使索引可堆叠

Question 1

这里我使用tokcycle伪环境\subsup...\endsubsup来实现目标。它可以覆盖文档的任意部分，只要它不包含 catcode 更改标记（例如 verbatim）。

逻辑如下：

标记循环依次检查输入流中的每个标记。在几乎所有情况下，它都只是在\cytoks标记列表中累积。但是，对于“字符”标记，它会执行以下测试：
\testss初始化，然后测试#1脚本 catcodes。如果失败，它将执行#2（将测试的标记放入\cytoks）。如果成功，它将调用...
\accumsup或分别\accumsub将下一个标记累积到\thesups或中\thesubs。然后转到...
\contss窥视并查看下一个标记是否属于脚本 catcode。如果是，则丢弃窥视的脚本标记并返回步骤 2。如果不是，则转到...
\closess将的内容设置\thesups为上标，将的内容设置\thesubs为下标（通过将它们添加到\cytoks）。然后退出并返回到令牌循环。
在环境的结论部分，\cytoks进行了排版。

请注意，此过程仅适用于子/上标的外部嵌套。内部嵌套以正常方式运行。例如，在我的 MWE 中，我无法使用z_i_j代替，z_i因为z_i嵌套在\sum的脚本中。我必须使用常规的z_{ij}。

妇女权利委员会：

\documentclass{article}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{tokcycle}[2021-05-27]
\newcommand\testss[2]{%
  \def\thesups{}%
  \def\thesubs{}%
  \tctestifcatnx ^#1{\accumsup}{%
  \tctestifcatnx _#1{\accumsub}{#2}}%
}
\newcommand\contss{%
  \tcpeek\next
  \tctestifcatnx ^\next{\tcpop\discard\accumsup}{%
  \tctestifcatnx _\next{\tcpop\discard\accumsub}{\closess}}% 
}
\newcommand\closess{%
  \ifx\empty\thesups\else
    \addcytoks{^}\groupedcytoks{\addcytoks[1]{\thesups}}\fi
  \ifx\empty\thesubs\else
    \addcytoks{_}\groupedcytoks{\addcytoks[1]{\thesubs}}\fi
}
\newcommand\accumsup{\tcpopappto\thesups\contss}
\newcommand\accumsub{\tcpopappto\thesubs\contss}

\tokcycleenvironment\subsup
{\testss{##1}{\addcytoks{##1}}}
{\processtoks{##1}}
{\addcytoks{##1}}
{\addcytoks{##1}}

\begin{document}
\subsup
\section{No problem}

$\sum_{3\sqrt{z_i}}^4_x^{xy^2}rs$ And now display style
\[
  \sum_{3\sqrt{z_i}}^4_x^{xy^2}rs
\]

\section{Still no problem}

Wow! $\sum_{3\sqrt{z_i}}^4_x^{xy^2}rs$ And again display style
\begin{equation}
  \sum_{3\sqrt{z_i}}^4_x^{xy^2}rs
\end{equation}
\endsubsup
\end{document}

现在上面的版本确实不是拦截扩展到脚本的宏。尝试扩展每一个遇到宏，正在搜索脚本 catcode。

但是，如果某人心中有一个特定的宏，其替换文本是脚本，例如\inv，定义为^{-1}，或\pushforward，定义为，则可以执行测试以拦截此类宏并在输入流中替换它们的替换文本。对于脚本素数_{*}的特殊情况也是如此。'

以下 MWE 需要更改\subsuptokcycle 环境以及宏以执行和宏\contss的额外拦截。宏需要更改以拦截script-prime 标记。\inv\pushforward\contss'

\documentclass{article}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{tokcycle}[2021-05-27]
\newcommand\testss[2]{%
  \def\thesups{}%
  \def\thesubs{}%
  \tctestifcatnx ^#1{\accumsup}{%
  \tctestifcatnx _#1{\accumsub}{#2}}%
}
\newcommand\contss{%
  \tcpeek\next
  \ifx\inv\next
    \tcpop\discard\tcpush\inv\contss
  \else
    \ifx'\next
      \tcpop\discard\tcpush{\empty\prime}\accumsup
    \else
      \ifx\pushforward\next
        \tcpop\discard\tcpush\pushforward\contss
      \else
        \tctestifcatnx ^\next{\tcpop\discard\accumsup}{%
        \tctestifcatnx _\next{\tcpop\discard\accumsub}{\closess}}% 
      \fi
    \fi
  \fi
}
\newcommand\closess{%
  \ifx\empty\thesups\else
    \addcytoks{^}\groupedcytoks{\addcytoks[1]{\thesups}}\fi
  \ifx\empty\thesubs\else
    \addcytoks{_}\groupedcytoks{\addcytoks[1]{\thesubs}}\fi
}
\newcommand\accumsup{\tcpopappto\thesups\contss}
\newcommand\accumsub{\tcpopappto\thesubs\contss}

\tokcycleenvironment\subsup
{\testss{##1}{\addcytoks{##1}}}
{\processtoks{##1}}
{\tctestifx{\inv##1}{\tcpush\inv}{%
 \tctestifx{\pushforward##1}{\tcpush\pushforward}{%
 \addcytoks{##1}}}}
{\addcytoks{##1}}
\newcommand\inv{^{-1}}
\newcommand\pushforward{_{*}}

\begin{document}
\subsup
\begin{equation}x\inv_{3z}^{xy^2}\pushforward\end{equation}

\begin{equation}x_{3z}\inv\pushforward^{xy^2}\end{equation}

\begin{equation}x_{3z}\pushforward\inv^{xy^2}\end{equation}

\begin{equation}x\pushforward_{3z}^{xy^2}\inv\end{equation}

\begin{equation}
  x'_1\pushforward'_2\pushforward'_3\pushforward'
\end{equation}

\[
  a'\inv \quad x^2^3_2_{222}^{423}
\]
\endsubsup
\end{document}

正如 David 在对 OP 的评论中指出的那样，上述方法不支持非标准但经常使用的x^\frac12和语法x^\mathrm{y}。但是，即使这样也可以通过对\accumsup和进行适当的重新定义来适应\accumsub。

为了证明这一点，这里有一个支持使用x^\frac12和的版本x^\mathrm{y}。

\documentclass{article}
\usepackage{tokcycle}[2021-05-27]

\makeatletter% BUG FIX, REPAIRED IN tokcycle 1.41 2021-06-25
\def\tcpopliteralappto#1{\tcpopliteral\@@tmp\tcappto#1from\@@tmp}
\makeatother

\newcommand\testss[2]{%
  \def\thesups{}%
  \def\thesubs{}%
  \tctestifcatnx ^#1{\accumsup}{%
  \tctestifcatnx _#1{\accumsub}{#2}}%
}
\newcommand\contss{%
  \tcpeek\next
  \ifx\inv\next
    \tcpop\discard\tcpush\inv\contss
  \else
    \ifx'\next
      \tcpop\discard\tcpush{\empty\prime}\accumsup
    \else
      \ifx\pushforward\next
        \tcpop\discard\tcpush\pushforward\contss
      \else
        \tctestifcatnx ^\next{\tcpop\discard\accumsup}{%
        \tctestifcatnx _\next{\tcpop\discard\accumsub}{\closess}}% 
      \fi
    \fi
  \fi
}
\newcommand\closess{%
  \ifx\empty\thesups\else
    \addcytoks{^}\groupedcytoks{\addcytoks[1]{\thesups}}\fi
  \ifx\empty\thesubs\else
    \addcytoks{_}\groupedcytoks{\addcytoks[1]{\thesubs}}\fi
}
\newcommand\accumsup{\tcpeek\next\tcpopappto\thesups\chek{\thesups}\contss}
\newcommand\accumsub{\tcpeek\next\tcpopappto\thesubs\chek{\thesubs}\contss}
\newcommand\chek[1]{\ifx\frac\next\popX{#1}\popX{#1}\else
                    \ifx\mathrm\next\popX{#1}\fi\fi}
\newcommand\popX[1]{\tcpopliteralappto#1}

\tokcycleenvironment\subsup
{\testss{##1}{\addcytoks{##1}}}
{\processtoks{##1}}
{\tctestifx{\inv##1}{\tcpush\inv}{%
 \tctestifx{\pushforward##1}{\tcpush\pushforward}{%
 \addcytoks{##1}}}}
{\addcytoks{##1}}
\newcommand\inv{^{-1}}
\newcommand\pushforward{_{*}}

\begin{document}
\subsup
\[ x\inv^3_2_{22^22}^{423}^\frac12_\mathrm{xy}\pushforward \]
\endsubsup
\end{document}

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