Petr Olšák: TeXbook naruby

Petr Olšák: TeXbook naruby Kniha obsahuje 468 stran podrobného rozboru všech algoritmů TeXu a všech základních maker plainu a csplainu. Je určena pro uživatele TeXu, kteří chtějí proniknout hlouběji do mechanismů fungování TeXu. Mimo jiné kniha obsahuje zhruba 3000 řádků většinou zcela původních ukázkových maker pro nejrůznější použití. Tato makra jsou podrobně dokumentována a ilustrují probírané algoritmy TeXu. T E Xbook naruby . je profesor Donald Knuth. T E X je ochranná známka American Mathematical Society. METAFONT je ochranná známka Addison Wesley Publishing Company. Ostatní v knize použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků. Kniha vyšla za přispění Československého sdružení uživatelů T E Xu. RNDr. Petr Olšák, 1996, 1997, 2000 T E X je volně dostupný počítačový program na pořizování vysoce kvalitní elektro- nické sazby. Tento program se od svých stejně zaměřených komerčních kolegů liší v mnoha ohledech. Mezi nejpodstatnější odlišnost zřejmě patří otevřenost systému. Šikovnému uživateli se v takovém systému dostává do rukou nástroj na vytvoření nadstavby podle vlastní představy a potřeby. K tomu je ale potřeba o vlastnostech systému poměrně hodně vědět. Chcete-li nahlédnout pod pokličku T E Xovského hrnce a postupně se podívat až na jeho samotné dno, abyste se dozvěděli, co se v něm vaří, je tato kniha určena pro vás. Na každém pracovišti, kde se používá T E X, by měl být aspoň jeden odborník, který T E Xu na této úrovni rozumí. Ostatní spolupracovníci pak mohou postupovat podle jednoduchých příruček typu „napíšete-li \alpha , dostanete na výstupu α ÿ. Pokud si tito spolupracovníci nebudou vědět s něčím rady, mají ve svých řadách odborníka, který jim poradí. Idea, že se všechno zvládne pomocí L A T E Xových příruček, se při náročnějších požadavcích na sazbu většinou rozplyne před očima jako jarní sníh. Referenční manuál k T E Xu se jmenuje The T E Xbook [4] . Tato základní kniha o T E Xu není mezi našinci příliš rozšířena zvláště pro její vysokou cenu. Pro mnohé je na- víc tato kniha dosti obtížná ke čtení, protože T E X není nic jednoduchého. Pokusil jsem se tedy napsat k tomuto základnímu manuálu alternativní text. Text ale není jen odvarem T E Xbooku. Užitečné asi budou zcela původní příklady řešené přímo v textu. Nikdy jsem se nesnažil o doslovný překlad žádné pasáže z T E Xbooku, ba dokonce jsem do tohoto manuálu při psaní nahlížel jen výjimečně a snažil se celou problematiku podat svými slovy podle svých vlastních zkušeností. Měl jsem potom radost, pokud se mi něco podařilo říci přehledněji nebo stručněji než v T E Xbooku. Představil jsem si, že text píši pro čtenáře, který již má základní zkušenosti s poři- zováním jednoduchých textů a který tuto knihu otevírá třeba proto, že chce v T E Xu programovat složitější makra. Rozhodl jsem se tedy výklad obrátit. V T E Xbooku se začíná popisem použití již hotových maker plainu a teprve potom, podstatně poz- ději, se čtenář dozví, na jakém principu jsou tato makra postavena. Naproti tomu, v této knize je výklad veden „narubyÿ. Nejprve je vždy popsán vnitřní algoritmus T E Xu a vlastnosti souvisejících primitivů a potom jsou tyto vlastnosti ilustrovány na příkladech maker. Z této koncepce pramení název knihy T E Xbook naruby . Tato kniha není příručkou uživatele, který si chce pouze osvojit základní metody při pořizování textů pro T E X. K tomu účelu slouží mnoho jiných učebnic. Je tedy patrné, že kniha není určena začátečníkovi. Ke zvládnutí tohoto textu by ale měly stačit znalosti získané četbou Jemného úvodu do T E Xu [3] . Užitečné informace lze též čerpat z knížky Typografický systém T E X [7] , která na rozdíl od této knihy není úzce specializovaná na T E X samotný, ale rozebírá „softwarové souvislosti pro- gramuÿ. Tam čtenář najde rozbor práce T E Xu s virtuálními fonty, s PostScriptem, s obrázky a například se dozví, jak vypadá jazyk WEB zdrojového textu T E Xu. Text knihy, kterou právě otvíráte, je rozdělen na dvě části. Část A (Algoritmy) popisuje v jednotlivých kapitolách a sekcích systematicky všechny algoritmy T E Xu. Část B (Reference) obsahuje slovník všech primitivů a maker plainu, přičemž u kaž- dého hesla je poměrně rozsáhlý vysvětlující text. Představte si rejstřík z T E Xbooku v dodatku I a nechť každé heslo z tohoto rejstříku „expandujeÿ na zhruba půlstrán- kový výklad o heslu. Pak dostáváte část B této knihy. Obě části knihy jsou bohatě ilustrovány příklady. Jedná se především o ukázky z formátu plain a dále o úlohy, které jsem v době své praxe s T E Xem někdy řešil a které mohou být pro čtenáře zajímavé. Aby čtenář nemusel ručně opisovat do svého počítače texty ukázek, které ho zaujmou, vystavuji na síti Internet soubor tbn.mac . V něm jsou veškeré ukázky z této knihy obsaženy. Každý zájemce si tento soubor může zkopírovat z adresy ftp://math.feld.cvut.cz/pub/olsak/tbn/ . Nikdo není neomylný. I při sebevětší péči se neubráním možnému zavlečení chyb do textu. Budu proto na stejné adrese v Internetu průběžně obnovovat soubor errata.txt , ve kterém budou zaneseny všechny chyby, o kterých vím a které ne- musí být ještě opraveny v tomto textu. K odhalení a zveřejnění chyb může přispět kterýkoli čtenář, pokud mi o chybě napíše na adresu . Při psaní této knížky se též objevilo plno jazykových problémů. Jazykoví puristé mi doufám odpustí, že používám termíny jako token, expand procesor, box apod. Mohl bych sice mluvit o amuletu, proceduře na rozklad balíčků povelů a krabičce. Myslím si ale, že by takový text vzhledem k návaznosti na anglickou literaturu nebyl příliš čitelný. My také klikáme myší a díváme se na video, místo abychom poklepávali po tlačítku polohovacího zařízení a pouštěli magnetoskop. S jazykem to je těžké. Chtěl bych ze srdce poděkovat především své ženě Ludmile, která mi byla vel- kou oporou v dobách, kdy jsem nevnímal svět kolem sebe a myšlenkami jsem byl u svých příkladů \output kdy měla tato organizace poměrně velké problémy. Dále děkuji všem dobrovolným korektorům, kteří se přihlásili v hojném počtu, za podnětné připomínky při závě- rečných úpravách textu. Přeji všem čtenářům této knihy mnoho hezkých zážitků se skvělým programem, který vznikl v dílně profesora Donalda Knutha jako „labour of loveÿ (práce z ra- dosti) a byl poskytnut veřejnosti zdarma. 28. 9. 1996 Petr Olšák 29. 11. 2000. Ve druhém vydání jsou jen opraveny chyby podle errata.txt . Děkuji touto cestou všem čtenářům, kteří přispěli k odhalení chyb a tím k vylepšení kvality knihy. Snažil jsem se důsledně zachovat stránkování i číslování, aby případné odkazy na knihu, které jste již dříve použili ve svých makrech, zůstaly v platnosti. Obsah Část A: Algoritmy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1. Vstupní části T E Xu 10 1.1 Koncept vstupní brány T E Xu . . . . . . . . . . . . . 10 1.2 Input procesor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3 Token procesor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2. Expand procesor 31 2.1 Definování maker . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.2 Triky s \expandafter . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.3 Podmínky typu \if . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.4 Registry pro uchování posloupností tokenů ( \toks ) . . . . . 53 3. Základy hlavního procesoru 64 3.1 Povely a parametry hlavního procesoru . . . . . . . . . . 64 3.2 Kdy T E X neprovádí expanzi . . . . . . . . . . . . . . 71 3.3 Registry, datové typy a aritmetika T E Xu . . . . . . . . . 72 3.4 Šest módů hlavního procesoru . . . . . . . . . . . . . 85 3.5 Boxy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.6 Mezery v horizontálním seznamu . . . . . . . . . . . . 102 3.7 Mezery ve vertikálním seznamu . . . . . . . . . . . . 108 4. Tvorba tabulek 116 4.1 Opakovací výplňky typu \leaders . . . . . . . . . . . 116 4.2 Tabulky s pevnou šířkou sloupců . . . . . . . . . . . . 120 4.3 Tabulky pomocí \halign . . . . . . . . . . . . . . . 129 5. Matematická sazba 144 5.1 Matematický seznam . . . . . . . . . . . . . . . . 144 5.2 Konverze z matematického do horizontálního seznamu . . . . 154 5.3 Fonty v matematické sazbě . . . . . . . . . . . . . . 167 5.4 Symboly matematické sazby definované v plainu . . . . . . 182 5.5 Tipy, triky a zvyky v matematické sazbě . . . . . . . . . 191 5.6 Display mód . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 6. Zalamování 209 6.1 Místa zlomu všeobecně . . . . . . . . . . . . . . . . 209 6.2 Zlom v místě \discretionary . . . . . . . . . . . . . 214 6.3 Vyhledání míst pro dělení slov . . . . . . . . . . . . . 219 6.4 Řádkový zlom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 6.5 Tvar odstavce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 6.6 Stránkový zlom . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 6.7 Plovoucí objekty typu \insert . . . . . . . . . . . . . 246 6.8 Výstupní rutina . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 6.9 Ukázky různých výstupníchrutin . . . . . . . . . . . . 264 7. Různé 284 7.1 Jak T E X pracuje se soubory . . . . . . . . . . . . . . 284 7.2 Struktura paměti T E Xu . . . . . . . . . . . . . . . 294 7.3 Formát metriky fontu tfm . . . . . . . . . . . . . . 303 7.4 Formát výstupního souboru dvi . . . . . . . . . . . . 308 Část B: Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 1. Slovník syntaktických pravidel . . . . . . . . . . . . . . . 316 2. Zkratky plainu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 3. Slovník primitivů a maker plainu . . . . . . . . . . . . . . 332 4. Seznam příkladů použitých v knize . . . . . . . . . . . . . . 459 5. Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 6. Rejstřík . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 Část A Algoritmy