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# 关于 \expandafter、TeX token 和展开的六部分文章系列

## 概述

TeX 原语 `\expandafter` 是一个用途广泛的命令，被 LaTeX/TeX 程序员用来创建复杂的宏——例如 LaTeX 宏包提供的命令（宏）。表面上， `\expandafter` 很容易使用，但当你遇到更复杂的构造时，这层简单的面具很快就会褪去，例如多个连续的 `\expandafter` 用于执行各种“记号摆弄”的命令 `...\expandafter\expandafter\expandafter...`.

本系列文章有一个雄心勃勃的目标：解释 *如何* 该 `\expandafter` 命令以及 TeX 展开究竟是如何工作的——从基本原理到探索发生在 TeX 引擎软件深处的过程。读者可以直接跳到这些 [文章](#accessing-articles-the-navigation-bar) ，或者阅读一篇 [引言](#introduction-and-who-is-this-series-for) 以及本系列的原因和目的。

## 访问文章：导航栏

每篇文章在正文前后都有如下导航栏，这样你就可以快速跳转到本系列中的其他文章：

[第 1 部分](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/19-how-does-expandafter-work-an-introduction-to-tex-tokens.md) [第 2 部分](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/22-how-does-expandafter-work-the-meaning-of-expansion.md) [第 3 部分](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/21-how-does-expandafter-work-tex-uses-temporary-token-lists.md) [第 4 部分](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/20-how-does-expandafter-work-from-basic-principles-to-exploring-tex-s-source-code.md) [第 5 部分](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/17-how-does-expandafter-work-a-detailed-macro-case-study.md) [第 6 部分](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/18-how-does-expandafter-work-a-detailed-study-of-consecutive-expandafter-commands.md)

以下是本系列 6 篇文章的链接：

1. [TeX 记号简介](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/19-how-does-expandafter-work-an-introduction-to-tex-tokens.md)
2. [展开的含义](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/22-how-does-expandafter-work-the-meaning-of-expansion.md)
3. [TeX 使用临时记号列表](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/21-how-does-expandafter-work-tex-uses-temporary-token-lists.md)
4. [从基本原理到探索 TeX 源代码](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/20-how-does-expandafter-work-from-basic-principles-to-exploring-tex-s-source-code.md)
5. [一个详细的宏案例研究](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/17-how-does-expandafter-work-a-detailed-macro-case-study.md)
6. [连续的详细研究 `\expandafter` 命令](/latex/zh-cn/shen-du-wen-zhang/18-how-does-expandafter-work-a-detailed-study-of-consecutive-expandafter-commands.md)

## 导言以及本系列适合谁？

### \expandafter：基本操作原理

\expandafter 的作用是强制对输入中的某个记号进行提前展开：给定输入中的两个连续记号， $$\mathrm{T\_1}$$ 和 $$\mathrm{T\_2}$$, `\expandafter` 将保存记号 $$\mathrm{T\_1}$$，展开记号 $$\mathrm{T\_2}$$ 并将记号 $$\mathrm{T\_1}$$ 放回到 $$\mathrm{T\_2}$$:

$$\verb\*\expandafter\*\ \mathrm{T\_1}\mathrm{T\_2} \rightarrow \mathrm{T\_1}\text{\<expansion of }\mathrm{T\_2}\text{>}$$

在标准的 `\expandafter`行为描述之后，我们注意到它会“保存记号 $$\mathrm{T\_1}$$”，强制对记号 $$\mathrm{T\_2}$$ 进行“展开”（在 TeX 正常执行之前），然后把记号 $$\mathrm{T\_1}$$ “放回输入中”供 TeX 再次读取。本文作者回忆起自己曾被 `\expandafter`的“记号摆弄”行为中的某些方面弄得困惑；特别是：

* “保存一个记号”或“把一个记号放回输入中”是什么意思——这些被保存的记号“去了哪里”，TeX 又是如何重新读取它们的？
* 展开“看起来像什么”，或者说它究竟是什么意思？
* TeX 如何处理多个连续的 `\expandafter` 命令——那 *究竟* 是如何工作的？

### 本系列文章的目标

本系列旨在通过记录对 TeX 内部工作机制研究的结果，来回答上面提出的问题。Overleaf 构建了其中一种 TeX 引擎的定制版本，并使用 [Eclipse IDE](https://www.eclipse.org/ide/) 来观察 TeX 源代码在处理一个 `.tex` 包含对 `\expandafter`.

示例用法的文件时是如何运行的：我们将分享这些研究结果，以探讨：

* TeX 记号的真实本质/含义；
* TeX 对临时记号列表的生成/使用；
* “展开”究竟真正意味着什么。

通过对这些主题的探讨，我们将拼合出全貌，以解释 *如何* `\expandafter` 是如何表现出其“记号摆弄”行为的。本系列文章面向任何希望对这些主题形成深入理解的人：更深入地审视 TeX 本身，考察 TeX 内部运作中那些使 `\expandafter` 发挥魔力的部分。

撰写关于 TeX 及与 TeX 相关概念/原理的文章颇具挑战，因为 TeX 是一款极其复杂的软件——其排版后的源代码长达数百页。例如，看看这个 [Overleaf 项目](https://www.overleaf.com/latex/examples/typeset-the-source-code-documentation-for-tex-e-tex-or-pdftex/qkgfgyspnhcv) ，它默认会排版 $$\mathrm{\varepsilon}\text{-}\mathrm{\TeX}$$的源代码：排版后的 PDF 文件超过 600 页。

从内部来看，TeX 是一个错综复杂、彼此关联的动作与过程网络；当我们试图讨论其行为的某个孤立方面时，这会带来挑战：例如剖析出某个特定“组件”，如 `\expandafter`，并试图在不不断引用 TeX 软件其他方面的情况下解释它。就其本质而言， `\expandafter` 命令参与了 TeX 的 *展开*过程——这个过程对我们许多人来说是一个模糊且有些难以完全理解的概念。然而，展开确实是 TeX 行为的一个根本方面，它贯穿于 TeX 的内部运作之中，并在 TeX 软件内部深处发生。在本系列文章中，我们将探究展开的真实含义，首先汇集一组相关的原理和行为，以足以构建对展开的基本理解。在此基础上，我们最后将进行一次“深潜”，深入 TeX 内部，探索实现 TeX 展开机制的实际源代码。

## 总而言之

在这些文章中，我们努力提供对尽可能多的读者有用/有价值或有兴趣的内容：在简洁与不可避免的细节之间寻求平衡，同时也尽量不因提供过多或过少的上下文材料而让读者失去耐心。我们希望这些内容能为 TeX 文献贡献一些有用/有价值的东西，供现在以及也许未来的 TeX 社区成员乐于阅读。

祝 $$\mathrm{\TeX}\text{ing!}$$，来自 Graham Douglas 和 Overleaf 团队。


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