交叉引用

“参见图 3”“由公式 (2)”“见第 2 页”——如果手写这些编号和页码，只要移动一个图、表或小节，所有引用都会错位。LaTeX 的做法是给对象贴上名称，让机器计数。本页从核心的 \label 与 \ref/\pageref 开始，经过 amsmath 的 \eqref、hyperref 的 \autoref 和 \nameref，再到 varioref 与 cleveref，依次介绍能让引用自动保持正确的工具。

核心机制 — \label 与 \ref

整个相互引用系统只建立在两个命令上。\label{key} 会把名称 key 绑定到该位置最近一次递增的计数器的值。\ref{key} 则把这个名称指向的编号插入正文。编号由 LaTeX 计数，所以你完全不需要自己输入数字。key 是你自选的任意字符串，也就是源码中指代图、公式或小节的“昵称”。

关键在于“最近一次递增”的说法：\label 捕获什么，取决于它放在哪里。图或表应放在 \caption 之后（递增计数器的是 \caption；若放在 \begin{figure} 之后，可能会捕获章号等）；公式应放在 equation 环境内部；标题应放在 \section 等命令之后。经验法则是：把 \label 紧跟在产生编号的命令后面。

\section{はじめに}
\label{sec:intro}

\begin{equation}
  \label{eq:euler}
  e^{i\pi} + 1 = 0
\end{equation}

\begin{figure}
  \centering
  \includegraphics{leaf}
  \caption{葉脈の構造}
  \label{fig:leaf}
\end{figure}

第\ref{sec:intro}節で述べたように、式~\ref{eq:euler}と図~\ref{fig:leaf}を参照する。

\ref 只返回编号，因此“图”“公式”“节”等词需要自己写。惯例是用不可断空格 ~（tie）把词和编号连接起来，而不是普通空格，这样换行时词不会和编号分离（例如 Figure~\ref{fig:leaf}）。后面介绍的 \autoref 和 \cref 正是用来消除这种手写词语的麻烦以及写错类型的风险。

为什么要编译两次

相互引用无法在一次编译中确定。LaTeX 每遇到一个 \label，都会把对应编号和页码写入 .aux 文件（与正文同名的辅助文件）。\ref 能使用的是上一次运行写入 .aux 的信息。因此第一次处理时目标编号还未知，输出中会出现粗体 ??，日志中也会给出下面的警告。

LaTeX Warning: Label(s) may have changed. Rerun to get cross references right.

再编译一次后，.aux 中的值会被读回，?? 会变成正确编号。如果编号发生前后移动导致引用值改变，警告会再次出现，因此需要重复到警告消失为止（实际工作中通常两次足够）。latexmk 等构建工具会自动执行这个循环；Overleaf 也会在后台多次处理，所以你很少在那里看到 ??。

页码引用与命名

如果想引用的不是编号而是页码，使用 \pageref{key}。它接受与 \ref 相同的名称，并返回该 \label 所在页面的页码。这样就能同时写出编号和页码，例如“see Figure 3 on page 12”（Figure~\ref{fig:leaf} on page~\pageref{fig:leaf}）。

key 可以是任何字符串，但广泛使用的做法是给它加上表示类型的前缀：sec:（节）、fig:（图）、tab:（表）、eq:（公式）、ch:（章）、lst:（代码清单）。这样有两个好处。像 fig:leaf 这样按含义命名，即使调整图片顺序也不必改标签名。并且一看 \ref{fig:...} 就知道目标类型，也能避免 caption 和代码清单的名称冲突。

公式引用 — \eqref（amsmath）

公式编号按惯例写成带括号的形式（“由公式 (3)”）。普通 \ref 只返回 3，需要手动补括号；加载 amsmath 后可用的 \eqref{key} 会自动补上括号，返回 (3)。更好的是，括号会不受周围字体影响始终以直立体排版，即使在斜体文本中也不会倾斜。引用公式时，\eqref 比 \ref 更方便。

\usepackage{amsmath}
% ...
式~\eqref{eq:euler}はオイラーの等式である。
% 出力: 式 (1) はオイラーの等式である。

hyperref 扩展 — \autoref 与 \nameref

加载 hyperref 后，每个引用都会在 PDF 中变成可点击链接，并增加两个方便的引用命令。\autoref{key} 会根据目标类型自动在前面加上对应词，如 “Figure”“section”等（小节会得到 “section 3.4”，图会得到 “Figure 3”），并把整体做成超链接。这样就不必在 Figure~\ref{...} 中手写 “Figure”，也避免写错类型。前置词可通过重定义 \figureautorefname、\sectionautorefname 等来改变，这也是本地化的方法。

另一个命令 \nameref{key} 插入的不是编号，而是目标的标题文字本身。如果对 \section{Introduction} 上的标签使用 \nameref，就会得到 “Introduction” 这个标题文本。当你想按标题而不是编号引用时使用它，例如“as discussed in ‘Introduction.’”。

\usepackage{hyperref}
% ...
\autoref{fig:leaf}を参照。   % 出力: Figure 3 を参照。（リンク付き）
\nameref{sec:intro}で述べた。 % 出力: はじめに で述べた。

感知页码的引用 — varioref

在装订文档中，与其机械地写“第 N 页的图”，若距离很近，说“下一页的图”，若在同一跨页，说“对页的图”，读起来更自然。varioref 的 \vref{key} 会像 \ref 一样输出编号，同时检查目标是否在另一页，并自动添加与页位置相关的文字，如 “on the next page”“on the facing page”“on page 5”。如果目标在同一页，则不添加任何内容。

如果只想给出页码提示，使用 \vpageref{key}（不输出编号，只输出“on the next page”等）。\vpageref 有两个可选参数：第一个指定目标在同一页时使用的文字，第二个指定目标不在同一页时的引导语。当引用和目标很近、可能会也可能不会被分页隔开时，这很有用。由于输出会随页面位置动态变化，varioref 通常可能需要额外一次编译才能稳定。

\usepackage{varioref}
% ...
See~\vref{fig:leaf}.
% 同ページ: See figure 3.
% 別ページ: See figure 3 on the next page.  /  ... on page 12.

智能引用 — cleveref（\cref / \Cref）

cleveref 把引用提升了一个层级。\cref{key} 和 \autoref 一样会自动前置类型词（默认如 “fig. 1”，使用 noabbrev 选项则为 “figure 1”），但它真正的强项是多个引用和范围引用。像 \cref{a,b,c} 这样用逗号分隔且不加空格传入标签时，它会自动排序并压缩编号，输出 “figures 1, 2 and 3” 或 “equations~(2) and~(4)” 等，甚至会正确处理类型词的单复数。连续范围可用 \crefrange{first}{last} 缩成 “figures 1 to 3”。

句首需要类型词大写时，使用 \Cref{key}（首字母大写），用于 “Figure 3 shows …” 这样的开头；句中则用小写的 \cref。如果希望全文始终大写，可用 capitalise 选项加载。前置词可用 \crefname{type}{singular}{plural} 定义或修改（首字母大写版本是 \Crefname），这也是本地化到日语等语言的方法，例如 \crefname{figure}{図}{図}。如果只想像普通 \ref 一样输出编号，使用 \labelcref{key}。

加载顺序至关重要：cleveref 必须最后加载，并且在 hyperref 之后。如果也使用 varioref，顺序应为 varioref → hyperref → cleveref。顺序弄错时，引用可能在日志没有任何警告的情况下指向完全错误的对象。

\usepackage{varioref}
\usepackage{hyperref}
\usepackage{cleveref}   % 必ず最後に / always last
% ...
\cref{fig:a,fig:b,fig:c}   % figures 1 to 3
\cref{eq:euler,eq:max}     % equations (1) and (4)
\Cref{sec:intro} discusses % Section 1 discusses ...

如果不确定该用哪个，建议在整个文档中统一使用 cleveref。它会自动处理类型词、单复数、多个引用和范围，因此用 Figure~\ref{...} 方式可能出现的错误，例如想写 Figure 却写成 Table，就不会发生。