{document}` 那裡該放些什麼，則由文件作者自行決定。如果你看看 `.tex` 以 Knuth 原始的 Plain TeX 巨集套件所撰寫的檔案，你會發現文件結構幾乎完全不存在。 因此，一般來說，TeX 輸入檔看起來可能相當沒有結構，似乎只是將要排版的內容與指示該內容排版方式的指令混雜在一起。TeX 究竟怎麼可能理解一個典型的 `.tex` 輸入檔：要如何把那團湧入的字元混合物過濾成對排版引擎可執行的指令，以及應該被排版的內容？ ### 過濾雜亂訊息：向類別碼問好 任何對 TeX 一無所知的人類觀察者，看到一個 `.tex` 檔案時，可能會辨認出某些字元，例如 `$` 並知道那是貨幣符號，或看到一個 `&` 並將其辨識為與號。該觀察者會為每個看到的字元推斷出一種 *意義* 意義——這種意義基於該字元在人類溝通中所扮演的角色。此外，他們可能會看到像 `a`, `e`, `或` 這樣的字元，並知道它們被歸類為母音，而其他像 `b`, `c` 或 `d` 則被歸類為子音。作為人類，我們的記憶中彷彿內建了一個查找表，透過它我們為所見的每個字元指定意義——根據該字元在我們所能溝通的語言中所扮演的角色來賦予意義。 要處理一個 `.tex` 檔案，TeX 軟體也必須查看輸入中的每個字元，並且同樣需要為每一個它「看見」的字元指定一個 *意義* 給它所「看見」的每一個字元。然而，TeX 只是一台以軟體實作的機器，負責處理文字——這些文字以整數序列（字元碼）的形式儲存在輸入檔中。作為一台機器，TeX 必須預先編程好相關資料，告訴它如何判定它所「看著」的字元之意義，並進一步決定接下來要如何處理它。TeX 是如何做到這一點的呢？ 答案就是那種只有 TeX 才有的概念之一： *類別碼，* 共有 16 種，範圍從 0 到 15。就 TeX 而言，它預期在一個 `.tex` 檔案中看到的每個字元，都有所謂的 *類別碼* 預先指定給它的類別碼。在 TeX 軟體內部有一種「查找表」，列出 *目前* 分配給 TeX 可能在輸入 .tex 檔中看到的每個字元。你可以把 TeX 的類別碼想成是為 *意義* TeX 必須檢查（掃描）的輸入串流中的每個個別字元指定一個 要將文件排版，TeX 引擎必須讀入（掃描）每一個字元，但 TeX 當下關注的並不是實際字元（字元碼）：字元的 *類別碼* 在掃描輸入時更為重要。字元的 *目前* 類別碼決定了 *目前意義* 的意義 *在 TeX 讀入它的當下*：該類別碼決定 TeX 將如何對每個字元加以對待／處理——我們稍後會說明為什麼要說「目前類別碼」和「目前意義」。TeX 正是透過類別碼來過濾湧入的字元混合物，區分出那些注定要排版的字元（內容）與那些構成待處理指令的字元——*命令* 也就是 TeX 需要執行的。 下表列出這 16 種類別碼：它們各自代表什麼，以及通常被指派到各類別的字元範例。 | **類別碼** | **說明** | **標準 LaTeX/TeX** | | ------- | -------------------------------- | ---------------------------- | | 0 | 逸脫字元——告訴 TeX 開始尋找命令 | `\\` | | 1 | 開始一個群組 | { | | 2 | 結束一個群組 | } | | 3 | 數學切換——切換進入／離開數學模式 | $ | | 4 | 對齊定位符 | & | | 5 | 行尾 | ASCII 編碼 13（`\r`) | | 6 | 巨集參數 | # | | 7 | 上標——用於排版數學： `$y=x^2$` $$y=x^2$$ | ˆ | | 8 | 下標——用於排版數學： `$y=x_2$` $$y=x\_2$$ | \_ | | 9 | 被忽略的字元 | ASCII 0 `<空值>` | | 10 | 間隔字元 | ASCII 編碼 32（空格）和 9（Tab 鍵字元） | | 11 | 字母 | A...Z、a...z，以及數千個 Unicode 字元 | | 12 | 其他 | 0...9 加上 ,.;?" 以及許多其他字元 | | 13 | 活動字元 | 用於建立單字元巨集的特殊類別代碼，例如 ˜ | | 14 | 註解字元——忽略後面直到行尾的所有內容 | % | | 15 | 無效字元，不允許出現在 .tex 輸入檔中 | ASCII 編碼 127（`刪除`) | 類別碼的使用是 TeX 用來過濾其輸入字元流的核心機制，讓它能理解你的輸入並判定： * 構成將被排版之文字的字元； * 用來界定應以數學排版的內容； * 作為待處理或執行之指令名稱的字元序列； * ……以及許多其他排版操作。 一開始，你可能會以為每個字元的類別碼（意義）是一種固定配置：不可改變，並且永久內建在 TeX 軟體的核心基礎中，但事實並非如此。如前所述，TeX 內部維護著一張查找表，用來儲存哪個類別碼被 *目前* 指派給每個字元——我們特別刻意使用 *目前指派* ，因為任何字元（尚未讀入）的類別碼都可以透過一個名為 `\catcode`的原始（內建）指令來變更。這帶來相當大的彈性，因為如果你願意，你可以徹底改變 TeX 之後從輸入讀入的任何字元的處理或解讀方式，為複雜的排版應用提供極大的可能性。 如果你主要關心的是用 LaTeX「把事情做完」，你很可能並未直接遇過類別碼，除了也許從你看過的錯誤訊息中見過它們。不過請放心，類別碼是 TeX 引擎運作的核心組件：它們使 LaTeX（以及 LaTeX 套件）能真正完成將文件排版的工作。 當你的 TeX 引擎啟動時（「[啟動](https://en.wikipedia.org/wiki/Bootstrapping)」）它會使用一組預設的字元到類別碼配置，但透過 `\catcode` 指令，這些預設值可由核心 LaTeX 程式碼（巨集）和／或你已載入的 LaTeX 套件加以變更——或者也可以由你自己的 TeX 程式碼或巨集來改變。不過，隨著時間與傳統／慣例的累積，某些被指派到特定類別碼的字元已被公認為「標準」，若你希望文件具備可攜性並能輕鬆與同事或其他使用者分享，遵循這些標準當然是理想的。例如， `\\` 字元被分配到類別碼 0，以表示 TeX/LaTeX 指令的開頭——請參見 [上表](#tbl-0). ### 讀取（掃描）輸入 當 TeX 從你的輸入檔讀取（掃描）下一個字元時，它首先會查看其類別碼，因此讓我們更仔細看看 TeX 讀取一行典型輸入時會發生什麼事。 假設我們有一個 .tex 檔，其中包含文字 `Hello World \jobname` 在某段段落中的某處。如果我們打開 `.tex` 檔案，使用 [十六進位編輯器](https://en.wikipedia.org/wiki/Hex_editor)，我們會看到字元序列 `Hello World \jobname` 在我們的 `.tex` 檔案中只是一串整數，或 *字元碼*，如下方截圖所示的十六進位序列： `48, 65, 6C, 6C, 6F, 20, 57, 6F, 72, 6C, 64, 20, 5C, 6A, 6F, 62, 6E, 61, 6D, 65, 20` ![TeX 檔中的十六進位字元碼](/files/1becd05cc81305e50d9c622064687e49cdbe8839) 如果我們將其從十六進位（基數 16）轉換為十進位（基數 10），字元碼序列如下： ![TeX 檔中的十進位字元碼](/files/4b8d5294bd6c3bd6d297cff8cad909b6ed4ab794) 我們也知道，對 TeX 而言，每個字元都有對應的類別碼；因此，根據 [上表](#tbl-0) 這一點，我們知道下列預設的類別碼配置（大概）也正在使用： ![TeX 類別碼](/files/2158c7e698ebb093dc0a7a5512560bc34823e2ca) 因此，對 TeX 而言，輸入檔中的每個字元都由 *兩個* 兩個數值所表示——其字元碼和其類別碼： ![字元碼及對應的 TeX 類別碼](/files/aaf27223e170d1846766de7a45b6ae26c917d5a6) 到這一點為止，我們只是在考慮 TeX 處理你的檔案的第一個階段：掃描個別字元。那麼，TeX 究竟會如何處理這些成對的字元碼與類別碼？一旦 TeX 掃描了某個字元並查找出其對應的類別碼，它究竟如何利用這些資訊來「過濾」湧入的字元？ ## 第 2 部分 在第 2 部分，我們將更仔細地看看 TeX 如何讀取你的輸入：假裝成 TeX 的「眼睛」，逐字元地觀察你的輸入。 [第 1 部分](/latex/zh-tw/geng-duo-zhu-ti/19-how-tex-macros-actually-work-part-1.md) [第 2 部分](/latex/zh-tw/geng-duo-zhu-ti/20-how-tex-macros-actually-work-part-2.md) [第 3 部分](/latex/zh-tw/geng-duo-zhu-ti/21-how-tex-macros-actually-work-part-3.md) [第 4 部分](/latex/zh-tw/geng-duo-zhu-ti/22-how-tex-macros-actually-work-part-4.md) [第 5 部分](/latex/zh-tw/geng-duo-zhu-ti/23-how-tex-macros-actually-work-part-5.md) [第 6 部分](/latex/zh-tw/geng-duo-zhu-ti/24-how-tex-macros-actually-work-part-6.md) --- # Agent Instructions This documentation is published with GitBook. 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