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tikz \foreach（错过？）表现

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tikz \foreach（错过？）表现

在下面的代码中，我期望 3 个案例（注释掉）完全等效。不幸的是（对我来说）第三个案例产生了一条从坐标 (X) 到坐标 (Y) 的直线。我一直认为该\foreach语句只是将括号之间的代码“按原样”插入输入流，但事实似乎并非如此。

我遗漏了什么？或者这是一个（已知的）错误？

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}
  \path 
    (0,0) coordinate(X) 
    (1,1) coordinate(A) node[minimum size=4.3pt,inner sep=0pt](nA){}
    (2,2) coordinate(B) node[minimum size=4.3pt,inner sep=0pt](nB){}
    (3,3) coordinate(Y)
    ;
  \draw[rotate=45] 
    (A) +(-7pt/2,0) arc[start angle=180,end angle=0,radius=7pt/2]
    (B) +(-7pt/2,0) arc[start angle=180,end angle=0,radius=7pt/2]
    ;
    
    % Case (1)
  %\draw (X) -- (nA) -- (nB) -- (Y) ;
  
    % Case (2)
  %\foreach \x/\y in {X/nA,nA/nB,nB/Y} {\draw (\x) -- (\y);}

    % Case (3)
  %\draw (X) \foreach \x in {nA,nB,Y} { -- (\x)};
  
\end{tikzpicture}

\end{document}

编辑：使用节点是有意的，用于处理弧的大小。此外，我的真实用例是在 tikz 交叉点包的范围内。在这种情况下，我确实需要使用 foreach 来处理许多路径交叉点，然后第 3 种情况将是最自然的构造。

编辑 2：从评论中的论点和（目前）唯一的答案。我不需要其他方法来实现这一点。我已经解决了我的真实案例（通过部署基于案例 (2) 的策略）。我唯一的问题是：在第三种情况下 \foreach 发生了什么？为什么它会这样表现？这是唯一的问题，没有不同，避免陷阱的替代方法。

编辑 3：非常感谢 Andrew Stacey 的回答，他的回答超出了我最初的问题。我的意思是，我唯一的问题是，如果发生的事情是预期的，那么现在很明显，这是一个错误，因为 foreach 的实现方式以及与路径子系统的交互方式。Foreach 所做的不仅仅是扩展括号中的代码并替换一些变量（foreach 中的变量）。

答案1

正如 Skillmon 在他们的答案评论中所说，这是一个分组问题。正如文档中所述，并在本网站上的各种问题中进行探讨，\foreach将其代码放在一个组中（如果我没记错的话，它实际上有两个组深），因此任何需要从一个循环记住到下一个循环的内容都需要做一些工作才能将其从该分组中取出。在用户级别，这通常是通过使用密钥来实现的remember，Qrrbrbirlbel 在他们对您的问题的评论中提到了这一点。

但是，在路径中记住前一个坐标是一件非常有用且常见的事情，因此 TikZ 会不遗余力地（从字面上讲）确保正确记住它。因此，TikZ 在循环的每次迭代开始和结束时安装了一些代码，以记住最后的点，就好像分组不存在一样。执行此操作的代码相对较长：

\def\tikz@foreach{%
  \def\pgffor@beginhook{%
    \tikz@lastx=\tikz@foreach@save@lastx%
    \tikz@lasty=\tikz@foreach@save@lasty%
    \tikz@lastxsaved=\tikz@foreach@save@lastxsaved%
    \tikz@lastysaved=\tikz@foreach@save@lastysaved%
    \setbox\tikz@figbox=\box\tikz@tempbox%
    \setbox\tikz@figbox@bg=\box\tikz@tempbox@bg%
    \expandafter\tikz@scan@next@command\pgfutil@firstofone}%
  \def\pgffor@endhook{\pgfextra{%
      \xdef\tikz@foreach@save@lastx{\the\tikz@lastx}%
      \xdef\tikz@foreach@save@lasty{\the\tikz@lasty}%
      \xdef\tikz@foreach@save@lastxsaved{\the\tikz@lastxsaved}%
      \xdef\tikz@foreach@save@lastysaved{\the\tikz@lastysaved}%
      \global\setbox\tikz@tempbox=\box\tikz@figbox%
      \global\setbox\tikz@tempbox@bg=\box\tikz@figbox@bg%
      \pgfutil@gobble}}%
  \def\pgffor@afterhook{%
    \tikz@lastx=\tikz@foreach@save@lastx%
    \tikz@lasty=\tikz@foreach@save@lasty%
    \tikz@lastxsaved=\tikz@foreach@save@lastxsaved%
    \tikz@lastysaved=\tikz@foreach@save@lastysaved%
    \let\pgffor@beginhook\relax%
    \let\pgffor@endhook\relax%
    \let\pgffor@afterhook\relax%
    \setbox\tikz@figbox=\box\tikz@tempbox%
    \setbox\tikz@figbox@bg=\box\tikz@tempbox@bg%
    \tikz@scan@next@command}%
  \global\setbox\tikz@tempbox=\box\tikz@figbox%
  \global\setbox\tikz@tempbox@bg=\box\tikz@figbox@bg%
  \xdef\tikz@foreach@save@lastx{\the\tikz@lastx}%
  \xdef\tikz@foreach@save@lasty{\the\tikz@lasty}%
  \xdef\tikz@foreach@save@lastxsaved{\the\tikz@lastxsaved}%
  \xdef\tikz@foreach@save@lastysaved{\the\tikz@lastysaved}%
  \foreach}%

作为参考，在当前版本的 TikZ 中，这从 的第 2582 行开始tikz.code.tex。

现在，当 TikZ 遇到路径上没有锚点的节点时，它会通过在路径中添加 来在路径中插入一个中断。但是，在遇到它时，moveto它的目标尚不清楚，因为它会在最适合下一个坐标的节点边界上选择出口点。因此，它需要记录尚未完成，并且当 TikZ 知道下一个坐标时，它会在确定路径的下一部分的其余部分之前完成它。为了标记需要发生这种情况，TikZ 定义了一个宏，该宏保存了 TikZ 完成计算所需的节点名称。movetomovetomoveto\tikz@moveto@waiting

如果你仔细看\tikz@foreach我上面发布的代码，你会发现明显缺乏参考，\tikz@moveto@waiting这意味着没有在每次迭代结束时更新。这意味着每次 TikZ 开始迭代时，\tikz@moveto@waiting都会从循环外部保留其原始值。在您的例子中，这是第一个节点X，这就是为什么您的所有行都从上一个节点开始X，而不是从上一个节点开始。

幸运的是，添加必要的行并不困难。以下是修补后的版本\tikz@foreach：

\def\tikz@foreach{%
  \def\pgffor@beginhook{%
    \global\let\tikz@moveto@waiting\tikz@foreach@moveto@waiting%
    \tikz@lastx=\tikz@foreach@save@lastx%
    \tikz@lasty=\tikz@foreach@save@lasty%
    \tikz@lastxsaved=\tikz@foreach@save@lastxsaved%
    \tikz@lastysaved=\tikz@foreach@save@lastysaved%
    \setbox\tikz@figbox=\box\tikz@tempbox%
    \setbox\tikz@figbox@bg=\box\tikz@tempbox@bg%
    \expandafter\tikz@scan@next@command\pgfutil@firstofone}%
  \def\pgffor@endhook{\pgfextra{%
      \global\let\tikz@foreach@moveto@waiting\tikz@moveto@waiting%
      \xdef\tikz@foreach@save@lastx{\the\tikz@lastx}%
      \xdef\tikz@foreach@save@lasty{\the\tikz@lasty}%
      \xdef\tikz@foreach@save@lastxsaved{\the\tikz@lastxsaved}%
      \xdef\tikz@foreach@save@lastysaved{\the\tikz@lastysaved}%
      \global\setbox\tikz@tempbox=\box\tikz@figbox%
      \global\setbox\tikz@tempbox@bg=\box\tikz@figbox@bg%
      \pgfutil@gobble}}%
  \def\pgffor@afterhook{%
    \let\tikz@moveto@waiting\tikz@foreach@moveto@waiting%
    \tikz@lastx=\tikz@foreach@save@lastx%
    \tikz@lasty=\tikz@foreach@save@lasty%
    \tikz@lastxsaved=\tikz@foreach@save@lastxsaved%
    \tikz@lastysaved=\tikz@foreach@save@lastysaved%
    \let\pgffor@beginhook\relax%
    \let\pgffor@endhook\relax%
    \let\pgffor@afterhook\relax%
    \setbox\tikz@figbox=\box\tikz@tempbox%
    \setbox\tikz@figbox@bg=\box\tikz@tempbox@bg%
    \tikz@scan@next@command}%
  \global\setbox\tikz@tempbox=\box\tikz@figbox%
  \global\setbox\tikz@tempbox@bg=\box\tikz@figbox@bg%
  \xdef\tikz@foreach@save@lastx{\the\tikz@lastx}%
  \xdef\tikz@foreach@save@lasty{\the\tikz@lasty}%
  \xdef\tikz@foreach@save@lastxsaved{\the\tikz@lastxsaved}%
  \xdef\tikz@foreach@save@lastysaved{\the\tikz@lastysaved}%
  \global\let\tikz@foreach@moveto@waiting\tikz@moveto@waiting%
  \foreach}%

可测试代码：

\documentclass{article}
%\url{https://tex.stackexchange.com/q/706591/86}
\usepackage{tikz}

\makeatletter
\def\tikz@patched@foreach{%
  \def\pgffor@beginhook{%
    \global\let\tikz@moveto@waiting\tikz@foreach@moveto@waiting%
    \tikz@lastx=\tikz@foreach@save@lastx%
    \tikz@lasty=\tikz@foreach@save@lasty%
    \tikz@lastxsaved=\tikz@foreach@save@lastxsaved%
    \tikz@lastysaved=\tikz@foreach@save@lastysaved%
    \setbox\tikz@figbox=\box\tikz@tempbox%
    \setbox\tikz@figbox@bg=\box\tikz@tempbox@bg%
    \expandafter\tikz@scan@next@command\pgfutil@firstofone}%
  \def\pgffor@endhook{\pgfextra{%
      \global\let\tikz@foreach@moveto@waiting\tikz@moveto@waiting%
      \xdef\tikz@foreach@save@lastx{\the\tikz@lastx}%
      \xdef\tikz@foreach@save@lasty{\the\tikz@lasty}%
      \xdef\tikz@foreach@save@lastxsaved{\the\tikz@lastxsaved}%
      \xdef\tikz@foreach@save@lastysaved{\the\tikz@lastysaved}%
      \global\setbox\tikz@tempbox=\box\tikz@figbox%
      \global\setbox\tikz@tempbox@bg=\box\tikz@figbox@bg%
      \pgfutil@gobble}}%
  \def\pgffor@afterhook{%
    \let\tikz@moveto@waiting\tikz@foreach@moveto@waiting%
    \tikz@lastx=\tikz@foreach@save@lastx%
    \tikz@lasty=\tikz@foreach@save@lasty%
    \tikz@lastxsaved=\tikz@foreach@save@lastxsaved%
    \tikz@lastysaved=\tikz@foreach@save@lastysaved%
    \let\pgffor@beginhook\relax%
    \let\pgffor@endhook\relax%
    \let\pgffor@afterhook\relax%
    \setbox\tikz@figbox=\box\tikz@tempbox%
    \setbox\tikz@figbox@bg=\box\tikz@tempbox@bg%
    \tikz@scan@next@command}%
  \global\setbox\tikz@tempbox=\box\tikz@figbox%
  \global\setbox\tikz@tempbox@bg=\box\tikz@figbox@bg%
  \xdef\tikz@foreach@save@lastx{\the\tikz@lastx}%
  \xdef\tikz@foreach@save@lasty{\the\tikz@lasty}%
  \xdef\tikz@foreach@save@lastxsaved{\the\tikz@lastxsaved}%
  \xdef\tikz@foreach@save@lastysaved{\the\tikz@lastysaved}%
  \global\let\tikz@foreach@moveto@waiting\tikz@moveto@waiting%
  \foreach}%

\DeclareDocumentCommand \FixForeach {}
{
  \let\tikz@foreach=\tikz@patched@foreach
}
\makeatother

\begin{document}

\begin{tikzpicture}
\node[draw] (A) at (0,0) {};
\node[draw] (B) at (1,1) {};
\node[draw] (C) at (2,0) {};
\draw (A) -- (B) -- (C);
\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}
\node[draw] (A) at (0,0) {};
\node[draw] (B) at (1,1) {};
\node[draw] (C) at (2,0) {};
\draw (A) \foreach \nd in {B,C} { -- (\nd) };
\end{tikzpicture}

\FixForeach

\begin{tikzpicture}
\node[draw] (A) at (0,0) {};
\node[draw] (B) at (1,1) {};
\node[draw] (C) at (2,0) {};
\draw (A) \foreach \nd in {B,C} { -- (\nd) };
\end{tikzpicture}


\end{document}

上述代码的输出显示了连接三个节点的图表的三个版本。在第一个版本中，三个节点以正确的顺序手动连接。在第二个版本中，原始 foreach 代码将第二个和第三个节点连接到第一个节点。在第三个版本中，修补后的 foreach 代码再次正确地连接了它们。

更新：Qrrbrbirlbel 指出（在现已删除的评论中）使用 仍然存在问题to，github 问题链接到在 foreach 中协调 [turn] 选项这引发了与 相同的问题turn。以下是一些旨在修复所有这些问题的代码，并且可能使添加更多需要保存的内容变得稍微简单一些。

\documentclass{article}
%\url{https://tex.stackexchange.com/q/706591/86}
\usepackage{tikz}

\makeatletter

\def\pgffor@smugglers@cove{}
\let\tikztostart=\relax

\def\pgffor@smuggle@macro#1{%
  \pgfutil@ifx#1\relax{}{%
    \expandafter
    \pgfutil@g@addto@macro
    \expandafter
    \pgffor@smugglers@cove
    \expandafter
    {%
      \expandafter\def\expandafter#1\expandafter{#1}%
    }%
  }%
}

\def\pgffor@smuggle@dimen#1{%
  \pgfutil@ifx#1\relax{}{%
    \expandafter
    \pgfutil@g@addto@macro
    \expandafter
    \pgffor@smugglers@cove
    \expandafter
    {%
      \expandafter#1\expandafter=\the#1\relax%
    }%
  }%
}

\def\pgffor@smugglers@loot{%
  %
  \pgffor@smuggle@macro\tikz@moveto@waiting%
  \pgffor@smuggle@macro\tikztostart%
  \pgffor@smuggle@macro\tikz@tangent%
  %
  \pgffor@smuggle@dimen\tikz@lastx%
  \pgffor@smuggle@dimen\tikz@lasty%
  \pgffor@smuggle@dimen\tikz@lastxsaved%
  \pgffor@smuggle@dimen\tikz@lastysaved%
  %
}


\def\tikz@patched@foreach{%
  \def\pgffor@beginhook{%
    \pgffor@smugglers@cove
    \gdef\pgffor@smugglers@cove{}%
    \setbox\tikz@figbox=\box\tikz@tempbox%
    \setbox\tikz@figbox@bg=\box\tikz@tempbox@bg%
    \expandafter\tikz@scan@next@command\pgfutil@firstofone}%
  \def\pgffor@endhook{\pgfextra{%
      \pgffor@smugglers@loot%
      \global\setbox\tikz@tempbox=\box\tikz@figbox%
      \global\setbox\tikz@tempbox@bg=\box\tikz@figbox@bg%
      \pgfutil@gobble}}%
  \def\pgffor@afterhook{%
    \pgffor@smugglers@cove
    \gdef\pgffor@smugglers@cove{}%
    \let\pgffor@beginhook\relax%
    \let\pgffor@endhook\relax%
    \let\pgffor@afterhook\relax%
    \setbox\tikz@figbox=\box\tikz@tempbox%
    \setbox\tikz@figbox@bg=\box\tikz@tempbox@bg%
    \tikz@scan@next@command}%
  \global\setbox\tikz@tempbox=\box\tikz@figbox%
  \global\setbox\tikz@tempbox@bg=\box\tikz@figbox@bg%
  \pgffor@smugglers@loot%
  \foreach}%

\DeclareDocumentCommand \FixForeach {}
{
  \let\tikz@foreach=\tikz@patched@foreach
}
\makeatother

\begin{document}

\begin{tabular}{rl}
Paths: &
\begin{tikzpicture}
\node[draw] (A) at (0,0) {};
\node[draw] (B) at (1,1) {};
\node[draw] (C) at (2,0) {};
\draw (A) -- (B) -- (C);
\end{tikzpicture} \\
%
Foreach Paths: &
\begin{tikzpicture}
\node[draw] (A) at (0,0) {};
\node[draw] (B) at (1,1) {};
\node[draw] (C) at (2,0) {};
\draw (A) \foreach \nd in {B,C} { -- (\nd) };
\end{tikzpicture} \\
%
Tos: &
\begin{tikzpicture}
\node[draw] (A) at (0,0) {};
\node[draw] (B) at (1,1) {};
\node[draw] (C) at (2,0) {};
\draw (A) to (B) to (C);
\end{tikzpicture} \\
%
Foreach Tos: &
\begin{tikzpicture}
\node[draw] (A) at (0,0) {};
\node[draw] (B) at (1,1) {};
\node[draw] (C) at (2,0) {};
\draw (A) \foreach \nd in {B,C} { to (\nd) };
\end{tikzpicture} \\
%
Turns: &
\begin{tikzpicture}
  \draw[red] (0,0) -- (1,.2) -- ([turn]90:1cm) -- ([turn]90:1cm) -- ([turn]90:1cm) -- ([turn]90:1cm);
\end{tikzpicture} \\
%
Foreach Turns: &
\begin{tikzpicture}
  \draw (0,0) -- (1,.2) foreach \i in {1,2,3,4} { -- ([turn]90:1cm) };
\end{tikzpicture} \\
%
Fixed Foreach Paths: &
\begin{tikzpicture}
\FixForeach
\node[draw] (A) at (0,0) {};
\node[draw] (B) at (1,1) {};
\node[draw] (C) at (2,0) {};
\draw (A) \foreach \nd in {B,C} { -- (\nd) };
\end{tikzpicture} \\
%
Fixed Foreach Tos: &
\begin{tikzpicture}
\FixForeach
\node[draw] (A) at (0,0) {};
\node[draw] (B) at (1,1) {};
\node[draw] (C) at (2,0) {};
\draw (A) \foreach \nd in {B,C} { to (\nd) };
\end{tikzpicture} \\
%
Fixed Foreach Turns: &
\begin{tikzpicture}
\FixForeach
  \draw (0,0) -- (1,.2) foreach \i in {1,2,3,4} { -- ([turn]90:1cm) };
\end{tikzpicture}


\end{tabular}

\end{document}

答案2

免责声明：这不是一个真正的答案，因为它解决了一些问题，它只说明了为什么比问题更精确地解决这个问题（没有任何代码分析）。

在您的用法中\foreach不会改变下一个线段的参考点，因此您不是在绘制“仅到（Y）的线”，而是绘制三条线，，(X) -- (nA)和(nA) -- (nB)。(nB) -- (Y)问题是节点的碰撞避免点（不知道 Ti 中的正确术语是什么钾Z/pgf是 并且懒得去查）没有重新计算，所以你要从 的左下端画(nA)到 的左下端(nB)，穿过你的半圆。

但是，\foreach绘制内部可能会产生奇怪的副作用。如果您的起点和终点不是coordinates，而是nodes，则下一行的起点的参考点根本不会移动，最终会得到三条起点相同的线。

总的来说，我会完全避免使用第三种方法，因为结果似乎很难预测。但我不知道这是否是一个错误！

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}[mynode/.style={minimum size=4.3pt, inner sep=0pt, draw=red}]
  \path
    (0,0) node[mynode](X){}
    (1,0) node[mynode](nA){}
    (1,1) node[mynode](nB){}
    (1,2) node[mynode](Y){}
    ;
    % Case (3)
  \draw (X) \foreach \x in {nA,nB,Y} { -- (\x)};

  \path
    (2,0) coordinate(X)
    (3,0) node[mynode](nA){}
    (3,1) node[mynode](nB){}
    (3,2) coordinate(Y)
    ;
    % Case (3)
  \draw (X) \foreach \x in {nA,nB,Y} { -- (\x)};

  \path
    (4,0) coordinate(X)
    (5,0) coordinate(nA)
    (5,1) coordinate(nB)
    (5,2) coordinate(Y)
    ;
  \draw (X) \foreach \x in {nA,nB,Y} { -- (\x)};
\end{tikzpicture}

\end{document}

在此处输入图片描述

既然你有一个强力解决方案，也许我仍然可以提供一个更漂亮的解决方案（不使用 Ti钾Z，但其他方式）。以下给出正确的结果，而无需您指定坐标对的列表。

\documentclass[border=3.14,tikz]{standalone}

\ExplSyntaxOn
\cs_new_protected:Npn \tocoordinatelist { \exp:w \__tocoordinatelist:w }
\NewExpandableDocumentCommand \__tocoordinatelist:w { O{--} m }
  { \exp_end: #1 ( \clist_use:nn {#2} { ) #1 ( }) }
\ExplSyntaxOff

\begin{document}

\begin{tikzpicture}[mynode/.style={minimum size=4.3pt, inner sep=0pt, draw=red}]
  \path
    (0,0) coordinate(X)
    (1,0) node[mynode](nA){}
    (1,1) node[mynode](nB){}
    (1,2) coordinate(Y)
    ;
  \draw (X) \tocoordinatelist{nA,nB,Y};
\end{tikzpicture}

\end{document}

在此处输入图片描述

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