本文主要介紹$\LaTeX{}$的相關術語以及在文件編譯過程中發(fā)生了什么。

本文主要介紹\(\LaTeX{}\)的相關術語以及在文件編譯過程中發(fā)生了什么。

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新人在剛接觸和使用\(\LaTeX{}\)時可能會有以下一些概念的困擾：

• 什么是\(\TeX\)/\(\LaTeX\)，它們之間有什么關系？
• pdfTeX、LuaTeX、XeTeX這些是什么？
• pdflatex、lualatex、xelatex這些是什么？
• CTEX套裝、TeX Live、MacTeX、MiKTeX這些是什么？
• tex文件所在目錄里面一大堆不同后綴名的文件都是什么東西？
• 如何通過一堆代碼就能生成優(yōu)雅的pdf文件，底層究竟發(fā)生了什么？

了解\(\LaTeX{}\)在編譯過程中底層發(fā)生了哪些事情對于我們遇到問題時快速定位原因是大有幫助的，這增強了我們使用\(\LaTeX{}\)的底氣，使我們能夠心定神閑地編寫tex文件，遇到問題時心中不慌。同時，這也使我們更深入地理解\(\LaTeX{}\)。

本文主要介紹\(\LaTeX{}\)的相關術語以及在文件編譯過程中發(fā)生了什么。

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\(\TeX\)與\(\LaTeX{}\)

\(\TeX{}\)

TeX 的核心程序（即“TeX 引擎”）最初由高德納（Donald Knuth）在 1978-1982 年間用Pascal 語言編寫。TeX 引擎的執(zhí)行邏輯是通過 Pascal 代碼描述，再經(jīng) Pascal 編譯器轉換為匯編語言，最終匯編為機器碼運行。其核心功能（如字符處理、排版算法、文件 IO）都對應底層匯編級的內(nèi)存操作、分支跳轉和系統(tǒng)調(diào)用。

當你啟動一個純粹的、未經(jīng)任何初始化的 TeX 引擎時，它只認識大約 300 個原始指令，比如 \def, \hbox, \vskip, \advance等。在此時，這些原始指令本身不是宏。它們是引擎的內(nèi)置功能，是原子操作，無法被展開或分解。可以把它們想象成 CPU 的硬件指令。

純粹的 TeX 太難用了。因此，每次你運行 tex 或 latex 命令時，引擎做的第一件事不是讀你的 .tex 文件，而是先加載一個“格式文件”。

這個格式文件是一個宏定義的集合，它是由 TeX 原始指令預先編寫好的、并被引擎預編譯成了一種高效加載的二進制形式。

加載格式文件的過程，就像是給一個只有基本指令的計算機安裝了一個操作系統(tǒng)和標準庫。

高德納本人還編寫了一個簡單的 plain TEX 格式，沒有定義諸如 \documentclass 和 \section 等等命令。

\(\LaTeX{}\)

\(\LaTeX{}\) 也是一種格式，建立在 Plain TeX 之上的、一個更龐大、更結構化、更易用的宏包集合。它定義了像 \documentclass, \begin{document}, \section 這樣的高級命令。

所有這些 LaTeX 命令，最終都會被一步步展開，轉換成 Plain TeX 的宏，然后再展開成 TeX 的原始指令，最后由引擎執(zhí)行。

TeX、Plain TeX、LaTeX 的關系

三者本質是不同抽象層次的排版工具，從底層技術看，三者的關系類似“匯編 → C 標準庫 → 高級語言”，宏的展開過程類似編譯中的預處理和代碼生成，最終由 TeX 引擎（二進制程序）執(zhí)行底層操作：

1. TeX：最底層的“排版引擎”
   它是一個編程語言解釋器，自帶一套極簡的排版原語（如字符輸出、行距控制、頁面分割等）和語法規(guī)則（變量、條件判斷、循環(huán)、宏定義等）。但直接用 TeX 原語寫文檔非常繁瑣（類似用匯編語言寫程序）。

2. Plain TeX：TeX 的“標準宏包”
   為簡化使用，高德納在 TeX 基礎上定義了一套預定義宏（macro），封裝了常用功能（如段落格式、標題、列表等），形成了“Plain TeX 格式”。
   它相當于給 TeX 內(nèi)核加了一層“標準庫”，類似 C 語言的標準庫（stdio.h 等）對匯編的封裝，讓用戶無需重復編寫基礎功能。

3. LaTeX：基于 TeX 的“高級文檔排版系統(tǒng)”
   LaTeX 由 Leslie Lamport 設計，是更高層的“應用框架”，是在 Plain TeX 之上進一步封裝的宏集合，提供了更高層次的語義（如 \section、\begin{document} 等），專注于“文檔結構”而非底層排版細節(jié)。
   它的定位類似高級編程語言，而 TeX 內(nèi)核相當于它的“解釋器/虛擬機”，Plain TeX 則是其依賴的底層庫之一。

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格式

對于TeX系統(tǒng)，其在編譯.tex源文件前，會預加載一個格式文件，其中包含各種提前定義好的宏，以被用戶在源文件中調(diào)用。

格式文件（.fmt） 是預編譯的宏集合與狀態(tài)信息的二進制文件，用于加速 TeX 引擎的啟動和執(zhí)行。它們本質是將常用格式（宏）（如 Plain TeX、LaTeX 等的核心定義）預先解析、展開并存儲，避免每次運行時重復處理，類似“預編譯的標準庫”。

常見的格式文件如下：

基礎格式文件

• plain.fmt
  對應 Plain TeX 格式的格式文件，包含高德納定義的基礎宏集合（如段落、標題、列表等基礎排版功能）。

• latex.fmt
  對應 LaTeX 格式的基礎格式文件，是由Leslie Lamport設計的格式，屬于Plain TeX的套娃，實現(xiàn)了很多強大的宏。包含 LaTeX 核心宏（如 \documentclass、\section、文檔環(huán)境等）。

擴展格式文件

• pdflatex.fmt
  對應 PDFLaTeX 格式的格式文件，是 LaTeX 格式的變體，直接生成 PDF 而非 DVI（需配合 pdfTeX 引擎），格式中包含 PDF 相關的宏定義（如圖片嵌入、字體映射等）。

• xelatex.fmt
  對應 XeLaTeX 格式的格式文件，基于 XeTeX 引擎，支持 Unicode 和系統(tǒng)原生字體，格式中包含 Unicode 處理、OpenType 字體支持等宏。

• lualatex.fmt
  對應 LuaLaTeX 格式的格式文件，基于 LuaTeX 引擎，集成 Lua 腳本功能，格式中包含 Lua 交互、高級字體處理等宏。

• amstex.fmt
  對應 AMS-TeX 格式的格式文件，專注于數(shù)學公式排版，提供更豐富的數(shù)學宏（如復雜方程、定理環(huán)境等）。

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引擎

DFTeX、LuaTeX、XeTeX是由TeX衍生的排版引擎，是用于編譯源代碼并生成文檔的程序，有時也稱為編譯器。

高納德將TeX的排版引擎設計得如此開放且易擴展，以至于出現(xiàn)了一些由全球社區(qū)在此基礎上編寫的新排版引擎，它們雖然拓展了若干高級特性，但仍嚴格兼容TeX引擎本身的嚴謹性。

pdfTeX

pdfTeX 是 TeX 引擎的一個重要擴展版本。您可以把它理解為 TeX 程序的一個“升級版”，它最革命性的功能是能夠直接輸出 PDF 文件，而不僅僅是傳統(tǒng)的 DVI 文件。

LuaTeX

LuaTeX于pdfTeX的基礎上開發(fā)而來，主要特性是內(nèi)置Lua腳本引擎，理論上能利用Lua獲得更靈活的擴展性，但其流行性及性能均不如XeTeX。

XeTeX

由Jonathan Kew開發(fā)，在TeX基礎上增加了對unicode的支持，同時增加若干高級字體渲染技術、高級數(shù)學排版功能，其預載的為Plain TeX格式。XeTeX生成的目標文件為.xdv(extend DVI)，其可由dvipdf或其他工具轉換為PDF文件。

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編譯命令

編譯命令 是實際調(diào)用的、結合了引擎和格式的命令（可執(zhí)行程序）。如 \(\texttt{xelatex}\) 命令是結合 XeTeX引擎和 XeLaTeX 格式的一個編譯命令（類似于選擇編譯器（XeTeX引擎）和鏈接庫函數(shù)（選擇XeLaTeX 格式）的過程）。

常見的引擎、格式和編譯命令的關系總結于下表。
其中[xxx]\(\LaTeX{}\) 格式 表示與對應命令相匹配的格式，比如 \(\texttt{latex}\) 命令對應LaTeX 格式，\(\texttt{pdflatex}\) 命令對應PDFLaTeX格式。

	文檔格式	plain \(\TeX{}\) 格式	[xxx]\(\LaTeX{}\) 格式
TeX 引擎	\(\textrm{DVI}\)	\(\texttt{tex}\)	N/A
pdfTeX 引擎	\(\textrm{DVI}\)	\(\texttt{etex}\)	\(\texttt{latex}\)
	\(\textrm{PDF}\)	\(\texttt{pdftex}\)	\(\texttt{pdflatex}\)
XeTeX 引擎	\(\textrm{PDF}\)	\(\texttt{xetex}\)	\(\texttt{xelatex}\)
LuaTeX 引擎	\(\textrm{PDF}\)	\(\texttt{luatex}\)	\(\texttt{lualatex}\)

在此介紹一下幾個編譯命令的基本特點：

編譯命令	解釋
\(\texttt{latex}\)	雖然名為 \(\texttt{latex}\) 命令，底層調(diào)用的引擎其實是 pdfTeX。 該命令生成 \(\texttt{dvi}\)（Device Independent）格式的文檔, 用 \(\texttt{dvipdfmx}\) 命令可以將其轉為 \(\texttt{pdf}\)。
\(\texttt{pdflatex}\)	底層調(diào)用的引擎也是 pdfTeX，可以直接生成 \(\texttt{pdf}\) 格式的文檔。
\(\texttt{xelatex}\)	底層調(diào)用的引擎是 XeTeX，支持 UTF-8 編碼和對 TrueType/OpenType 字體的調(diào)用。 當前較為方便的中文排版解決方案基于 \(\texttt{xelatex}\)。
\(\texttt{lualatex}\)	底層調(diào)用的引擎是 LuaTeX。這個引擎在pdfTeX 引擎基礎上發(fā)展而來，除了支持 UTF-8 編碼和對 TrueType/OpenType 字體的調(diào)用外，還支持通過 Lua 語言擴展 \(\TeX{}\) 的功能。 \(\texttt{lualatex}\) 編譯命令下的中文排版支持需要借助 luatexja宏包。

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LaTeX 發(fā)行版

LaTeX 發(fā)行版（LaTeX Distribution）是一套預打包的 TeX/LaTeX 系統(tǒng)集合，包含了編譯文檔所需的所有核心組件（引擎、宏包、字體、工具等），目的是讓用戶無需手動零散安裝各種組件就能直接使用 LaTeX（類似于Linux的發(fā)行版）。

簡單說，它類似 “軟件套件”—— 就像 “Office 套件” 包含 Word、Excel 等工具，LaTeX 發(fā)行版包含了排版所需的 “引擎、宏包、字體、編譯工具” 等一整套工具鏈。

發(fā)行版的核心組成

一個完整的 LaTeX 發(fā)行版通常包含：

1. TeX 引擎：如 pdfTeX、XeTeX、LuaTeX 等，負責解析代碼并生成輸出文件（PDF 或 DVI）；
2. 基礎宏包與文檔類：如 LaTeX 核心宏包（latex.ltx）、標準文檔類（article.cls、book.cls）、常用擴展宏包（amsmath、graphicx 等）；
3. 字體文件：包括 TeX 原生字體（如 Computer Modern 系列）和現(xiàn)代字體（OpenType/TrueType 等，供 XeLaTeX/LuaLaTeX 使用）；
4. 輔助工具：如文獻管理工具（BibTeX、Biber）、索引生成工具（MakeIndex）、格式文件生成工具（iniTeX）等；
5. 配置文件與搜索路徑：定義宏包、字體的存儲位置，確保引擎能正確找到所需文件。

宏包就是別人通過編寫宏集造的輪子，直接拿來用就可以了。類似C的標準庫或者第三方庫。

主流的 LaTeX 發(fā)行版

不同發(fā)行版針對不同操作系統(tǒng)優(yōu)化，核心功能一致，但安裝和維護方式略有差異：

1. TeX Live
   • 最主流、跨平臺（Windows、macOS、Linux）的發(fā)行版，由國際 TeX 用戶組（TUG）維護；
   • 每年更新一次，包含幾乎所有常用宏包和工具，兼容性極強；
   • 適合多數(shù)用戶，尤其是需要跨平臺一致性的場景（如團隊協(xié)作）。
2. MiKTeX
   • 主要面向 Windows 系統(tǒng)（也支持 macOS/Linux），特點是 “按需安裝”—— 初始安裝體積小，使用時自動下載缺失的宏包；
   • 適合初學者或對磁盤空間敏感的用戶，但跨平臺兼容性略遜于 TeX Live。
3. MacTeX
   • 基于 TeX Live 的 macOS 專用發(fā)行版，預裝了針對 macOS 優(yōu)化的組件（如 PDF 預覽工具 Skim、字體管理器等）；
   • 是 macOS 用戶的首選，無需手動配置系統(tǒng)適配。
4. CTeX 套裝
   • 針對中文用戶的 Windows 發(fā)行版，集成了中文支持宏包（如 CJK）和字體；
   • 逐漸被 TeX Live + 現(xiàn)代中文宏包（如 ctex）替代。

為什么需要發(fā)行版？

LaTeX 系統(tǒng)的組件極其龐大（宏包數(shù)千個，字體和工具繁多），手動收集、安裝和維護這些組件會非常繁瑣，且容易出現(xiàn)版本沖突（如宏包依賴不兼容）。發(fā)行版通過預打包和統(tǒng)一管理，解決了這些問題：

• 確保所有組件版本匹配，減少 “編譯報錯”；
• 提供統(tǒng)一的更新機制（如 TeX Live 的 tlmgr 工具）；
• 內(nèi)置中文、日文等多語言支持（現(xiàn)代發(fā)行版中已默認集成）。

LaTeX 發(fā)行版是 “開箱即用” 的 TeX/LaTeX 工具集合，包含了編譯文檔所需的引擎、宏包、字體和工具。主流選擇是跨平臺的 TeX Live（適合多數(shù)用戶）和 macOS 專用的 MacTeX，Windows 用戶也可考慮 MiKTeX。安裝發(fā)行版后，即可通過 pdflatex、xelatex 等命令編譯 LaTeX 文檔。

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編輯器

所謂編輯器就是可以編輯和書寫latex源碼的程序軟件，比如Notepad（記事本）、NotePad3、Vim等。在這些簡單的編輯器中寫好代碼保存后，需要到命令行中輸入編譯命令進行編譯（熟練之后可以編寫批處理文件和Makefile文件到命令行編譯）。

“四十歲后，不滯于物，草木竹石均可為劍。自此精修，漸進于無劍勝有劍之境。”——《神雕俠侶》獨孤求敗

為了簡化書寫和編譯的復雜度，一些集成開發(fā)環(huán)境（IDE，Integrated Development Environment）被開發(fā)出用于幫助用戶提高效率。 在 LaTeX 領域，常見的 IDE 有 VS Code、TeXstudio、WinEdt、Texworks、TeXShop 等，它們集成了 LaTeX 代碼編輯、語法高亮、一鍵編譯、PDF 預覽等功能，方便用戶編寫和排版文檔。

IDE是一種集成了代碼編輯、編譯、調(diào)試、項目管理等多種功能的軟件工具，旨在為開發(fā)者提供一個統(tǒng)一的工作環(huán)境，提高開發(fā)效率。

較為常用的是VS Code和TeXstudio，這兩個都支持跨操作系統(tǒng)，WinEdt主要搭配CTeX套裝在Windows環(huán)境下使用。

個人建議WinEdt只搭配CTEX使用，原因有三個，其一，CTEX套裝默認集成了WinEdt編輯器。其二，WinEdt為商用軟件，需要付費，雖然免費版也能使用全部功能。其三，軟件閉源，更新緩慢。

VS Code和Texstudio看個人習慣，沒使用過VS Code的推薦使用Texstudio，新手推薦使用Texstudio，原因是它職責單一，只用來編寫tex文件，并且個人感覺Debug比VS Code好用。并且Texstudio是用QT框架編寫的開源軟件，如果有功能建議可以去其Github主頁提issues。

\(\LaTeX{}\) 用到的文件一覽

除了源代碼文件 \(\texttt{.tex}\) 以外，使用 \(\LaTeX{}\) 時還可能接觸到各種格式的文件。本節(jié)簡單介紹一下經(jīng)常見到的文件。

每個宏包和文檔類都是帶特定擴展名的文件，除此之外也有一些文件出現(xiàn)于 \(\LaTeX{}\) 模板中：

文件擴展名	作用
\(\texttt{.sty}\)	宏包文件。宏包的名稱與文件名一致。
\(\texttt{.cls}\)	文檔類文件。文檔類名稱與文件名一致。
\(\texttt{.bib}\)	參考文獻數(shù)據(jù)庫文件。
\(\texttt{.bst}\)	用到的參考文獻格式模板。

在編譯過程中可能會生成相當多的輔助文件和日志。一些功能如交叉引用、參考文獻、目錄、索引等，需要先通過編譯生成輔助文件，然后再次編譯時讀入輔助文件得到正確的結果，所以復雜的源代碼可能要編譯多次。

中間文件	作用
\(\texttt{.log}\)	排版引擎生成的日志文件，供排查錯誤使用。
\(\texttt{.aux}\)	生成的主輔助文件，記錄交叉引用、目錄、參考文獻的引用等。
\(\texttt{.toc}\)	生成的目錄記錄文件。
\(\texttt{.lof}\)	生成的圖片目錄記錄文件。
\(\texttt{.lot}\)	生成的表格目錄記錄文件。
\(\texttt{.bbl}\)	BibTeX生成的參考文獻記錄文件。
\(\texttt{.blg}\)	BibTeX生成的日志文件。
\(\texttt{.idx}\)	生成的供 makeindex 處理的索引記錄文件。
\(\texttt{.ind}\)	makeindex 處理 \(\texttt{.idx}\) 生成的用于排版的格式化索引文件。
\(\texttt{.ilg}\)	makeindex 生成的日志文件。
\(\texttt{.out}\)	hyperref 宏包生成的 PDF 書簽記錄文件。

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編譯過程發(fā)生了什么

以xelatex編譯命令為例（其他編譯命令類似），結合一個包含參考文獻、圖表的最簡示例，詳細描述編譯流程，并說明中間文件的作用。

最簡 LaTeX 示例代碼

先定義一個包含文檔結構、圖表、參考文獻的示例文件 main.tex：

\documentclass{article}
\usepackage{graphicx}  % 插入圖片
\usepackage{caption}   % 圖表標題
\usepackage{biblatex}  % 參考文獻管理
\addbibresource{refs.bib}  % 關聯(lián)參考文獻庫

\begin{document}
\section{引言}
這是一個示例文檔，包含圖\ref{fig:example}和參考文獻\cite{knuth1984tex}。

\begin{figure}[h]
  \centering
  \includegraphics[width=0.5\textwidth]{example.png}  % 插入圖片
  \caption{示例圖片}
  \label{fig:example}
\end{figure}

\printbibliography  % 輸出參考文獻列表
\end{document}

配套文件：

• refs.bib（參考文獻庫，包含一條條目）；
• example.png（圖片文件）。

XeLaTeX 編譯全流程（分階段解析）

XeLaTeX 編譯本質是 XeTeX 引擎加載 xelatex.fmt 格式文件，解析 .tex 源文件，經(jīng)宏展開、排版計算、調(diào)用外部工具（如 Biber），最終生成 PDF 的過程。核心步驟如下：

階段 1：初始化與格式文件加載（xelatex main.tex 啟動時）

1. XeTeX 引擎啟動

   XeLaTeX 是 XeTeX 引擎的 “前端命令”，執(zhí)行 xelatex main.tex 時，實際啟動的是 XeTeX 二進制程序（底層為匯編指令實現(xiàn)的機器碼，如內(nèi)存分配、文件 IO 等系統(tǒng)調(diào)用）。

2. 加載 xelatex.fmt 格式文件

   • xelatex.fmt 是預編譯的二進制格式文件（類似 “預編譯的宏庫”），包含 LaTeX 核心宏定義（如 \documentclass、\section）、XeTeX 特有的 Unicode 和字體處理宏（如 fontspec 基礎定義）。
   • 加載目的：避免每次編譯重新解析 LaTeX 核心宏，加速啟動（類似 C 程序加載預編譯的標準庫 .so/.dll）。

階段 2：解析 .tex 源文件，宏展開與結構分析

XeTeX 引擎逐行讀取 main.tex，對指令進行宏展開（文本替換）和語義分析（識別文檔結構、圖表、引用等）。

1. 預處理與宏展開
   • 遇到 \documentclass{article}：展開為 article.cls 文檔類的宏定義（如頁面大小、字體默認設置等），本質是一系列底層 TeX 原語（如 \textwidth=345pt 等長度設置）。
   • 遇到 \usepackage{graphicx}：加載 graphicx.sty 宏包，展開為圖片處理的宏（如 \includegraphics 對應處理圖片路徑、縮放的底層指令）。
   • 遇到 \begin{document}：標志文檔內(nèi)容開始，觸發(fā)頁面初始化（如頁眉頁腳、頁邊距設置）。
2. 處理交叉引用與標簽
   • 遇到 \label{fig:example}：將標簽 fig:example 與當前圖號（如 “1”）關聯(lián)，寫入 .aux 輔助文件（文本格式），供后續(xù)編譯解析引用（如 \ref{fig:example} 需要讀取 .aux 中的圖號）。
   • 此時 \ref{fig:example} 暫時無法確定具體數(shù)值（因標簽定義和引用可能跨頁），會先記錄為占位符（如 ??）。
3. 處理圖片
   • \includegraphics{example.png}：調(diào)用 XeTeX 內(nèi)置的圖片處理模塊（底層為圖像處理庫的匯編指令，如解析 PNG 格式、計算像素與 TeX 單位的轉換），記錄圖片在 PDF 中的位置和尺寸，但不直接嵌入（需后續(xù)步驟生成時寫入）。

階段 3：第一次編譯生成中間文件（未完成引用和參考文獻）

XeTeX 引擎完成源文件解析后，進行排版計算（如行間距、分頁），生成 .xdv 中間文件 和其他輔助文件：

1. .xdv 文件
   • 全稱 “eXtended Device Independent”，是 XeTeX 特有的中間格式，包含排版后的文本、字體、圖形位置信息（但未包含實際圖片和完整字體數(shù)據(jù)），類似 “排版指令清單”。
2. 其他輔助文件
   • .aux：記錄交叉引用（標簽與編號的映射，如 \newlabel{fig:example}{{1}{1}} 表示圖 1 在第 1 頁）、參考文獻引用信息（如 \abx@aux@cite{knuth1984tex}）。
   • .log：編譯日志，包含宏展開過程、錯誤信息（如宏未定義、圖片缺失）、加載的宏包和字體列表（用于調(diào)試）。
   • .out：部分圖表位置信息（如浮動體位置計算結果）。

階段 4：調(diào)用參考文獻工具（Biber）處理引用

由于 LaTeX 無法直接解析 .bib 文件，需通過外部工具生成可識別的參考文獻列表：

1. 執(zhí)行 biber main
   • Biber 讀取 .aux 中記錄的引用條目（如 knuth1984tex），解析 refs.bib 中的 BibTeX 格式數(shù)據(jù)（如 @book{knuth1984tex, ...}），生成 .bbl 文件（LaTeX 可識別的參考文獻列表宏代碼）。
   • 例如，refs.bib 中的條目會被轉換為 \bibitem 或 biblatex 專用的宏定義，包含作者、標題、出版信息等。

階段 5：第二次 XeLaTeX 編譯（解決引用和參考文獻）

再次執(zhí)行 xelatex main.tex，目的是讀取第一次編譯生成的 .aux（交叉引用）和 .bbl（參考文獻），填充占位符：

1. 解析 .aux 中的交叉引用
   • \ref{fig:example} 讀取 .aux 中的 \newlabel 指令，替換為實際編號 “1”。
2. 插入?yún)⒖嘉墨I列表
   • \printbibliography 展開為 .bbl 中的宏代碼，將參考文獻條目排版到文檔末尾。
3. 更新 .aux 和生成最終 .xdv
   • 此時交叉引用和參考文獻已確定，.aux 會被更新（確保無遺漏），生成包含完整內(nèi)容的 .xdv 文件。

階段 6：轉換 .xdv 為 PDF（最終輸出）

XeTeX 引擎調(diào)用內(nèi)置的 PDF 生成模塊，將 .xdv 轉換為 PDF：

1. 嵌入字體
   • XeTeX 基于 xelatex.fmt 中的字體配置，調(diào)用系統(tǒng)字體庫（如計算機中的 Times New Roman 或中文字體），將文檔中使用的字體輪廓數(shù)據(jù)（TrueType/OpenType）嵌入 PDF（避免字體缺失導致亂碼）。
2. 嵌入圖片
   • 讀取 example.png 的二進制數(shù)據(jù)，按 .xdv 中記錄的位置和尺寸嵌入 PDF，底層通過圖像壓縮算法（如 PNG 解碼）處理像素數(shù)據(jù)。
3. 生成 PDF 結構
   • 構建 PDF 的頁面樹、目錄（若有）、交叉引用表（點擊引用跳轉）等結構，最終生成 main.pdf。

為什么需要多輪編譯？

核心原因是 LaTeX 是 “單遍掃描” 引擎，無法在一次編譯中同時確定 “引用” 和 “被引用對象” 的位置 / 編號：

• 第一次編譯：識別 “被引用對象”（如圖、文獻條目），記錄到 .aux，但無法知道它們最終的編號 / 頁碼。
• 第二次編譯（或調(diào)用 BibTeX/Biber 后）：讀取 .aux 或 .bbl 中的記錄，反向填充 “引用” 的內(nèi)容。
• 若內(nèi)容長度導致頁碼變化（如參考文獻列表增加新頁），需額外編譯一次同步頁碼引用。

調(diào)用參考文獻工具處理引用的參考文獻工具通常有兩種：BibTeX和Biber。

工具	編譯流程（標準輪次）	核心中間文件變化
BibTeX	xelatex → xelatex → bibtex → xelatex	.aux（記錄引用）→ .bbl（BibTeX 生成）→ 最終 PDF
Biber	xelatex → biber → xelatex	.aux（記錄引用）→ .bbl（Biber 生成）→ 最終 PDF

注：Biber 流程通常比 BibTeX 少一輪初始 xelatex，因為 biblatex 對 .aux 的處理更高效。

使用 BibTeX 時，標準流程需要 “xelatex 兩次 → bibtex → xelatex 一次（或多次）”，這是因為傳統(tǒng) BibTeX 對 .aux 的依賴更嚴格，需要兩次初始編譯確保標簽信息完整。而現(xiàn)代 Biber 配合 biblatex 可簡化流程，但本質仍是通過多輪編譯解決 “引用 - 被引用” 的依賴關系。

實際使用中，無論哪種工具，最終目標都是確保交叉引用、頁碼、參考文獻列表完全同步，因此建議在復雜文檔中多編譯 1-2 次，避免遺漏。

中間文件匯總及作用

文件名	類型	作用
main.aux	輔助文件	記錄交叉引用（標簽與編號）、參考文獻引用信息，供多輪編譯同步數(shù)據(jù)
main.log	日志文件	記錄編譯過程（宏加載、錯誤信息、字體使用），用于調(diào)試
main.xdv	中間格式	包含排版后的文本、圖形位置信息，是 XeTeX 特有的 “排版指令集”
main.bbl	參考文獻	BibTeX/Biber 生成的 LaTeX 宏代碼，包含格式化后的參考文獻條目
main.blg	BibTeX/Biber 日志	記錄 BibTeX/Biber 處理參考文獻的過程（如條目解析、格式轉換）
main.out	浮動體信息	記錄圖表等浮動體的位置計算結果，輔助排版優(yōu)化

底層技術補充（匯編 / 編譯器視角）

• XeTeX 引擎的本質：是用 C 語言編寫的程序（最終編譯為 x86-64/ARM 匯編指令），核心邏輯包括：
  • 詞法分析（識別 \section 等指令為 “宏” token）；
  • 語法分析（解析宏的嵌套結構，如 \begin{figure} 與 \end{figure} 的匹配）；
  • 內(nèi)存管理（分配緩沖區(qū)存儲宏展開結果、排版數(shù)據(jù)）。
• 宏展開的底層：類似 C 預處理器的 #define 替換，但更復雜（支持參數(shù)、條件判斷），由 XeTeX 引擎中的 “宏處理器” 模塊通過字符串操作指令（匯編層面的 mov、cmp）實現(xiàn)。
• PDF 生成：最終調(diào)用系統(tǒng)的文件寫入指令（如 write 系統(tǒng)調(diào)用，對應匯編的 sys_write），將二進制數(shù)據(jù)（字體、圖片、文本）按 PDF 規(guī)范組織成 main.pdf。

(PS：這樣的編譯器我們能寫出來嗎，怎么都是老外寫的？)

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參考文章

1. 一份 (不太) 簡短的 LaTeX2ε 介紹
2. 雜談： Tex 排版系統(tǒng)歷史及各引擎版本梳理
3. LaTeX引擎、格式、宏包、發(fā)行版大梳理