LaTeX3：以优雅的方式向前引用具有“未来”值的计数器

Question 1

你可以吸收环境中的内容，并进行两次加工，一次放入将被丢弃的盒子中，赋予\addtopoints不同的含义，即加分。

接下来，您将获得总数并可以打印所有内容。

\documentclass{article}
%\usepackage{xparse} % not needed for LaTeX 2020-10-01 or later

\ExplSyntaxOn

\NewDocumentEnvironment{pointtracker}{m+b}
 {
  % typeset the body in a box that's then discarded
  \marcus_points_count:n { #2 }
  \subsubsection*{#1: ~ \int_eval:n { \g__marcus_points_int } ~ points }
  #2
 }{}
\NewDocumentCommand{\addtopoints}{m}
 {
  \__marcus_points_print:n { #1 }
 }

\box_new:N \l__marcus_points_box
\int_new:N \g__marcus_points_int

\cs_new_protected:Nn \__marcus_points_print:n { (#1\nobreakspace points) }
\cs_new_protected:Nn \__marcus_points_add:n { \int_gadd:Nn \g__marcus_points_int { #1 } }

\cs_new_protected:Nn \marcus_points_count:n
 {
  \int_gzero:N \g__marcus_points_int
  \vbox_set:Nn \l__marcus_points_box
   {
    % the box that will be discarded, here \addtopoints just adds
    \cs_set_eq:NN \addtopoints \__marcus_points_add:n
    #1
   }
 }

\ExplSyntaxOff

\begin{document}

\begin{pointtracker}{Advanced Geology}
  \begin{itemize}
    \item Count the fingers on your left hand. Are there more than 9? \addtopoints{1}
    \item Draw a rectangle with five edges. \addtopoints{3}
  \end{itemize}
\end{pointtracker}

\end{document}

或者，您可以利用\label-\ref机制

\documentclass{article}
%\usepackage{xparse} % not needed for LaTeX 2020-10-01 or later

\ExplSyntaxOn

\NewDocumentEnvironment{pointtracker}{m}
 {
  \int_gincr:N \g__marcus_points_env_int
  \int_gzero:N \g__marcus_points_int
  \subsubsection*{ #1: ~ \ref{ points@\int_eval:n { \g__marcus_points_env_int } } ~ points }
 }
 {
  \tl_set:cx { @currentlabel } { \int_eval:n { \g__marcus_points_int } }
  \label { points@\int_eval:n { \g__marcus_points_env_int } }
 }

\NewDocumentCommand{\addtopoints}{m}
 {
  (#1\nobreakspace points)
  \int_gadd:Nn \g__marcus_points_int { #1 }
 }

\int_new:N \g__marcus_points_env_int
\int_new:N \g__marcus_points_int

\ExplSyntaxOff

\begin{document}

\begin{pointtracker}{Advanced Geology}
  \begin{itemize}
    \item Count the fingers on your left hand. Are there more than 9? \addtopoints{1}
    \item Draw a rectangle with five edges. \addtopoints{3}
  \end{itemize}
\end{pointtracker}

\end{document}

每个pointtracker环境都会步进一个内部计数器，用于定义唯一标签。总点数存储在其中\@currentlabel，这将是\ref下次运行 LaTeX 时使用的。当然，如果您在现有环境之间添加环境，这可能需要多次运行才能稳定下来。

Answer

你可以吸收环境中的内容，并进行两次加工，一次放入将被丢弃的盒子中，赋予\addtopoints不同的含义，即加分。

接下来，您将获得总数并可以打印所有内容。

\documentclass{article}
%\usepackage{xparse} % not needed for LaTeX 2020-10-01 or later

\ExplSyntaxOn

\NewDocumentEnvironment{pointtracker}{m+b}
 {
  % typeset the body in a box that's then discarded
  \marcus_points_count:n { #2 }
  \subsubsection*{#1: ~ \int_eval:n { \g__marcus_points_int } ~ points }
  #2
 }{}
\NewDocumentCommand{\addtopoints}{m}
 {
  \__marcus_points_print:n { #1 }
 }

\box_new:N \l__marcus_points_box
\int_new:N \g__marcus_points_int

\cs_new_protected:Nn \__marcus_points_print:n { (#1\nobreakspace points) }
\cs_new_protected:Nn \__marcus_points_add:n { \int_gadd:Nn \g__marcus_points_int { #1 } }

\cs_new_protected:Nn \marcus_points_count:n
 {
  \int_gzero:N \g__marcus_points_int
  \vbox_set:Nn \l__marcus_points_box
   {
    % the box that will be discarded, here \addtopoints just adds
    \cs_set_eq:NN \addtopoints \__marcus_points_add:n
    #1
   }
 }

\ExplSyntaxOff

\begin{document}

\begin{pointtracker}{Advanced Geology}
  \begin{itemize}
    \item Count the fingers on your left hand. Are there more than 9? \addtopoints{1}
    \item Draw a rectangle with five edges. \addtopoints{3}
  \end{itemize}
\end{pointtracker}

\end{document}

或者，您可以利用\label-\ref机制

\documentclass{article}
%\usepackage{xparse} % not needed for LaTeX 2020-10-01 or later

\ExplSyntaxOn

\NewDocumentEnvironment{pointtracker}{m}
 {
  \int_gincr:N \g__marcus_points_env_int
  \int_gzero:N \g__marcus_points_int
  \subsubsection*{ #1: ~ \ref{ points@\int_eval:n { \g__marcus_points_env_int } } ~ points }
 }
 {
  \tl_set:cx { @currentlabel } { \int_eval:n { \g__marcus_points_int } }
  \label { points@\int_eval:n { \g__marcus_points_env_int } }
 }

\NewDocumentCommand{\addtopoints}{m}
 {
  (#1\nobreakspace points)
  \int_gadd:Nn \g__marcus_points_int { #1 }
 }

\int_new:N \g__marcus_points_env_int
\int_new:N \g__marcus_points_int

\ExplSyntaxOff

\begin{document}

\begin{pointtracker}{Advanced Geology}
  \begin{itemize}
    \item Count the fingers on your left hand. Are there more than 9? \addtopoints{1}
    \item Draw a rectangle with five edges. \addtopoints{3}
  \end{itemize}
\end{pointtracker}

\end{document}

每个pointtracker环境都会步进一个内部计数器，用于定义唯一标签。总点数存储在其中\@currentlabel，这将是\ref下次运行 LaTeX 时使用的。当然，如果您在现有环境之间添加环境，这可能需要多次运行才能稳定下来。

Question 2

编辑后，也可以通过嵌套环境来计算全局点pointtracker。这个问题启发了该tokcycle包未来的改进。请参阅补充。

该tokcycle包提供了一种优雅的方式来实现这一点。它传递输入的所有标记并接受如何处理它们的指令。默认情况下，它将它们回显到\cytoks标记列表中，然后在环境的末尾进行排版。

它将标记分为 4 个类别（字符、组、宏和空格），并允许每个类别使用不同的指令。由于这里我们需要在遇到时执行某些操作\addtopoints，因此我们使用来\Macrodirective完成它。

在环境中，遇到令牌时，pointracker令牌会被回显到令牌列表中。但是，如果遇到令牌，它\cytoks\addtopoints此外调用 magic 宏\z（感谢 David Carlisle）。从编写包的过程中，我知道输入流中的下一个标记将是\@tokcycle <continuation of input stream>，这告诉包继续通过标记循环处理输入流（我们知道输入流中的下一个内容将是的参数\addtopoints，即{<number>}）。

它\z所做的就是重新排列输入流，使\@tokcycle{2}变成\addtocounter{pointcount}{2}\@tokcycle{2}，从而实现我们期望的目标，即在标记被排版之前，在标记循环期间计算点数。当它最终开始排版时\the\cytoks，它们将是输入流的准确标记，但会预先知道\thepointcount。

我现在已向环境添加了一个选项，用于指定应用于数字的标签（默认points）。这将允许在嵌套环境中使用total points作为外部环境中的可选参数。还可以将大小修饰符应用于强制参数，也许会使外部环境大于默认的\Large。

我再次强调，这里只发生了一次 LaTeX 编译。但是，每个pointtracker环境都会在排版之前循环遍历其环境的标记以查找点分配，这可以视为一种双重传递的形式。

\documentclass{article}
\usepackage{tokcycle,environ}
\newcounter{pointcount}
\newcommand\addtopoints[1]{(\textit{#1 point}%
  \ifnum#1=1\relax\else\textit{s}\fi)}
\def\z#1#2{\addtocounter{pointcount}{#2}#1{#2}}
\NewEnviron{pointtracker}[2][points]{%
  \par\bigskip\resettokcycle
  \setcounter{pointcount}{0}%
  \Macrodirective{\addcytoks{##1}\tctestifx{\addtopoints##1}{\z}{}}%
  \def\tmp{\tokencyclexpress{\Large\bfseries #2: \thepointcount{} #1}}%
  \expandafter\tmp\BODY\endtokencyclexpress
}
\begin{document}
\begin{pointtracker}[total points]{\LARGE Science Test}
\begin{pointtracker}{Advanced Geology}
  \begin{itemize}
    \item Count the fingers on your left hand. Are there more than 9?
          \addtopoints{1}
    \item Draw a rectangle with five edges. \addtopoints{3}
  \end{itemize}
\end{pointtracker}
\bigskip
In this next phase of the test, feel free to use your calculator.
\begin{pointtracker}{Meteorology}
  \begin{itemize}
    \item How many borgs does it take to brew a Danish beer?
          \addtopoints{2}
    \item What is the meaning of life? \addtopoints{4}
  \end{itemize}
\end{pointtracker}
\end{pointtracker}
\end{document}

补充

上面的答案让我开始思考在使用的指令中构建某种前瞻功能的实用性tokcycle。例如，在这个问题中，如果没有前瞻功能，我将被迫在\addtopoints宏指令中定义并设置一个标志，然后在组指令中留意该标志，以便读取后面的参数，其中包含我希望计数的数字。然后重置标志。这种方法有效，但可能很麻烦。

我上面使用的技巧\z是基于我对的了解tokcycle，而普通用户显然不具备这些知识。如果能够定义一个编程层来完成这类任务，岂不是更好、更有用吗？也许可以使用如下语法：

\def\z{\tcpop\Q\addtocounter{pointcount}{\Q}\tcpushgroup{\Q}}

本质上，从输入流弹出一个参数，将数字添加到我的计数中，然后将该参数推回到输入流（带括号）。这里，\Q只是一个用户可以选择的本地宏名称。

随着 V1.4 的推出tokcycle[2021-05-27]，上述语法成为现实。最重要的是，new\z可以在指令的任何地方调用，而不仅仅是“在末尾”，就像我上面的硬连线方法所要求的那样。

以下是 v1.4 中新功能的摘要：

虽然在令牌循环中对令牌的正常处理会提供有关令牌的隐式/显式/活动性质的非常详细的信息，但下面描述的前瞻功能在辨别方面却远没有那么详尽。它们旨在用于当人们已经知道输入流中即将出现哪种令牌时。

在下面的描述中，\zz是一个代表性的宏标记，其实际名称由用户选择。

\tcpeek\zz-s \futurelet将未来输入流的下一个标记*放入\zz，未来输入流保持不被干扰。
\tcpop\zz- 从未来的输入流中吸收一个参数**，并将该参数作为的替换文本\zz。
\tcpopliteral\zz- 类似于\tcpop，这会从输入流中吸收一个参数。但是，在这种情况下，前导空格和任何括号分组都会保留在中\zz，因此\zz包含来自输入流的文字标记。
\tcpopto<tok>\zz<tok>-以的方式从未来输入流中删除标记，直到出现为止\def\zz#1<tok><input stream>。所有已删除的标记***（包括终止标记<tok>）都将被\def编入\zz。
\tcpush\zz- 将替换文本\zz作为输入流的下一个元素。
\tcpushgroup\zz- 的作用类似于\tcpush，除了的替换文本\zz被包裹在一个明确的括号组中。
\tcpopwhitespace\zz- 若要查看输入流运行头处的空白之外的内容，而不吸收后面的内容，可以使用此宏吸收空白（表示一个显式空格标记的显式连续空格）。此时，可以使用\tcpeek. 探测后面的内容\zz，如果吸收了空白，则将包含空格，否则将为空。此宏不会吸收隐式空格。

此外，\tcappto#1from#2允许将的替换文本#2附加到的替换文本中#1。此宏还与和两种弹出形式相结合\tcpopappto，\tcpopliteralappto其中from#2被视为输入流，弹出的标记附加到所提供宏的替换文本中。

上述宏将在 Character、Macro 和 Space 指令（而不是 Group 指令）中使用。它们可以帮助在遇到特定宏时预览参数，确定空格是否是输入流中的下一个标记，在一个指令的上下文中执行跨越多个输入标记的操作。我相信用户会想到更多用途。

一般情况下，使用偷看的标记来做出决策，但不要将偷看的标记输出到\cytoks，因为每次调用该指令时，指令中使用的标记都会重新分配。当\cytoks最终排版时，只保留最终的分配。

例如\tcpopto，吸收，现在，未来选修的参数放入\B，包括括号： \tcpeek\Q\ifx[\Q\tcpopto]\B\fi

注意：如果需要将弹出的前瞻标记保存到\cytoks输出流，则需要进行一次扩展，因为您需要弹出宏的替换文本。因此，\addcytoks[1]{\zz}。如果被\tcpop'ed 的前瞻标记是组的一部分（即，如果紧接在前的标记\tcpeek显示 \ifx与等价\bgroup），则有两种方法可以保留内的分组\cytoks：\groupedcytoks{\addcytoks[1]{\zz}}或 \addcytoks[1]{\expandafter{\zz}}。另一种方法是将它们\tcpush 或\tcpushgroup回输入流，以便由适当的指令重新处理。更好的是，使用\tcpopliteral将它们从输入流中提取出来，同时保持它们的分组（和前导空格）完好无损。

\tcdepth*当输入流以其他方式显示下一个标记时，与当前分组末尾相关的显式 cat-2 括号\tcpeek\zz将显示\ifx\zz\empty为真（这是一种tokcycle组保护机制）。

**当\tcpoping 时，\ifspacepopped将反映输入流中前导 cat-10 标记的出现（显式或隐式）；但是，空白（显式）前导空格（又称空格）将随着参数被吸收而丢失，这是 TeX 的正常方式。相反，隐式空格将作为参数被吸收，这也是 TeX 的方式。宏\tcpop不会穿透组末 } 或tokcycle“转义字符” |，而是返回空结果。

***与 TeX 一样，\tcpopto如果群组吸收不平衡，就会中断。

Answer