☰

在 XeTeX 中定义仅数学活动字符的正确方法

tag-icon • tag-icon math-mode xetex
在 XeTeX 中定义仅数学活动字符的正确方法

在 (La)TeX 中，您可以定义一个仅在数学模式下有效的活动字符，方法是为其指定一个数学代码"8000并将相应的单字母宏带入范围。在 Xe(La)TeX 中，Unicode 字符似乎也适用：

\documentclass{article}
\usepackage{listings}

\begingroup
\catcode`φ=\active
\gdef φ{\varphi}
\endgroup
\mathcode`φ="8000

\begin{document}
\[ φ^φ \]
\end{document}

但是，如果我们换成\mathcode使用 XeTeX 原语的版本\Umathcode

\Umathcode`φ="8 "0 "0

编译中断Bad math class (8)，但我认为语法应该是正确的。XeTeX 文档对这个主题的描述并不详细，甚至没有提到数学类可以是 8 的情况。

那么，在 Xe(La)TeX 中定义仅在数学模式下有效的字符的正确/推荐方法是什么？使用是否\mathcode合适，还是有些微妙的情况无法按预期工作？

答案1

A\Umathcode需要三个数字作为参数：

  • 第一个数字指定类别，范围为 0-7；
  • 第二个数字指定数学家族，应该与分配的家族相对应；
  • 第三个数字指定字符槽。

尤其

\Umathcode`φ="8 "0 "0

是违法的。

它类似于\mathcode作业，其中三个部分被打包在一起放在一个十六进制数中<class><family><slot>（两位数字<slot>）。

32768 \mathcode（十六进制"8000）在标准 TeX 和 XeTeX 中都表示数学活动字符。在这方面没有任何区别。

我会以不同的方式做出定义，但这只是一个品味问题：

\begingroup\lccode`~=`φ \lowercase{\endgroup\def~}{\varphi}
\AtBeginDocument{\mathcode`φ="8000 }

这\AtBeginDocument很重要，因为其他一些包可能会分配不同的数学代码。

答案2

在原始 TeX 中，使用 等声明数学字符\mathcode相当于声明一个 16 位整数，其中低 8 位是字符代码。在高 8 位中，3 位用于存储 0 到 7 之间的数学类号，4 位用于记录 16 个字体系列之一，索引从 0 到 15。这样在 16 位数字中就剩下一个高位。如果设置了它（即位0x8000），则将数学字符声明为活动字符。\mathchar因此，a 的前四位记录了活动位和 3 位类代码。因此，谈论“类 8”并不完全正确，因为它并不存在。它只是一个 8，其中类整数通常出现在第四个十六进制数字中，因为第 16 位就是它所在的位置。

经过几年的使用，数学排版仅限 16 种字体系列（每个系列由三组单独声明的字体组成）的限制变得十分繁琐。

此外，在原始 TeX 中，单字节字符代码和字体中查找字形的索引之间没有区别。但在使用 OpenType 字体的 Unicode 世界中，存在从 Unicode 字符到字体中的字形槽号的内部映射（“cmap”表）。并且它通常不是身份映射，而在原始 TeX 中，它始终（隐式地）是身份映射。

在 XeTeX 中，\Umathchar引入了新的基元和类似元素。它们将数学字符信息视为 32 位整数，而不是 16 位整数。这个 32 位整数被分成三个位字段，其大小分别为 8 位（用于字体系列代码 0 到 255）、3 位（用于 TeX 类代码 0 到 7）和 21 位（用于该字体系列中的“字形槽”）。

因此，新的原语需要输入三个整数（而不是一个），并且它们通常被指定为三个相邻的十六进制整数，例如"2"41"777（类 2、系列 65、槽 1911）。然后，原语将整数组合成一个 32 位字，并进行适当的位移和参数范围验证。请注意，与经典 TeX 不同，如果将来的 TeX 解释器支持超过 8 个数学类（在 Unicode 中，已经有超过 8 个数学类，但在 XeTeX 初始化时，它们被归结为 TeX 的 8 个），则此语法不必更改。

虽然 21 位字段足以容纳任何 Unicode 代码点值，但请注意 (a) 字形槽不是 Unicode 字符，并且 (b) 21 位可以容纳非 Unicode 代码点的值。事实上，当前的 OpenType 字体最多只能容纳 65536 个字形槽。但也许未来的字体格式将支持整个 Unicode。

所以你看到了问题所在。在 32 位世界中没有额外的位可用于将扩展数学字符标记为活动数学字符。但是，Unicode 不会用尽 21 位整数中的所有可能位值，并且可能在很长一段时间内都不需要。特别是，该值0x1FFFFF（所有 21 位都设置为 1）不是合法的 Unicode 代码点（Unicode 值在 0 到 0x10FFFF 范围内）。

因此，XeTeX 将值0x1FFFFF(2097151) 存储在 32 位字的 21 位字形槽字段中，以表示扩展数学字符处于活动状态。这是一种黑客行为，在理想情况下不会向用户公开。但是……如果您执行以下 XeTeX 代码

{\mathcode`@="8000 \the\Umathcodenum`@}

你会发现文档布局中出现了一个神秘的十进制数 2097151，而不是你预期的 32768。但奇怪的是，它不能用作定义"1FFFFF中的第三个整数\Umathcode。所以

{\Umathcode`@="0"0"1FFFFF}

发出虚假的“错误字符代码”错误（虚假的原因是它不应该是一个字符，而且无论如何，它是一个字形槽，而不是一个字符）。因此，目前在 XeTeX 中，您必须使用带有常量的经典语法来声明任何活动字符"8000。

无论如何，这就是为什么类值 8 在\Umathcode或类似的 XeTeX 命令中不合法的原因。从技术上讲，它在旧的 TeX 世界中是不合法的，只是在将“非法”类代码 8 移到整数字中的最终位置时才起作用，在那里它设置了 16 位数学字符整数的高位。

相关内容