TeXの処理動作

TeXは前からソースコードを認識し、\textbackslash（英字）というカタマリ¹ を一つの制御綴（コントロールシークエンス）として処理します。

\csone\cstwo            \csthree

この場合の制御綴は\csone, \cstwo, \csthreeです（空白は制御綴に使われない）。

TeXは制御綴を認識した後、前から順番に展開（定義の代入）を行います。 例えば、次の制御綴を用意します。

• \csoneの定義：one;
• \cstwoの定義：two;
• \csthreeの定義：three;

この場合は、

\csone\cstwo            \csthree
\csone\cstwo\csthree
one;\cstwo\csthree
one;two;\csthree
one;two;three;

と展開されます（複数の空白は1個の空白として処理され、制御綴の直後の空白は無視される）。

展開の制御

先程の例の通り、TeXは基本的に前から展開を行いますが、時には展開の順序を入れ替えたりしたい場合があります。 そのために、いくつかの命令が存在します：

• \expandafter。直後の制御綴の展開を一回遅らせる、
• \edef。制御綴の中身を全て展開して定義、
• \noexpand。\edef中で使用すると、定義の際に展開されない（実行時は展開される）。

例として、次の制御綴を用意します。

\def\A#1#2{#1 is #2}
\def\B{\BB\BB}
\def\BB{foo}
\def\C{bar}

それぞれの制御綴の意味は、

• \A：引数は2個（#1, #2）で、展開すると「#1 is #2」（#1, #2が制御綴なら展開される）
• \B：展開すると「\BB``\BB」（\BBは展開される）
• \BB：展開すると「foo」（それ以上展開されない）
• \C：展開すると「bar」（それ以上展開されない）

例1

\A\B\C

\A\B\C
% -> \B is \C
% -> \BB\BB is \C
% -> foo\BB is \C
% -> foofoo is \C
% -> foofoo is bar

1行目で\Aを展開する際の、\Aの引数は\B, \Cです。

例2

\expandafter\A\B\C

\expandafter\A\B\C
% -> \A\BB\BB\C
% -> \BB is \BB\C
% -> foo is \BB\C
% -> foo is foo\C
% -> foo is foobar

先ず、\expandafter\Aによって、\Aの展開は抑制され、先に\Bが展開されます。

例3

\expandafter\expandafter\A\B\C

\expandafter\expandafter\A\B\C
% -> \expandafter\B is \C
% -> \B is \C
% -> \BB\BB is \C
% -> foo\BB is \C
% -> foofoo is \C
% -> foofoo is bar

1行目で、先頭の\expandafterは直後の\expandafterを抑制するため、先に\Aが展開されます。 2行目で、\expandafter\Bの直後は制御綴でないため、特に効果はありません。

例4

\expandafter\expandafter\expandafter\A\B\C。\expandafterが3連続の場合は次のように、2つ後の制御綴が先ず展開されます。

\expandafter\expandafter\expandafter\A\B\C
% -> \expandafter\A\BB\BB\C
% -> \Afoo\BB\C
% -> f is oo\BB\C
% -> f is oofoo\C
% -> f is oofoobar

3行目で\Aの第1引数はf、第2引数はoです。

例5

さらに命令を追加してみます。

\def\hoge{\B\C}
\A\hoge % -> error
\expandafter\A\hoge % -> \A\B\C -> foofoo is bar

\A\hogeは\Aの第2引数が存在しないので、エラーとなります。

例6

\defの代わりに\edefで\hogeを定義します。

\edef\hoge{\B\C} % -> \def\hoge{foofoobar}
\A\hoge % -> error
\expandafter\A\hoge % -> \Afoofoobar -> f is oofoobar

例7

\edef中で\noexpandをつければ、その直後の制御綴は（定義の際には）展開されません。

\edef\hoge{\noexpand\B\C} % -> \def\hoge{\Bbar}
\A\hoge % -> error
\expandafter\A\hoge % -> \A\Bbar -> \B is bar -> \BB\BB is bar -> foofoo is bar

\A\Bbarで、第1引数は\B、第1引数はbです。

例8

別の例。

\def\twice#1{#1#1}
\twice\twice hoge % -> error
\expandafter\twice\twice{ho}ge % -> \twicehohoge -> hhohoge
\expandafter\twice\twice{{ho}}ge % -> \twice{ho}hoge -> hohohoge

1つ目は無限ループになります。

脚注

1. 制御綴に使える文字はcatcodeが11の文字（英字・日本語）。 従って、日本語の混ざった制御綴も作れる。 \relax␣あの場合は、\relaxという制御綴と「あ」という文字として認識されるが、\relaxあの場合は、\relaxあという制御綴として認識され（定義しない限り）エラーを吐く。 ↩︎