为什么没有 amsmath 包时方程环境不会出错？

Question

据我了解，equation环境是在amsmath包中定义的，因此在尝试编译以下文档时可能会出现错误pdflatex：

\documentclass{article}

\begin{document}

\begin{equation}
a=b+c
\end{equation}

\end{document} 

但我在运行此文件时没有收到任何错误，并且生成了pdflatex带有方程式的 PDF 输出。这究竟是如何工作的？a + b = c

Answer 1

你写了：

据我了解，equation环境是在amsmath包中定义的

这不太正确。equation环境是在 LaTeX 内核中定义的——和amsmath如果包在前言中加载，则会重新定义。

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为了完整起见，这里是文件latex.ltx（“内核”）中的相关代码：

\@definecounter{equation}
\def\equation{$$\refstepcounter{equation}}
\def\endequation{\eqno \hbox{\@eqnnum}$$\@ignoretrue}
\def\@eqnnum{{\normalfont \normalcolor (\theequation)}}

其中\eqno是所谓的“原始”指令，它\hbox{\@eqnnum}以 作为其参数。基本上，\equation启动显示数学模式并增加一个名为 的计数器equation，而\endequation排版方程编号（默认情况下在最右边）并关闭显示数学模式。

这是来自的代码amsmath.sty；请注意，由于\renewenvironment指令，该代码取代了内核提供的内容：

\renewenvironment{equation}{%
  \incr@eqnum
  \mathdisplay@push
  \st@rredfalse \global\@eqnswtrue
  \mathdisplay{equation}%
}{%
  \endmathdisplay{equation}%
  \mathdisplay@pop
  \ignorespacesafterend
}

显然，此设置比 LaTeX 内核中执行的设置更为复杂。最重要的实质性差异来自这样一个事实：如果amsmath加载了，则可以在环境中插入split、aligned和gathered环境equation。此外，amsmath在后台执行一些奇特的测量操作，以确定是否有必要将方程编号“推低”一点，以避免与过长的方程发生冲突。

如果你真的对细节感兴趣，我鼓励你检查一下文件中包含的信息amsmath.pdf。打开命令窗口并键入texdoc amsmath.pdf以在 pdf 查看器中启动该文件。