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TeX/LaTeX 是否比其他编程语言更占优势？

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TeX/LaTeX 是否比其他编程语言更占优势？

我在 tex.se 上见过很多程序员，我想知道他们如何看待 TeX/LaTeX 作为一种编程语言与其他语言的关系，以及它是否会促进我作为初学者使用其他（非排版相关）语言的进步，这当然是抽象或语义意义上的。

答案1

我不太经常表达的观点是 TeX 是一个糟糕的编程语言，任何学习编程的人最好避免从中学习任何东西。事实上，拥有编程经验来编写 TeX 比相反的编程经验更有帮助。我想到了一些主要和次要的观点：

  • 编写 TeX 时，必须非常注意代码中的确切字符，包括换行符 (!) 和单个空格 (!!)，这两者都会微妙地影响其行为。这意味着需要付出大量努力才能完成一些甚至不是算法的事情。

  • 说到输入格式，由于 catcodes，它是完全流动的。这个答案非常有趣，就像霍加狓很有趣。所以即使你认为你知道 TeX 的语法，你（可能）只知道普通 TeX 格式的语法。或者 LaTeX 的语法。或者 ConTeXt 的语法。

  • TeX 是一种宏语言。这意味着通过设计，其代码为自我修改，与该goto声明就程序结构损坏而言，原因已由 Dijkstra 在该文章中给出。

  • 然而！TeX 是不是宏语言，因为它的指令最终会扩展到排版原语。TeXbook 中突出地宣传了这一事实，将 TeX 的操作模式描述为“眼睛”、“嘴巴”和“胃”；嘴巴就是宏语言。前面提到的输入格式问题是“眼睛”；排版部分是“胃”。当然，除了当它是不是只是排版，例如\def指令的执行。

  • 如果您阅读此网站，您会偶尔听到人们谈论“完全可扩展”；他们指的是仅在口中处理的代码（作为宏）。它是不太为人所知为什么会有这种区别，但正如 TeX 的许多方面一样，这可能只是时代的产物。在其他条件相同的情况下，这并不是学习编程语言的好广告。

  • TeX 实际上没有变量、循环或条件之类的编程结构。它确实有寄存器和\loop...\repeat结构（通过巧妙操纵自修改代码来工作），并且确实有固定数量的内置\if，但一般来说，你会发现自己在编写一个临时的、非正式指定的、充满错误的 Common Lisp 一半实现（或者，因为我实际上不懂 Lisp，也许我应该说“一半 C”）。除了坏习惯之外，不要以为你通过这种方式不会学到任何东西。除非你已经知道你试图发明的结构，否则你最终会得到意大利面条式的代码。

  • 尽管 TeX 构成编程语言的部分从定义上来说就是纯粹可扩展的部分，但现有的结构大多不可扩展。一些其中是可扩展导致非常模糊的策略，例如在这个问题及其答案。让程序员担心if语句的代码分支实际上会干扰分支代码本身可能不太合理。

  • TeX 没有函数的概念，这是少数几个至关重要的和函数式语言都同意这一点。它的宏确实吸收了“参数”，但由于宏语言固有的棘手扩展问题，这些参数并不总是代码中写的内容。即使它们是写的是什么，因为棘手引起争论的问题他们是仍然并不总是如你所想的那样。

  • 奇怪的是，尽管括号之类的东西对于 TeX 的功能至关重要，尽管它是一种图灵完备的语言，而且尽管输入的确切格式对于其功能至关重要，但没有本地方法可以轻松完成诸如确定（当然是可扩展的）下一个字符是否是括号之类的事情！请参阅 Bruno Le Floch 对这个答案。这实际上是一个很好的教训，说明了“图灵完备”和“无所不能”之间的区别，所以从这个意义上说，这是一个人编程教育中很有价值的一部分。

  • 它没有调试功能。它确实提供了跟踪代码的能力，但这无法精细控制，并且并不总是能揭示关键事实，例如“所有这些变量现在具有什么值？”。假设您可以说出变量是什么，因为它们可能就像“函数”一样是宏。

从本质上讲，使用 TeX 编程就是一场无休止的挫折之旅，因为代码格式、多轮解析和后续（可能是部分）执行以及定义不明确的程序状态等细节而令人沮丧。尽管“只有 perl 可以解析 Perl”，至少对于 Perl 来说确实如此，因为它提供了极其丰富的编程风格和功能（当然，包括修改其自身语法的能力）。在 TeX 中，您可能很难让它执行加法。

答案2

这更像是一个长评论而不是答案。

TeX 是学习编程的极好资源。它告诉你如何不写代码！编程的基本原则之一是，你应该编写易于他人阅读的代码。我发现很多 TeX 代码，尤其是 TeX 早期编写的 TeX 宏代码，都难以阅读。部分原因是 TeX（宏语言）的特性。但更大的原因是宏作者使用的可怕的宏命名约定，尤其是@在变量名中间使用。

例如，考虑宏\overset和\underset，它们是包的一部分amsmath。它们被定义为

 \newcommand{\overset}[2]{\binrel@{#2}%
  \binrel@@{\mathop{\kern\z@#2}\limits^{#1}}}
\newcommand{\underset}[2]{\binrel@{#2}%
  \binrel@@{\mathop{\kern\z@#2}\limits_{#1}}}

其中辅助宏\binrel@和\binrel@@定义在amsbsy.sty：

\def\binrel@#1{\begingroup
  \setboxz@h{\thinmuskip0mu
    \medmuskip\m@ne mu\thickmuskip\@ne mu
    \setbox\tw@\hbox{$#1\m@th$}\kern-\wd\tw@
    ${}#1{}\m@th$}%
  \edef\@tempa{\endgroup\let\noexpand\binrel@@
    \ifdim\wdz@<\z@ \mathbin
    \else\ifdim\wdz@>\z@ \mathrel
    \else \relax\fi\fi}%
  \@tempa
}
\let\binrel@@\relax

如果将这两个宏命名\checkmathbinrel为\usemathbinrel。然后，人们可以阅读代码来理解意图宏。

笔记：我无意批评编写代码的作者。我知道编写代码时，计算效率比可读性更重要。

现代 TeX 代码，无论是以 LaTeX3 样式还是以 ConTeXt 样式编写，都更易于阅读。例如，这是在 ConTeXt 中定义相同宏的方式：

\def\math_binrel_apply#1%
  {\begingroup
   \setbox\scratchbox\hbox
     {\thinmuskip   0mu
      \medmuskip   -1mu
      \thickmuskip -1mu
      \setbox\scratchbox\hbox{$#1\mathsurround\zeropoint$}%
      \kern-\wd\scratchbox
      ${}#1{}\mathsurround\zeropoint$}%
   \ifdim\wd\scratchbox<\zeropoint
     \endgroup
     \expandafter\mathbin
   \else\ifdim\wd\scratchbox>\zeropoint
     \endgroup
     \expandafter\expandafter\expandafter\mathrel
   \else
     \endgroup
     \expandafter\expandafter\expandafter\firstofoneargument
   \fi\fi}

\unexpanded\def\overset#1#2%
  {\math_binrel_apply{#2}{\mathop{\kern\zeropoint#2}\limits\normalsuperscript{#1}}}

\unexpanded\def\underset#1#2%
  {\math_binrel_apply{#2}{\mathop{\kern\zeropoint#2}\limits\normalsubscript  {#1}}}

请注意，正确的缩进和富有表现力的变量名使得代码更容易理解（也许会以效率为代价）。

因此，如果你读过很多 TeX 代码，你就会遇到用不同风格编写的相同宏。你可以比较这两种实现，以了解如何编写可读性强的代码。

1：这个\edef\@tempa{\endgroup ...} \@tempa技巧，或者说这个{\begingroup ... \engroup \expandafter ... \fi}诀窍是 TeX 编程的标准部分。)

答案3

（这是另一条与 Aditya 的回答类似的长评论。）

是的， 它能帮助你理解其他语言（从理论意义上来说）。

以及 Ryan 给出的所有理由。

在数学中，我们总是在寻找反例、异常值、稍微奇怪但仍符合定义的东西。事实上，我们有一整本书的标题都是“数学中的反例”X“这些书是人们书架上的“必读”书籍之一。我们认为，要真正理解一个概念，你必须把它推向极端，并研究那里发生了什么——仅仅理解激发这个概念的安全、舒适的例子是不够的。所以我们学习空集、离散度量空间、非豪斯多夫流形、不可分离的 Banach 空间、具有一个元素的域（又名 F_un）以及许多类似的东西。我们这样做并不是因为我们真的想研究它们，而是因为如果我们真的想理解“S^3 是光滑流形”这句话的含义，我们还需要了解那些奇怪的例子。

如果你只想学习一门编程语言，并且从来不好奇为什么如果它的工作方式是那样的，那么就不要费心去研究 TeX。把它当作魔法，忘掉它。但如果你真的想了解编程是什么，并学习它能做什么真的那么你真的应该看看 TeX，因为没有什么能与它媲美。

我首先要从 TeX 的用途角度来看待它（我只是从这里推断，我对它的起源并不了解）。它是一种嵌入文档排版语言的编程语言，而后者是主要部分。因此，编程语言大多数时候都必须隐藏自己，这也是空格和换行符比其他语言更重要的原因之一：它们在文档排版部分很重要。

TeX 的另一个主要独特功能是，它的大多数用户都不是程序员，也永远不会想成为程序员。因此，它的设计再次考虑到了这一点。作者希望\emph{hello}“按照说明书上说的做”，\alpha意思是“我想要一个字母字符”，因此扩展（而不是函数调用）更接近于普通用户期望。

（但我不是专家，绝对不是程序员。所以也许我的观点受到了程序开发的影响。）

答案4

2004 年，Victor Eijkhout 教授了一门基于 TeX 作为编程语言的计算机科学课程。今年，他发布了课程笔记（见http://www.lulu.com/product/paperback/the-computer-science-of-tex-and-latex/18798879）。我最近买了这本书，准备为 TUGboat 写一篇评论。这本书给我的第一印象是，TeX 作为一种语言确实能让你深入了解计算机科学和编程的许多方面。

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