为什么“未定义的控制序列”后面会有“文本行包含无效字符”的提示，并且“Q”需要进一步输入？

Question 1

原始发帖人：您能给我发电子邮件至 karl@tug.org 吗？您发现了原始 TeX 中的一个错误，DEK 肯定会想把圣塞里夫银行的一大笔钱转给您 :)。
“Q 之后的进一步输入”和“分段错误”具有相同的根本原因：在这种不寻常的交互序列中，TeX 的数据陷入了不一致的状态。
我已向 TL svn r55767 提交了修复程序（感谢 David Fuchs）。它适用于除 LuaTeX 之外的所有 TeX 变体，LuaTeX 必须单独修复。经过更多测试后，我预计 Akira 将在他的 w32tex 发行版中推出新的二进制文件，供任何可以使用并想尝试的人使用。TL 二进制文件不会为此更新。
罪魁祸首是您的输入导致在交互 = 批处理模式时调用模块 83 <获取用户的建议...>。但这绝不应该发生。随后发生了混乱。
需要“H”（或任何文本）来导致 web2c 中的崩溃，因为该崩溃是由于尝试将文本写入关闭的 \write 流而发生的。（选择器从 16（no_print）减少到 15，对应于 \write15。就像我说的，造成严重破坏。）
根据记录，我可以通过运行 tex -ini <invalid.in 来重现该错误，其中 invalid.in 是一个包含以下四行的文本文件：
```
\catcode`\^=7 \catcode`\^^?=15 \s^^?E
1
q
v
```

很高兴你找到了它。

Answer

原始发帖人：您能给我发电子邮件至 karl@tug.org 吗？您发现了原始 TeX 中的一个错误，DEK 肯定会想把圣塞里夫银行的一大笔钱转给您 :)。
“Q 之后的进一步输入”和“分段错误”具有相同的根本原因：在这种不寻常的交互序列中，TeX 的数据陷入了不一致的状态。
我已向 TL svn r55767 提交了修复程序（感谢 David Fuchs）。它适用于除 LuaTeX 之外的所有 TeX 变体，LuaTeX 必须单独修复。经过更多测试后，我预计 Akira 将在他的 w32tex 发行版中推出新的二进制文件，供任何可以使用并想尝试的人使用。TL 二进制文件不会为此更新。
罪魁祸首是您的输入导致在交互 = 批处理模式时调用模块 83 <获取用户的建议...>。但这绝不应该发生。随后发生了混乱。
需要“H”（或任何文本）来导致 web2c 中的崩溃，因为该崩溃是由于尝试将文本写入关闭的 \write 流而发生的。（选择器从 16（no_print）减少到 15，对应于 \write15。就像我说的，造成严重破坏。）
根据记录，我可以通过运行 tex -ini <invalid.in 来重现该错误，其中 invalid.in 是一个包含以下四行的文本文件：
```
\catcode`\^=7 \catcode`\^^?=15 \s^^?E
1
q
v
```

很高兴你找到了它。

Question 2

作为TeX 版本 3.141592653 和 Metafont 版本 2.71828182，该错误已修复。本答案的其余部分仅适用于以前的版本。

注意：我刚刚发现 Metafont 中也存在此错误。请参阅此答案的结尾。

为了记录的目的，这里准确说明了导致错误发生的原因，因为我花了一段时间才弄清楚。

关键的是两个整数变量selector和interaction。我们先来关注interaction第一个，因为它比较简单。它用来控制 TeX 是否停止与用户交互，它有四个可能的值：

当interaction= error_stop_mode= 3 时，如果发生错误（§82、§530），或者如果\pausing设置为正值（§363），或者如果\read 用于从终端获取输入（§484），或者如果interrupt在某些点为非零[在扫描标记列表之后（§324），在读取一行输入之后（§343），以及在处理连字期间（§753、§911）]，TeX 将停止。
当interaction= scroll_mode= 2 时，TeX 不会在发生非致命错误时停止，除非问题是找不到文件，在这种情况下 TeX 仍会提示用户输入新文件名（§530）。
当interaction= nonstop_mode= 1 时，TeX 不会停止，除非发生致命错误，或者进入需要用户输入的情况——即，如果\end文件中不存在命令（§360），如果命令要求从终端输入（§484），或者找不到文件（§530）。（这些情况被视为致命情况，但如果是或则\read 不会。）interactionscroll_modeerror_stop_mode
当interaction= batch_mode= 0 时，TeX 的行为与时 interaction一样nonstop_mode，除了省略终端输出之外 （§75、§90、§92、§1328）。这很重要。

请注意，用户交互级别会随着值的interaction 增加而增加。最初，interaction设置为error_stop_mode(§74)。

该selector变量控制 TeX 的各种文本打印例程将其输出发送到何处。在 TeX82 中，它有 22 个可能的值，范围从 0 到 21。当 0 ≤ selector≤ 15 时，它表示使用打开的文件之一 \openout。15 以上的值selector具有以下含义：

当selector= no_print= 16 时，打印无进展。
当selector= term_only= 17 时，打印仅发送到终端。
当selector= log_only= 18 时，打印仅转到成绩单文件。
当selector= term_and_log= 19 时，打印转到终端和成绩单文件。
当selector= pseudo= 20 时，字符将“打印”到缓冲区供程序使用show_context，这一过程称为“伪打印”（§315）。此设置与我们无关。
当selector= new_string= 21 时，字符将附加到字符串内存中（如果还有空间）。此设置与我们无关。

最初selector是term_only（§55、§1332），因为尚未打开任何笔录文件。

selector和的值interaction大多是独立的。但是，正如您所预料的，当时interaction，batch_mode不应selector为 term_only或term_and_log。在一种情况下，它term_only 在 §535 中无条件地（虽然是暂时的，因为先前的值已在 §534 中保存）设置为，而不管interaction。但一般的想法是，当且仅当> 时，selector将是term_only或；特别是，当= 时，将是或。term_and_loginteractionbatch_modeselectorterm_onlyterm_and_loginteractionerror_stop_mode

当 TeX 希望从终端读取一行时，它会调用term_input （通常通过prompt_input；参见§71）。此例程巧妙地利用了selector的可能值之间的数字关系，以便在适当的情况下回显输入行。该程序假定在输入时selector必须是或 term_only（其他值没有意义）。因此可以减少并无条件打印用户输入的行；如果是，它就变成，这是正确的，因为该行已经被回显了（由于终端的性质），如果是，它就变成，这是正确的，因为该行必须写入转录文件。term_and_logterm_inputterm_inputselectorselectorterm_onlyno_printselectorterm_and_loglog_only

现在让我们看一下该error例程。其顶层如下所示（§82）：

procedure error;
  label continue, exit;
  var …;
  begin
    …
    if interaction = error_stop_mode then
      ⟨Get the user’s advice and return⟩;
    …
exit:
  end;

⟨获取用户的建议…⟩ 的提纲如下：

loop
  begin continue:
    clear_for_error_prompt;
    prompt_input("? ");
    if last = first then
      return;
    c ← buffer[first]
    if c ≥ "a" then
      c ← c + "A" − "a"; {convert to uppercase}
    ⟨Interpret code c and return if done⟩;
    ⟨Print the menu of available options⟩;
  end

⟨打印菜单...⟩ 部分听起来就是这样，不同之处在于，E如果没有打开输入文件，则不会列出键入以编辑输入文件的选项，并且如果 deletions_allowed为假，则不会列出键入数字以删除标记的选项（为了阻止超过两级的递归error）。

⟨解释代码…⟩ 中有趣的部分c是一个大case语句，它打开了的值c。（无趣的部分实际上是 ⟨打印菜单…⟩。我把它移走了，以使整个循环流程更清晰。）在以下描述中，控制转移以大胆的。

如果c是十进制数字，并且如果可以删除令牌，则删除用户指定的令牌数量，并且控制权归 continue。
如果c是"E"，那么（在 TeX82 中）会告知用户要编辑哪个文件的哪一行，并且 TeX终止。
如果c是"H"，则打印帮助信息，并且控制权归 continue。
如果c是"I"，那么从终端读取一行输入作为 TeX 下一步要处理的内容，并且控制权归 exit通过return宏。
如果c是"Q"，则interaction变为batch_mode，selector减少（以抑制终端输出），并且控制权归 exit。
如果c是"R"，则interaction变为nonstop_mode并且控制权归 exit。
如果c是"S"，则interaction变为scroll_mode并且控制权归 exit。
如果c是"X"，则interaction变为scroll_mode和 TeX 终止。
否则什么也不会发生；控制失败到⟨打印菜单...⟩我们回到循环顶部。

如果用于调试的代码没有被注释掉，那么也会出现c= 的情况。"D"控制权归 continue然后。

[关于案例 5、6、7 有一点值得注意：每次改变都 interaction伴随着一条消息，说OK, entering，然后是新模式；例如，当你输入时S，TeX 说 OK, entering scrollmode。然后程序执行print("...")，所以消息最终是 OK, entering scrollmode...。然而，在案例 5 中，selector在省略号之前递减，所以如果selector 是，它最终会进入转录文件，如果是，它最终会进入term_and_log任何地方；不会出现在终端上。Knuth 在他的第六个练习的答案中承认了这一点selectorterm_only...TeX：程序他在 TUGboat 上发表过（练习这里，答案这里)。

删除过程非常简单。首先，保存某些全局变量（、、和）的值。然后cur_tok将设置为 false — 这是停止不必要递归的另一种措施，因为如果发生中断并且为 true，可能会调用cur_cmd。接下来，将设置为用户输入的数字。执行以下循环：cur_chralign_stateOK_to_interrupterrorOK_to_interruptc

while c > 0 do
  begin
    get_token; {one-level recursive call of error is possible}
    decr(c);
  end

因此，只需读取并忽略标记即可删除标记。get_token 就我们的目的而言，该过程可以视为与相同get_next。递归可能发生，因为get_next可能导致error被调用。中可能出现的大多数错误情况get_next最终会终止程序；它们是致命错误。但有一个直接调用error，当读取无效字符时发生（§346）。deletions_allowed 变量在调用之前设置为 false，之后设置为 true。

那么问题是什么？让我们考虑一下当您启动纯 TeX 并输入麻烦的输入时会发生什么。（我使用纯 TeX 是因为^^?已经被定为非法。）首先\s^^?E输入以响应提示** 。由于输入的第一个字符是\(= escape)，TeX 将其视为常规代码（即，它不假设您想要\input一个名为的文件\s^^?E；参见§1337）。\s读取，TeX 尝试扩展名为的控制序列s。由于\s没有定义，expand例程调用error（§370）。

此时，interaction是error_stop_mode并且selector是term_only。（这就是为什么错误必须发生在输入的第一行；否则记录文件将被打开并selector发生变化。）§83 中的循环开始。然后您输入1（这是上面列出的情况 1），§88 开始执行，并由 get_next调用get_token。无效字符^^?（ASCII 代码 127 = '177 = "7F；参见附录 CTeXbook) 被读取，控制权移至 §346。该error例程被再次调用。

interaction和的值selector没有改变，因此错误对话框像以前一样输入。现在您输入Q。§86 中的代码运行；interaction 变为batch_mode，并selector减少到no_print。控制从error返回到get_next，跳过无效字符并读取E输入中的左侧字符。然后我们回到error；请记住我们处于情况 1，因此控制权上升到continue并且对话框循环再次开始。

此时，interactionisbatch_mode和selectoris no_print= 16，并且我们处于§83中的循环顶部，应该执行仅有的如果 interaction= error_stop_mode。现在，所有拼图碎片都已就位。prompt_input宏首先尝试打印?；由于的值为，因此什么也没有显示selector。然后prompt_input调用 term_input，它确实执行了input_ln(term_in, true)；这就是为什么 TeX 等待输入，即使它应该处于批处理模式。无效字符后面必须有文本的原因是，否则 TeX 将遇到输入的结尾（在get_next，§360）并报告致命错误 [ *** (job aborted, no legal \end found)]。fatal_error过程 (§93) 调用 normalize_selector(§92)，旨在避免我所描述的情况！

接下来，term_input减少selector；其值变为 15。如果您输入任何内容来响应不可见的?，term_input则将尝试通过调用print中的每个字符来打印它buffer，最终将调用print_char。（简单练习：为什么不能直接term_input调用print_char ？）的值selector不是上面列举的六个重要值之一，因此print_char尝试打印到write_file[selector]。的元素write_file属于类型alpha_file，并且它们都不是实际的开放流，因此现在发生的情况取决于系统。在 Web2C 中，结果是putc将使用空指针作为其第二个参数进行调用（请参阅 fixwrites.c)，这将导致分段错误。 ∎

现在我们知道了哪里出了问题，那么该如何修复呢？在 TeX Live 和最近的调整中，§83 被改为在循环开始时进行测试，因此现在看起来像

loop
  begin continue:
    if interaction ≠ error_stop_mode then
      return;
    clear_for_error_prompt;
    prompt_input("? ");
    if last = first then
      return;
    c ← buffer[first]
    if c ≥ "a" then
      c ← c + "A" − "a" {convert to uppercase}
    ⟨Interpret code c and return if done⟩;
  end

（看7 月 6 日提交的c。这里我没有像之前一样将⟨打印菜单…⟩从⟨解释代码…⟩中取出。）

在研究了原始代码后，我想出了以下替代解决方案。首先，我们更改error的顶层（§82），以便

if interaction = error_stop_mode then
  ⟨Get the user's advice and return⟩;

是

while interaction = error_stop_mode do
  ⟨Get the user's advice and return⟩;

然后我们将第 83 条改为

begin
  clear_for_error_prompt;
  prompt_input("? ");
  if last = first then
    return;
  c ← buffer[first];
  if c ≥ "a" then
    c ← c + "A" − "a"; {convert to uppercase}
  ⟨Interpret code c and return if done⟩;
continue:
end

还有其他更激进的选择。我们可以做同样的改变，但删除continue§83 中的标签，并将 ⟨Interpret code c…⟩ 改为类似

if (c ≥ "0") ∧ (c ≤ "9") ∧ deletions_allowed then
  ⟨Delete c − "0" tokens⟩
else
  if (c = "E") ∧ (base_ptr > 0) then
    …
  else
    case c of
      debug "D"
        begin
          debug_help;
        end;
      gubed
      "H":
        ⟨Print the help information⟩;
      "I":
        ⟨Introduce new material from the terminal and return⟩;
      "Q", "R", "S":
        ⟨Change the interaction level and return⟩;
      "X":
        begin
          interaction ← scroll_mode;
          jump_out;
        end;
    othercases
      ⟨Print the menu of available options⟩
    endcases

已从goto continue删除代码、调试代码和帮助显示代码中删除。在我看来，这更糟糕，因为即使为c或"E" 为数字，菜单也可能被打印，这一点并不明显。

除此以外，其他地方error也可以改变。我们可以做出 term_input或明确验证∈ { , }prompt_input的假设。例如，可以将其扩展为selectorterm_onlyterm_and_logprompt_input(#)

begin
  if (selector ≠ term_only) ∧ (selector ≠ term_and_log) then
    confusion("selector");
  wake_up_terminal();
  print(#);
  term_input;
end

当然，只有当程序中还存在更多此类错误时，这才会有帮助。

附录：Metafont 和 TeX 共享许多编程，事实上它们的例程版本error几乎相同。因此，这个错误在两个程序中都发生并不奇怪。不过，Metafont 中的情况没有那么糟糕；不会发生分段错误。这次有问题的第一行是\1:=^Ax，其中^A是 control+ a。（任何无效字符都可以，但必须直接输入，因为 Metafont 没有与 TeX^^语法等效的语法。）您将收到错误

Improper `:=' will be changed to `='.

其余交互与之前一样。你输入1，Metafont 会谴责无效字符，然后你输入q，Metafont 会在进入批处理模式后等待输入。

当然还有其他方法可以导致错误。您可以说\1;^Ax，但您必须删除两个令牌，而不是一个。

上面关于 TeX 的大部分说明都适用于 Metafont，尽管许多部分编号不同。这种selector恶作剧不会发生，因为 Metafont 认为它介于 0 和 5 之间，如果不是，则不会执行任何操作。

Answer