TeX 編程有哪些資料與工具？

01-05

對一些 .sty, .cls, .bst 文件不滿意時，經常從網上搜來一些零星技巧，做一些小修改。
現在有心寫個自己私人的 package
可是 TeX 程序的文本看上去不太美觀（Vim-Latex 打開 sty 的效果見下圖），
不知有什麼順手的編輯工具（高亮著色縮進等功能）？
網上資料我僅在 Where do I start LaTeX programming? 找到一些，不知是否還有別的。

另外 TeXBook 無疑是一本權威的 TeX 排版教材，對於 TeX 編程有多大幫助呢？
==
真的是忍無可忍了……
我現在問的不是 TeX 排版（typesetting），而是 TeX 程序設計（programming）。
TeX 不僅是排版用的標記語言，也是圖靈完備的程序語言。
希望回答前有個基本了解，比如參考一下 http://pgfplots.sourceforge.net/TeX-programming-notes.pdf

如編程語言的設計上來講，TeX是一門面向排版的宏編語言。TeX語言的特點，就是宏，而並不具有函數的特性。就TeX的內部處理來講，是處理list的，所以有點類似於lisp語言。Paul Graham在他的On Lisp曾經提到過Lisp和TeX的一個設計模式：自底而上。簡單點說，就是先構建想要的一部分功能，然後逐步積累，最終完成一段代碼的設計。這樣的，可以很方便測試那一小塊的功能。而缺點則是，如果沒有完整的文檔，寫出來的代碼比較坑，讓[別]人看了一頭霧水。TeX本身的源代碼也是這種設計，所以有些人看不進去，我是看了十幾遍才看懂的。用TeX編程，就是寫出一系列的宏代碼。在設計的你想要的功能的時候，寫好一段注釋。如果覺得寫的還不錯，對別人可能有用，那麼請按照CTAN上的說明，選擇一個開源許可證，把寫好的宏代碼傳上去。這樣在任何有TeXLive或者MikTeX的地方都有可能找到這段代碼，那樣用起來就方便多了。

先來插一段話，當今的TeX實現，比如XeTeX，LuaTeX等，給TeX本身帶來了一定的擴展性。比如我們可以在LuaTeX下（一下代碼以ye結尾的是plain格式）使用如下方法來定義一些方便的函數：

deffactorial#1{% directlua{function fac(n) if (n==0) then return 1 else return n * fac(n-1) end end}% directlua{tex.print(fac(#1))}% } obeylines $4! = factorial{4}$ $7! = factorial{7}$ ye

LuaTeX有一些分析node的庫（node是TeX內部的重要概念），字體分析庫，Unicode庫和PDF處

理庫，不過直接就想上LuaTeX編程的話，恐怕障礙會比較大。不過某些功能在LuaTeX是比較方便的，我建議選一本Herbert Voss的Einführung in LuaTeX und LuaLaTeX。上面的可以用宏來實現：

ewcount


ewcountp

ewcountm

deffactorial#1{{m=#1advancem by 1
=1

p=1

loopifnum

&
無論是想用LaTeX還是plain，找幾本plain TeX的書看看都會對TeX的這些primitive有一定的理解。
比如Einführung in TeX（http://www.ruhr-uni-bochum.de/schwarz/TeX/einfuehrung-in-tex.pdf）和另一本比較舊的Writing with TeX都比較簡短，且結構清晰。至於TeXbook，我建議做書中的習題，做一遍，水平會有很大的提高。
來說說TeX中的一些概念好了，如果對這些概念不了解的話，那麼，有些人對待TeX的態度會很奇怪。
注意0. Glyph。這個我不給定中文名稱。所謂的Glyph是排版後由人眼看到的圖像，比如0是一個圈。Glyph通常由一個編號，稱作Glyph ID，這個ID和輸入編碼有一定關係。

 
注意1. Metrics。這是字體所定義的一系列參數，在將編碼輸出為glyph的過程中會讀取這些參數進行調整。比如，Te這兩個字母要互相靠近一些，這需要讀取kerning參數。還比如把fi兩個字母，可以縮合成一個字元?（U+FB01），就需要讀取字體的ligature參數進行替換。對於數學字體，在metrics還規定了不同公式元素的間距，比如我們輸入$a=b$，得到的結果會發現=兩邊有一定的間距，這就是讀取了相應的數學信息後做出調整的。TeX下的metrics是以獨立文件的形式存在的，擴展名為.tfm。在OpenType中，glyph和metrics信息是合併在一個文件中的。
注意2. 字體。對普通人而言，字體是Glyph的集合。但字體文件中，有一定的映射關係，比如字元0所對應的glyph可能的ID是10。在TeX中，定義一個字體使用font，比如font	est= cmr10 at 15pt。TeX在處理字體的時候，只需要關心metrics，不必關心glyph長什麼樣。在某些情況下，需要做一些METAFONT字體，以配合宏的寫作。
注意3. Glue。Glue就是傳統鉛印術中鉛空，用來調整距離的，不過一個很明顯的特徵就是Glue是可以進行伸縮的，這種設定，有助於斷行的操作。比如，在TeX中，通常情況下，你所敲入的空格都是要轉換成一個glue的，這個glue可以通過定義spaceskip進行修改，這個primitive是控制詞間的glue比例。比如：
defdemo{Happy is the man to whom it is granted to make even one such discovery.}

{spaceskip=.6666emdemo}par

{spaceskip=.3333emdemo}par

ye


注意4. Catcode。Catcode是一個編碼值的屬性，這個值會影響TeX讀取的文本。比如我們會用{}表示一個群組，但是我們可以把&<&>也變成一個群組，比如：

 
catcode`&<=1
catcode`&>=2

defabc{Hello, ABC.}

defcd&

abc cd

ye


TeX中的Catcode有16種（0-15），如果能夠掌握Catcode，那麼可以寫出比較有技巧的代碼。
0：轉義符，以catcode為0開頭的字元串可能是一個命令，在TeX中默認是，而在TeXinfo中則是@。1：組開頭，默認是{。2：組結束，默認是}。3：切換到數學模式，默認是$。4：對齊符，默認是。5：行尾符，默認是回車。6：宏參數，默認是#。7：上標，默認是^。8：下標，默認是_。9：可被忽略掉的字元，默認為U+0000 & NULL。10：空格，默認就是空格。11：字母，A-Z和a-z。12：其他字元。13：活動字元，作用相當於一個不帶轉義符的命令。14：注釋符號，默認是%。15：被刪除掉的字元，默認是U+007F & DELETE。掌握了catcode，可以寫出如下代碼而不傷身體：
let~catcode~`76~`A13~`F1~`j00~`P2jdefA71F~`7113jdefPALLF

 PA""FwPA;;FPAZZFLaLPA//71F71iPAHHFLPAzzFenPASSFthP;A$$FevP

 A@@FfPARR717273F737271P;ADDFRgniPAWW71FPATTFvePA**FstRsamP

 AGGFRruoPAqq71.72.F717271PAYY7172F727171PA??Fi*LmPA71jfi

 Fjfi71PAVVFjbigskipRPWGAUU71727374 75,76Fjpar71727375Djifx

 :76jelseU76jfiPLAKK7172F71l7271PAXX71FVLnOSeL71SLRyadR@oL

 RrhC?yLRurtKFeLPFovPgaTLtReRomL;PABB71 72,73:Fjif.73.jelse

 B73:jfiXF71PU71 72,73:PWs;AMM71F71diPAJJFRdriPAQQFRsreLPAI

 I71Fo71dPA!!FRgiePBt"el@ lTLqdrYmu.Q.,Ke;vz vzLqpip.Q.,tz;

 ;Lql.IrsZ.eap,qn.i. i.eLlMaesLdRcna,;!;h htLqm.MRasZ.ilk,%

 s$;z zLqs".ansZ.Ymi,/sx ;LYegseZRyal,@i;@ TLRlogdLrDsW,@;G

 LcYlaDLbJsW,SWXJW ree @rzchLhzsW,;WERcesInW qt."oL.Rtrul;e

 doTsW,Wk;Rri@stW aHAHHFndZPpqar.tridgeLinZpe.LtYer.W,:jbye


注意5. Penalty。這個需要單獨提出來將，這個penalty是可以影響斷行的。對於中文中，需要進行
避頭尾的標點，都需要添加penalty進行處理。Penalty大於等於10000的時候，插入penalty的地方
不會斷行，小於等於-10000的時候會強制斷行。而介於這兩個值之間，則會影響斷行的整體。
input luaotfload.sty

font	est=name:FandolSong-Regular at 10pt

	est

parindent=0pt

hsize70pt

錕斤拷錕斤拷，penalty-10000錕斤拷錕斤拷par

錕斤拷錕斤拷，錕斤拷錕斤拷par

ye


注意6. Register。這些所謂的寄存器，可以當成數組來用，他們可以用來保存數值（count），

 
保存長度（dimen），保存glue（skip），保存token串（	oks）。上面的那個計算階乘的，就是
用了數值寄存器的。可以進行運算的寄存器的運算，有三個命令：advance，multiply，divide。
他們都有一個by關鍵字，用法如下示例。TeX生成的文檔中的頁碼就是保存著數值寄存器中的。至於萬能的	he，自己好好看看就好。


ewcountx x=6

$ 6 + 7 = advance x by 7 	hex$par

$ 6 * 7 = multiply x by 7 	hex$par

$ 6 / 12 = divide x by 12 	hex$

ye


注意7：Token。如果沒有讀過編譯原理，那麼就簡單地把token看成輸入的文本好了。TeX中的token分為兩種，一種是ASCII碼，另一類是命令。對於Token，一個比較重要的地方是token的展開。能展開的token是命令。這些命令裡面，有TeX本身定義好了的（叫做primitive），也有後來定義的，如我們的abc。我們定義的命令，一定是看可以展開的，而對於primitive，則大部分不可展開。TeX 中最讓人抓狂的是expandafter命令（必須了解token的展開可能性）：
uppercaseexpandafter{

omannumeral1999}

ye



既然題主說了關於文本是否美觀的問題，獻醜了（懶得調圖片大小於是就這樣了，隨意找了一個系統自帶的sty文件用vim打開）

 
以及黑夜服黑片
題主示例圖片中主要的問題是，紅色用的太多，而且作為暖色的紅色會顯得太密：作為暖色的紅色會往外突出在暗色背景下面。
我現在用的配色方案是solarize，白天用白色方案，晚上用黑色方案，代碼如下
call vundle#rc()

Bundle "vim-colors-solarized"

if ! has("gui_running")

  let g:solarized_termcolors=256

endif
function! SetSolarizedBackground()

if strftime("%H") &>= 5  strftime("%H") &< 17
if background != "light"
set background=light
endif
else
if background != "dark"
set background=dark
endif
endif
endfunction
 
" Set background on launch
call SetSolarizedBackground()
 
colorscheme solarized
" Every time you save a file, call the function to check the time and change
" the background (if necessary).
if has("autocmd")
autocmd bufwritepost * call SetSolarizedBackground()
endif

以及字體用的是droid sans mono
if has("gui_running")

  set columns=150 lines=40    "設置gui默認界面大小

  set guifont=droidsansmono for powerline 14

  set guifontwide=WenQuanYi Micro Hei Mono 15

endif


其實我沒怎麼用過tex的插件( tex 也寫的少)，不過這個插件看起來不錯

 
LaTeX-Box-Team/LaTeX-Box
因為我看到下面幾個功能感覺不錯


Highlight matching egin/end and left

ight pairs.
Motion between egin/end and left

ight pairs with the % key.
Environment objects (e.g., select environement with "vie" or "vae").
Inline math objects (e.g., select inline math with "vi$" or "va$").

如果題主不僅僅想要了解tex怎麼編程，還想要了解如何高效的編寫tex的話。（emacs如何高效我不太清楚，所以我推薦vim了）推薦：
1. Practical Vim: Edit Text at the Speed of Thought
2.  http://vimcasts.org
可能題主沒有時間去糾結這兩個東西，也許需要一些tips之類的東西
1. Habit breaking, habit making 這裡面討論了如何高效的移動，雖然關於跨行的移動是在comments 之中
2.  text objects 我不記得關於這個我是在哪裡學到了？（似乎是Practical Vim），或許可以看一下 A text-object for ruby blocks 來了解text objects可以幹些什麼
3. 插件 Lokaltog/vim-easymotion 跨行移動之利器，推薦使用 f系列而不用 w，原因之一是 w在我的電腦上反應較慢

 
4. 插件 tpope/vim-commentary  自動敲打注釋的插件
5. tpope/vim-surround 提供針對 text objects的操作，能夠輕鬆的加上和消除 ""[({之類的東西，以及可以很容易將 [(之類的換成""{之類的
6. ivyl/vim-bling 賣萌用插件
7. coderifous/textobj-word-column.vim 理解了text object之後看說明吧
8. Valloric/YouCompleteMe · GitHub vim下的最強補全

通常的任務都可以通過載入別人寫好的宏包來實現各種功能，所以讀宏包文檔是一個非常好的做法。但是如果非要寫宏包實現一些尚未實現的功能，TeXBook 則相對來說很重要，一個替代是 TeX by Topic，這兩本書不是那麼好讀。Source2e也非常重要。不過個人感覺一般用戶沒有必要做這些。有問題到 http://tex.stackexchange.com 上去問就行了。
直接對現有的 sty，cls進行修改並不是一個好的習慣。一般情況下，常用的宏包的功能都是比較完善的，可以自己配置的，這在宏包文檔裡面都有詳細的介紹。
vim 也可以實現 LaTeX 的高亮，有個插件叫做 vimlatex，如果你喜歡 vim 的話。代碼高亮本身是編輯器的事情，與 TeX 無關，關於編輯器爭論簡直是太多了，提到編輯器vim、emacs總會出現。他們都可以支持 LaTeX 的代碼高亮、縮進什麼的。另一個值得一提的通用編輯器是 Sublime Text 2/3，也有支持 LaTeX 的插件。(La)TeX 只是一種標記語言，算不上什麼程序，個人感覺縮進並不像編程語言那樣重要。
不過對於 TeX，我喜歡 TeXworks，只因為簡捷，偶爾用 vim。Linux下 Kile 是個不錯的選擇。

 
=====關於資料=============
個人的經驗是：
0、熟悉LaTeX常用的宏包，讀geometry、titletoc、titlesec、amsmath、listings，xeCJK等的文檔，了解現有的實現。因為熟悉了 LaTeX 各種宏包之後，會發現通常並不需要自己寫什麼底層的東西，而且也不會有那麼多問題，而且這些久經考驗的宏包也沒有很多的衝突，功能上個性化上都非常完善。然後下面晉級：
1、讀TeXbook/TeX by Topic，這兩本書是關於 TeX 語言的，算作基礎，需要知道宏語言是如何工作的，熟悉 TeX 的盒子。
2、讀 LaTeX: A Document Preparation System
3、讀 Source2e，這是 LaTeX 的源代碼。通常的宏包書寫並不是在 plain TeX 的基礎上進行的，而是利用 LaTeX2e 甚至 LaTeX3 的語法、控制序列來完成的。
4、讀titletoc、titlesec、amsmath等常用宏包的代碼。
5、練習，調試。
======關於高亮===========
TeX宏包由控制序列構成，各種控制序列都是宏命令，也沒有什麼區別，沒有太多的結構層次什麼的，所以高亮得花花綠綠也不是很現實。

編輯器用Emacs，使用AUCTeX插件之後有高亮等各種高端效果。
效果圖如下。截圖來自我的一門課程的結課報告。
不知道這樣的效果能否滿足要求。

本回答並未針對題主的補充說明。請摺疊。
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tex文本編輯的話，我認為LyX [1]是個不錯的選擇。
至於資料，我一般在LaTeX編輯部 [2]和LaTeX工作室 [3]找。這兩個地方有很多模版資源和實用技巧。LaTeX編輯部出版的《LaTeX2e 完全學習手冊》我認為也算是最好的LaTeX中文排版教程了（雖然題主可能不大需要中文排版ˊ_&>ˋ）。
[1] LyX | LyX – The Document Processor
[2] LaTeX 編輯部
[3] LaTeX 工作室

Demonstration Portal
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