TeX的家族:LaTeX, pdfTeX, XeTeX, LuaTeX和ConTeXt

最近这段时间一直在研究LaTeX,但是一直被各种各样的词汇搞到晕头转向,后来找到了两篇文章,文章中对于各种名词的解释比较到位,并从TeX的发展讲解了整个历史,其中一个作者更是绘制出了整个家族树,对于理解TeX的历史很有帮助,奈何两篇文章都是英文,这么好的文章应该分享给国内的朋友们,同时也为了回忆一下自己之前学的英语,这里翻译了其中的一篇文章,如果有错误,还望大家原谅

ShareLaTeX 刚刚支持了 pdflatexlatexxelatex 编译环境,你知道这些都是什么意思吗?请往下看。
LaTeX的故事可以追溯到1978年, 高德纳( Donald Knuth) 第一次觉察到需要有一套高质量的排版系统。那时他构建的排版系统为后来LaTeX的质量提供了良好的保障。虽然近几十年来很多的功能被添加了进去,但是直到今天,它仍然是最好的排版工具。事实上,LaTeX就是在高德纳原生系统中添加功能而发展来的,那个原生系统叫做 TeX

原生TeX

原生的TeX衍生出了一个庞大的工具家族,当你第一次去了解这个家族时,你看到的是LaTeX, pdfTeX, XeLaTeX, LuaTeX和ConTeXt等等这些让人发晕的东西。这些东西的老祖宗就是高德纳发明的TeX。TeX可以使一个普通的文本文档变成美丽的排版文档。高德纳非常注重TeX系统中对于细节的处理,一个简单的TeX例子如下下:

1  
2  
3  
4  
TeX{} is good at typesetting words like `fjord', `efficiency',  
and `fiasco'. It is also good at typesetting math like,  
$a^2 + b^2 = c^2$.  
bye  

—|—

通过TeX程序生成的文档就变成了下面这个样子

注意例子当中的 fifjff 是怎样完美的组合到一起的,还有数学公式是怎样完美的被呈现的。从更大的方面来说,TeX非常擅长处理那些特殊位置出现的断行和连字符,并且很好的放置它们。

TeX不仅仅在排版方面表现出众,它还有一堆强大的命令,正如上面例子中的byeTeX。这些命令可以做简单的事情例如改变字体大小,或者文档的行文方向,还可以做出一些强大的功能比如保持页面中段落的交叉引用,或者自动生成目录等等。TeX系统大概内建了300条命令,除此之外还支持根据这些命令重新建立新的命令。高德纳教授额外编写了大约600条有用的命令,并将它们放置到叫做 Plain TeX 的包里以便使通常的排版方便些。

LaTeX

TeX和Plain TeX中的命令仍然很基础,而且不是很容易理解和运用。为了解决这个问题, Leslie Lamport 教授在19世纪80年代早期创造了一个基于TeX的更高层次的语言,叫做 LaTeX 。LeTeX是以TeX底层命令为基础重新定义的命令集,而且被赋予了许多含义。当你使用LaTeX命令的时候,实际上它会被解析成底层的TeX命令,除非你直接只用原有的TeX命令。一些概念像(usepackage{...}), environments (begin{environment} ... end{environment})document classes (documentclass{...})都被Leslie Lamport教授加入了LaTeX。

Leslie Lamport教授除了建立了LaTeX标准包之外,还允许开源社区对其进行发展。到目前为止,已经有了成千上万的LaTeX包可以让你实现从画图到编花纹各种各样的排版,还有学学多多的文档类让你应付不同的文档排版,无论你是写一本书,一份实验报告还是一份简历。许多出版商和期刊杂志都有他们自己的模板以满足己方需求。

pdfTeX

自从TeX系统诞生以来已过20多载,但其表现是相当的稳定,高德纳在1989年宣布所有功能都被定型,以后所做的工作只是BUG得修改。当然,这并没有停止LaTeX不断前进的脚步。事实上,由于TeX系统的异常稳定,使得各种各样像LaTeX一样的衍生版可以不断繁荣发展。

注意,这里并不是说底层TeX系统在这20年里没有一点进步,在TeX系统性能稳定的基础上,所有的衍生工具都是伴随着TeX而一起向前发展的。最重要的一次改进便是在19世纪90年代 Hàn The Thành 作为他的攻读博士主题所创作出得 pdfTeX 。原生TeX系统所产生的排版文档格式叫做 DVI(DeVice Independent format) ,这个文件可以转换成 Postscript 格式最终打印出来。然而自从1993年PDF格式诞生以来我们看到了PDF是比postscript更好的一种文档格式。PDF有很多优点,譬如段落中的超链接,段落的元数据可以让你在PDF浏览器的左边看到文档的整个目录,而且还支持越来越多的现代图片格式。pdfTeX便是对TeX进行了修改使其可以直接输出PDF文档格式。

今天当你安装了一个LaTeX的发行版之后,其里面就包含了两个程序—— TeXpdfTeX 。同时发行版应该也会包含另外另个程序 LaTeXpdfLaTeX ,但这两个只不过是 TeXpdfTeX 分别对应的高级封装而已。如果你运行的是 TeXLaTeX ,你将得到DVI文件,进一步会处理成postscript或者PDF。而如果你使用了 pdfTeXpdfLaTeX ,你便可以直接得到PDF文件。

多数情况下,pdfTeX和pdfLaTeX要比TeX和LaTeX有更强大的功能,但只有一个缺点。原生TeX和DVI格式支持 encapsulated postscript images (.eps) 图像格式,并可以将其轻松的嵌入到postscript文件中,pdfTeX却不行,它只能将其转化为PDF格式,再进行嵌入(通常来讲LaTeX的发行版中都会包含 epstopdf ,这个程序可以将 .eps 文件转换为 .pdf 文件),除此之外,pdfTeX可以支持.png,.jpg,.pdf图像格式。

XeLaTeX和LuaTeX

到目前为止我们看到TeX系统自诞生以来已经发展出两条不同的路线:一条是为了更好地在顶层使用原生TeX系统而建立的LaTeX,另一条路线就是为了支持PDF输出而建立的pdfTeX。故事并没有结束,还有许许多多的功能没有被添加进TeX这个大家族中。2004年 Jonathon Kew 创造了 XeTeX ,这是另一个以原生TeX引擎为底层的高级语言集,这次不仅使得排版系统支持原有的英文数字和字母,还支持了现代的各国字体。这使得其他非英文文字国家使用TeX系统更加容易方便,同时可以让原本只能在文档处理器中使用的字体应用到LaTeX文档当中。

LuaTeX 是为了让TeX系统更能贴近现有的编程语言,其思想就是让TeX可以像编程语言一样可以做任何你想做的事情,对于目前来说LaTeX的内部构造对于不熟悉TeX系统的人是很难理解的。 Lua 是一种简单,稳定的脚本语言,对于扩展LaTeX宏包来说比较理想。但是到2012年它的API仍然不是很稳定,所以还不能使用。

ConTeXt

我们在上文提到过LaTeX作为原生TeX系统的一种命令集扩展,但这不是唯一的一个扩展包。1990年 Hans Hagen 建立了另一个扩展系统 ConTeXt 。LaTeX的主要目的在于使作者从繁琐的排版中解脱出来,当你使用section或者emph命令的时候,你不用去在乎它们会怎样做,这些会留给系统处理。另一方面来讲,ConTeXt可以说是提供了更加方便的排版写作方式。不过我对其不是很熟悉,所以这里不便过多介绍。

作为一个历史回顾,我不得不提起 AMSTeX ,这是由 美国数学协会(AMS) 从1982年到1985年所创建的文本文档宏包,它仍然存在于当前的宏包中,很多文档的开始你都会见到它usepackage{amsmath}

未来

TeX和LaTeX的未来会是什么样?我不知道,但是Alan Kay曾经说过

预测未来最好的方式就是创造未来!


以下是另一个作者所总结的家族树,点击可以查看PDF

原文地址:The TeX family tree: LaTeX, pdfTeX, XeTeX, LuaTeX and ConTeXt

家族树地址:TeX family tree with timeline?

原作者: James Allen, Todd Lehman

翻译:@胖老鼠

时间:01 Dec 2012

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