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检查数学字体

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检查数学字体

如何检查文档中加载的数学字体？ 就像\fontname\font用于检查加载的字体一样，打印当前数学字体的命令是什么？

答案1

数学模式下的字体选择与文本模式下的字体选择不同。在文本模式下，您有一个“当前字体”，但在数学模式下，您不一定有。在数学模式下，TeX 使用最多 16 种字体系列中的一种，其中每个系列都有三种变体\textfont，\scriptfont并且\scriptscriptfont，用于字符在数学公式中可能出现的各种位置。

当 TeX 将字符设置为数学模式时，它首先会检查与该字符关联的数学代码。例如，您可以检查字母的数学代码a。\showthe\mathcode`a然后 TeX 将打印

*\showthe\mathcode`a
> 29025.

十六进制形式为7161。第一位数字代表与数学字符关联的数学类，第二位数字代表字体系列，第三位和第四位数字代表字符在字体表中的位置。因此，在这种情况下，字母a具有默认字体系列 1。

但是，这比仅仅使用这个字体系列要复杂得多，因为该字符还有类别 7。类别 7 意味着 TeX 首先检查字体系列寄存器的值是否\fam在 0-15 范围内。如果是，TeX 会假设类别为 0（普通的数学字符/符号），并使用字体系列\fam来排版此字符。如果\fam不在上述范围内（启动数学模式时默认情况下如此），TeX 会使用与字母相关的字体系列，在本例中为 1。

现在我们知道要查看哪个字体系列，我们终于可以在数学模式下检查三个系列变体的字体名称了。如果我们输入

$\fontname\textfont1, \fontname\scriptfont1, \fontname\scriptscriptfont1$

在一个简单的 LaTeX 文档中，输出将如下所示

cmmi10, cmmi7, cmmi5

它们是标准的计算机现代斜体数学字体变体。

字体系列仅在数学模式下设置，因此如果您需要文本模式下的值，请使用类似

$\xdef\famone{\fontname\textfont1}$
\ttfamily\famone

对于 script 和 scriptscript 变体也类似。

编辑：这是一个小宏\printmathfont，它打印给定数学字体变体的字体名称（#1）和（可能是隐式的）数学字符（#2）：

\documentclass{article}

\def\printmathfont#1#2{%
  \ifcat\relax#2\relax
    \count0=#2%
  \else
    \count0=\mathcode`#2%
  \fi
  \divide\count0 256%
  \count1=\numexpr\count0/16\relax                % class
  \count0=\numexpr\count0 - 16*(\count0/16)\relax % family
  \def\tempinfo##1{\xdef\temp{\fontname#1##1}}%
  $%
  \ifnum\count1=7\relax
    \ifnum\fam>0\relax
      \ifnum\fam<16\relax
        \tempinfo{\fam}%
      \else
        \tempinfo{\count0}%
      \fi
    \else
      \tempinfo{\count0}%
    \fi
  \else
    \tempinfo{\count0}%
  \fi
  $%
  \string#1 \string#2 ($#2$): \temp
}

\begin{document}

\ttfamily
\printmathfont\textfont a \par
\printmathfont\scriptfont a \par
\printmathfont\textfont\alpha \par
\printmathfont\textfont\cap \par
\printmathfont\textfont= \par
\string\bf\everymath{\bf}\printmathfont\textfont a \par
\string\sf\everymath{\sf}\printmathfont\textfont a \par

\end{document}

输出如下所示： 在此处输入图片描述

答案2

没有“当前数学字体”。基本上，数学公式中的每个符号都附带一种字体选择。

每个字符都有一个“数学码”，例如的数学码b是0x7162“排版时，作为普通符号，字符0x62位于当前值指向的字体位置，\mathgroup或者，如果\mathgroup是-1，则使用1定义的字体\mathgroup”。的数学码;是0x603B“排版时，作为标点符号，字符位于00x3B指向的字体位置\mathgroup”。

TeX 维护最多 16 个数学组（普通 TeX 术语中的系列，但这里我指的是 LaTeX），但在 XeTeX 和 LuaTeX 中限制提高到 256。

每个数学组最多可以分配三种字体；如果系列编号为n，我们可以这样引用它们：“\textfontn”，“\scriptfontn“ 和 ”\scriptscriptfontn”；顾名思义，下标/上标级别为零、一级和以上的符号分别使用不同的字体。因此，公式$b^{b}$将使用两种不同的字体，即\textfont1和\scriptfont1，分别表示底数和指数。

另一方面，$\mathrm{b}^{b}将再次使用两种不同的字体，但现在它们将分别\textfont0用于底数和\scriptfont1指数，因为\mathrm{b}这是一条基本上

\begingroup\mathgroup=0 b\endgroup

因此暂时设置\mathgroup为 0；公式启动时参数的值为 −1。一般来说，出于显而易见的原因，分配给数学组的三个变体的字体仅在大小上有所不同。

还有其他一些微妙之处。将字体分配给数学组有两种基本方法：

\DeclareSymbolFont{<name>}{<encoding>}{<family>}{<series>}{<shape>}
\DeclareMathAlphabet{<control sequence>}{<encoding>}{<family>}{<series>}{<shape>}

声明

\SetSymbolFont{<name>}{<version>}{<encoding>}{<family>}{<series>}{<shape>}
\SetMathAlphabet{<control sequence>}{<version>}{<encoding>}{<family>}{<series>}{<shape>}

是数学版本的配套产品；我不会提供有关数学版本的任何详细信息，我将坚持使用“正常”数学版本（但不难理解发生了什么）。

数学组 0、1​​、2 和 3 是保留的，因为它们被 TeX 用于设置重要的数学参数；组 0 应引用“数学罗马”字体，组 1 应引用“数学字母”字体，组 2 应引用“数学符号”字体，组 3 应引用“数学扩展”字体。事实上，fontmath.ltx我们发现

\DeclareSymbolFont{operators}   {OT1}{cmr} {m}{n}
\DeclareSymbolFont{letters}     {OML}{cmm} {m}{it}
\DeclareSymbolFont{symbols}     {OMS}{cmsy}{m}{n}
\DeclareSymbolFont{largesymbols}{OMX}{cmex}{m}{n}

作为前四个声明。每个数学字体包都应遵守此约定（但分配这四种字体属性是自由的，只要分配给数学组 1、2 和 3 的字体是为相应角色设计的，因为它们需要适当的参数）。

随后的每个\DeclareSymbolFont声明都会分配另一个数学组。相反，对应的数学组\DeclareMathAlphabet仅在需要时才分配。

例如，文档

\documentclass{article}
\begin{document}
$\mathbf{a}$ \fontname\textfont4
\end{document}

将打印

Acmbx10

但是，更改$\mathbf{a}$为$a$将打印

A空字体

对应的数学组\mathbf是不可预测的，因为它取决于分配的符号字体（例如，amssymb将分配超过标准的四个）以及数学字母的使用顺序。继续我们的例子，

\documentclass{article}
\begin{document}
$\mathbf{a\xdef\whatfont{\fontname\textfont\mathgroup\space(math group \the\mathgroup)}}$
\whatfont
\end{document}

将打印

Acmbx10（数学组 4）

但如果我们还加载amssymb，我们会得到

Acmbx10（数学组 6）

如果我们

\documentclass{article}
\usepackage{kpfonts}
\begin{document}
$\mathbf{a\xdef\whatfont{\fontname\textfont\mathgroup\space(math group \the\mathgroup)}}$
\whatfont
\end{document}

我们得到

Ajkpbn7t（数学组 9）

正是因为kpfonts配备较多的符号字体。

另一个重要的微妙之处是，在排版数学公式之前，不会为任何数学组声明数学字体，甚至连四个基本数学组也没有。这样做有一个很好的理由，如下例所示：

\documentclass{article}
\begin{document}
\footnotesize $a$ \fontname\textfont1
\end{document}

这将打印

Acmmi8

进入数学模式会触发执行，\check@mathfonts负责检查已分配的数学组列表并提供正确的字体分配。示例

\documentclass{article}
\begin{document}
$a$ \footnotesize \fontname\textfont1
\end{document}

将打印

Acmmi10

因为还没有在 中排版任何数学公式\footnotesize。在文档开始时，还没有分配字体，这解释了上面的“nullfont”。

最后请注意，在如下公式中

$a\oplus\mathrm{a}\bigg|$

使用了四种字体；依次为\textfont1、、\textfont2和\textfont0。\textfont3

答案3

当使用 Unicode 数学字体时，可以（并且通常）为数学公式中使用的所有字符使用单一数学字体。这与旧概念（使用 7 位字体）不同，旧概念将所有数学字符集划分为按数学系列编号注册的更多字体。此旧概念已在此处的另一个答案中进行了解释。

例如，OpTeX 将数学系列编号 1 保留为主 Unicode 数学字体。因此，您可以通过以下方式获取其名称

\fontfam[lm]
\fontname\textfont1
\bye

其他数学系列数字可用于附加字体。当主 Unicode 数学字体未包含数学公式所需的所有字符时，它可用。

答案4

该答案涵盖了用户使用 LaTeX 的情况。

说“目前没有数学字体”是半准确的，因为

  • 在 TeX 的低级别中，\textfont这些等没有预先设置，但是
  • (La)TeX 的用户通常不会太关心低级部分。

实际上，LaTeX 维护着一个内部表，

  • 当前数学版本\math@version（normal或bold）拍摄于此处，
  • 对于每个数学版本（例如bold，normal或者如果您使用unicode-math并加载适当的字体，您可能会获得像times或xitsmath等数学版本），
    • 从数学字母表（例如）到文本字体名称的映射\mathbf排除大小 - 即⟨encoding、family、series、shape⟩例如\mathbf → (OT1, cmr, bx, n⟩
    • 从每个 ⟨sym-font⟩ 到文本字体名称的映射如上所述。例如symbols → ⟨OMS, cmsy, m, n⟩
  • 此外，尺寸信息被保存（设置者\DeclareMathSizes）

为了访问这些信息，您可以访问 LaTeX 的一些内部宏——通过阅读文档可以找到其名称：

  • 映射“（数学版本，数学字母表）→字体”被\DeclareMathAlphabet（设置所有数学版本的数学字母表字体）、\SetMathAlphabet（设置特定数学版本的数学字母表字体）、、 \DeclareSymbolFont修改\SetSymbolFont。
  • 定义符号属于哪个 ⟨sym-font⟩ 的命令是\DeclareMathSymbol（还有等等\DeclareMathDelimiter）

当然，访问这些以编程方式非常脆弱，但是 LaTeX 内核无论如何已经修复了很长时间。

例如

$ latexdef math@version

\math@version:
macro:->normal

$ latexdef alpha  # check which symbol font "\alpha" belong to

\alpha:
\mathchar"10B

# ⟹ actually it's not unambiguously defined, we only know it belong to some symbol font
# which correspond to mathgroup 1

$ latexdef symletters   # this shows ⟨sym-font⟩ = "letters" → mathgroup 1

\symletters:
\char"1

$ latexdef mathbf  # check the math alphabet "mathbf" (→ OT1/cmr/bx/n)

\mathbf:
macro:->\protect \mathbf  


\mathbf :
macro:->\select@group \mathbf  \M@OT1 \OT1/cmr/bx/n 

$ latexdef "mv@bold"  # check the math version "bold" (self explanatory)

\mv@bold:
macro:->\getanddefine@fonts \symoperators \OT1/cmr/bx/n \getanddefine@fonts \symletters \OML/cmm/b/i
t \getanddefine@fonts \symsymbols \OMS/cmsy/b/n \getanddefine@fonts \symlargesymbols \OMX/cmex/m/n \
install@mathalphabet \mathbf  {\select@group \mathbf  \M@OT1 \OT1/cmr/bx/n }\install@mathalphabet \m
athsf  {\select@group \mathsf  \M@OT1 \OT1/cmss/bx/n }\install@mathalphabet \mathit  {\select@group 
\mathit  \M@OT1 \OT1/cmr/bx/it }\install@mathalphabet \mathtt  {\select@group \mathtt  \M@OT1 \OT1/c
mtt/m/n }

$ latexdef group@list  # list of all math groups defined so far (available in preamble only)

\group@list:
macro:->\@latex@error {Can be used only in preamble}\@eha 


(in preamble)
\group@list:
macro:->\group@elt \symoperators \OT1/cmr/m/n \group@elt \symletters \OML/cmm/m/it \group@elt \symsy
mbols \OMS/cmsy/m/n \group@elt \symlargesymbols \OMX/cmex/m/n 

# so "letters" → OML/cmm/m/it etc.

可能还想检查的是您是否在里面\mathbf还是外面等等。

虽然每个符号字体都固定为一个 mathgroup 编号（如上所示），但 mathalphabet → mathgroup 编号的分配是按需的：

fntguide 文档

（你可以自己测试一下：如果你 $\mathbf{\the\fam} \mathit{\the\fam}$在文档一开始就这么做，你会得到 mathbf → 4 和 mathit → 5，但如果你这样做 $\mathit{\the\fam} \mathbf{\the\fam}$先这么做，那么 mathit → 4 和 mathbf → 5。这可能取决于使用的 LaTeX 版本。——LaTeX 可以买得起 这样做是因为您可以\textfont4在公式的中间设置，然后使用公式末尾有效的设置来呈现整个数学公式）

因为映射\mathgroup不是固定的，所以我们还需要知道内部查找表的定义位置。

为此，阅读源代码\select@group很有用。不过文档可能有点误导（例如，它说命令需要 4 个参数，但实际上只需要 3 个）

select@group 文档

因此，第一次使用命令后，映射就在命令定义本身中。

%! TEX program = pdflatex
\documentclass{article}
\usepackage[T1]{fontenc}
\begin{document}

\expandafter\meaning\csname mathbf \endcsname

\makeatletter\the\c@mv@normal\makeatother

$\mathbf{a}$

\makeatletter\the\c@mv@normal\makeatother

\expandafter\meaning\csname mathbf \endcsname

\end{document}

你看：

输出

意思是：

  • 最初，\mathbf未分配给任何数学组。首次调用时\select@group将用于选择一个数学组。
  • 最初使用 4 个数学组。
  • 在数学模式下排版粗体后a，使用了5个数学组。
  • 现在\mathbf被分配给 mathgroup 4。

不幸的是，这个答案还没有涵盖使用包的情况——它有也可用作unicode-math的概念。\setmathfont\mathversion

要获取一些有用的读物​​，请参阅texdoc fntguide以下链接的文档/书籍：

fntguide 文档

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