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# \expandafter 是如何工作的：TeX 使用临时 token 列表

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## 展开与内部记号列表

到目前为止，我们已经探讨了记号、记号列表以及 TeX 中“展开”概念背后的核心原理。在本节中，我们将使用 TeX 原语 `\jobname` 来介绍展开处理的一个重要方面：TeX 对……的使用 *临时记号列表*——它们是一种 *基本* ……工作方式的一个方面 `\expandafter` ，正如我们将在本系列文章的后文中看到的那样。

`\jobname` 是一个可展开的 TeX 原语，其展开会生成一系列字符记号，这些记号表示主输入 `.tex` 文件的名称。例如，假设我们有以下文本，作为 `.tex` 名为 `mycode.tex`:

```
    我的文件名是 \jobname .tex % 注意 \jobname 后面的空格
```

这将排版出

```
    我的文件名是 mycode.tex
```

当我们使用 `\jobname` 命令时，最终排版出的字符并不是从你的物理 `.tex` 文件中读取的，那么它们来自哪里：TeX 在哪里存储/读取这些记号？对用户不可见（即，在 TeX 内部深处）， `\jobname` 会创建一个临时记号列表，该列表由表示你的文件名的一系列字符记号构成。一旦 `\jobname` 已经创建了该记号列表，TeX 便会暂时将“视线”从当前输入源（此处为我们的 `.tex` 文件）转而从该临时记号列表中读取记号（字符记号）。当 TeX 需要下一个输入记号时，它会从该内部列表中读取下一个记号，并一直这样做，直到读到列表末尾；此时 TeX 会恢复从先前的输入源读取记号，而在这里，那将是从我们的 `.tex` 输入文件中读取的文本。

如下面的图示所示，TeX 会恢复读取 `.tex` 输入文件中它在处理完 `\jobname`——即在读取空格字符之后、但在读取“.”字符之前。实际上，句点（.）正等待从 TeX 的输入缓冲区中读取——这是 TeX 内存中的一小块区域，用于保存从 `.tex` 文件中读入的一行文本——TeX 会逐行读取并处理你的 `.tex` 文件，它不会将整个文件读入内存。

在阅读下图时，请从底部向上看，以跟随处理流程。

![TeX 如何展开 \jobname](/files/dbd99ec16d3b153eaab1f7edf209df158072096f)

回到我们关于展开的讨论，我们可以观察到， `\jobname` 的展开导致 `\jobname` 命令（记号）被 *移除* 从输入中 *替换* 被展开生成的记号所取代：生成的临时记号列表用于保存 `.tex` 文件中使用的

可展开命令（例如 `\jobname`）并不是唯一会“悄悄”创建并使用记号列表来实现其效果的 TeX 原语。例如，命令 `\uppercase` 和 `\lowercase` 都会创建内部记号列表来改变其参数的字母大小写。完成大小写转换后，TeX 会切换为从这些命令生成的记号列表中读取字符记号。记号列表是 TeX 唯一的“记号数据存储”机制——除了将数据写入物理磁盘文件之外。

### 记号的来源：TeX 是一位杂技高手

当 TeX 处理一份典型文档时，它必须管理 *许多* 多个记号来源：来自众多物理磁盘文件的输入，以及处理过程中创建的无数内部记号列表。在本节中，我们将非常简要地探讨 TeX 如何设法“同时驾驭”这些输入源。

假设我们想要一个简单的宏，用来排版我们的 `.tex` 文件：

```
    \def\myfile{The name of my file is \jobname .tex}
```

后来，在我们 `.tex` 文件中的某个时刻，我们调用宏 `\myfile`：暂时地，TeX 会从通过你文本中的文本（`.tex`）文件创建/读取记号，切换为从 `\myfile` 存储在其内存中的定义（记号列表）中读取记号。当 TeX 执行该 `\myfile` 宏（处理其记号）时，它会检测到一个表示 `\jobname` 命令的记号，而其展开又会创建另一个临时记号列表，TeX 必须从中读取记号。即使在这个简单场景中，TeX 也必须管理三个输入来源：

1. 该 `.tex` 包含该 `\myfile` 宏的文本文件；
2. 存储……定义的记号列表 `\myfile` 宏的文本文件；
3. 由……创建的记号列表 `\jobname` 命令在……内部 `\myfile` 宏中。

当 TeX 处理文档时，它会不断在输入源之间切换：物理文件和记号列表，那么 TeX 是如何跟踪这一点的呢？答案是，在内部，TeX 引擎维护着一个所谓的 [输入栈](https://en.wikipedia.org/wiki/Stack_\(abstract_data_type\)) 它充当一种“记忆”，使 TeX 在切换输入源时能够记住自己当时正在做什么（正在从哪里读取）。

不深入细节，TeX 引擎内部的代码使用一个名为 `curinput` （当前输入）的全局变量，除其他作用外，它会告诉 TeX 当前是在从物理文件还是从记号列表中读取。 `curinput` 它还会指示 TeX 下一个记号应从何处获取（在当前记号列表或其文本缓冲区中）。如果 TeX 正在从记号列表中读取， `curinput` 它还会记录正在处理的是哪种类型的记号列表——例如，作为宏存储的记号列表，或者这些记号是否来自不同的源。

在需要时， `curinput` 变量会被更改以指向新的输入源，而 TeX 当前的“输入状态”（源和位置）会被保存在输入栈中，以便 TeX 之后能够返回到那个确切位置（在某个 `.tex` 文件中的位置，或记号列表中的下一个记号）。一旦新的输入源耗尽（例如，记号列表中不再有记号，或文件已到达末尾），它就会从栈中弹出，并且 `curinput` 会更新以确保 TeX 恢复从先前的源获取记号。

## 深入探究（可选阅读）

以下各节为喜欢细节的读者提供更多背景信息。

### 真实的记号列表

下图使用的是 Overleaf 定制构建的 Knuth TeX 生成的，它可以访问 TeX 的内部数据和数据结构。这个记号列表示意图是在上面简化版的基础上构建的，并包含了额外的数据，例如显示由 `\jobname` 其类别码为 12，而不是通常的 11 类别码。在这张图中，“node”只是 TeX 用来表示一个内存存储单元的名称。

![TeX 记号列表内部](/files/085b8a2c0fdea49d2170592ac5c9f2a7877e272a)

### TeX 如何读取并处理 \jobname

另外，为了完整起见，这里给出 TeX 在检测到时的“思考过程”概览 `\jobname` 在我们的输入中 `.tex` 文件中的情况。在这张图中，我们可以看到 TeX 如何检测转义字符（`\` 其类别码为 0），处理字符序列 `jobname`，生成一个记号，并查找该 `\jobname` 命令的含义；TeX 会发现它的命令码 > 100，这表明它是一个可展开命令。

![TeX 如何扫描并处理 \jobname](/files/f8767592bc6a809a160faba3734389744f643af6)

[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)


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