标准类

LaTeX 的标准 class——article、report、book、letter，再加上年迈的 slides——前三个并不是各自独立写成的。它们是同一份源文件 classes.dtx 用不同选项生成的三个输出。TeX Live 2024 里的 report.cls 和 book.cls 都不到 750 行，而两者的 diff 只涉及 67 行。也就是说，「报告」与「书籍」之间的全部距离，就是这 67 行。本页就来读这 67 行：哪个 class 有章，哪个默认单面或双面，\frontmatter 到底切换了什么，默认选项在哪里分道扬镳——每一条都用真实输出验证，而不是凭记忆复述。

article、report、book 出自同一份源文件

三个 class 印自同一张图纸。打开 article.cls，开头写着「classes.dtx (with options: article)」；report.cls 和 book.cls 也有同样的一行，只是选项名不同。所以想知道它们的差别，跑一次 diff 比读手册更快。article.cls 与 report.cls 的差异是 232 行，report.cls 与 book.cls 之间是 67 行。这两个数字本身就是距离：从 article 到 report 是整整多出一层结构，而从 report 到 book 的改动要小得多。下面各节只讨论这些 diff 中真正出现的内容。

# the header that gives the game away, and the two distances
head -8 "$(kpsewhich book.cls)" | grep classes.dtx
#   %% classes.dtx  (with options: `book')

diff "$(kpsewhich article.cls)" "$(kpsewhich report.cls)" | grep -c '^[<>]'   # 232
diff "$(kpsewhich report.cls)"  "$(kpsewhich book.cls)"   | grep -c '^[<>]'   # 67

哪些 class 有 \chapter，以及这个答案还改变了什么

只有 report 和 book 拥有 \chapter，article 没有。在 article 里写 \chapter{...}，报错并不会说「这个 class 没有章」，而只是 ! Undefined control sequence.——因为对 LaTeX 来说，不存在的命令和拼错的命令是同一件事。更值得注意的是，这一个差别会同时在四处改变编号方式。report.cls 和 book.cls 里声明了 \newcounter{section}[chapter]，于是节号在每一章重置，形式变成 2.1。图、表、公式和脚注的编号同样按章重置（\@addtoreset{equation}{chapter} 等）。而 secnumdepth 的默认值在 article 中是 3，在 report、book 中是 2。

把同样的正文放进两个 class 里排一次，secnumdepth 的差别立刻可见。各给一个 \section、一个 \subsection、一个 \subsubsection：article 输出「1 / 1.1 / 1.1.1」，三层全部编号；report 输出「0.1 / 0.1.1 /（无编号）」。在 report 和 book 中，\subsubsection 默认不编号——「小小节没有编号」这一症状几乎都源于此，在导言区写 \setcounter{secnumdepth}{3} 即可解决。那个「0.1」也不容忽视。如果在 report 或 book 中不写 \chapter 就直接从 \section 开始，章计数器停在 0，于是节号变成 0.1、0.2。文档里没有章，就是这个 class 在提醒你：本该选 article。

% same body, two classes: article numbers three levels, report only two
\documentclass{article}   % -> 1 Sec / 1.1 Sub / 1.1.1 Subsub
%\documentclass{report}   % -> 0.1 Sec / 0.1.1 Sub / Subsub (unnumbered)
\begin{document}
\section{Sec}\subsection{Sub}\subsubsection{Subsub}
\end{document}

% in report/book, restore the third level with:
%   \setcounter{secnumdepth}{3}

顺便澄清一个流传甚广的误解：\part 不会重置章编号。 report.cls 和 book.cls 里都只写了 \newcounter{chapter}，没有把它绑定到 part 的可选参数。实际上，在第 I 部放两章后开始第 II 部，下一章的编号是第 3 章而不是第 1 章——两个 class 都一样。若希望按部重新编号，必须自己声明，例如在导言区写 \counterwithin{chapter}{part}。\part 的外观倒是因 class 而异：在 article 中它是嵌在正文流里的标题，而在 report、book 中它会另起一页，居中放大，独占一页。

report 与 book 的差别：同一份原稿，5 页还是 9 页

两个 class 的分岔只是一行默认选项。report.cls 写的是 \ExecuteOptions{letterpaper,10pt,oneside,onecolumn,final,openany}，book.cls 写的是 ...,twoside,onecolumn,final,openright}。其余一切都是这行的结果。openright 让章从右页（奇数页）开始，必要时就在左页插入空白页。用同一份原稿——两部、三章——分别排一次，report 得到 5 页，book 得到 9 页。多出的四页里有几页完全是空白。对于要印刷装订的成品，这是正确行为；但对于只在屏幕上阅读的 PDF，空白页纯属累赘。这正是实务中常见组合的由来：选 book，然后显式写上 oneside。

diff 里还藏着一个更出人意料的条目：book 没有 abstract 环境。 article 和 report 都定义了摘要环境，而 book.cls 整块都不带，也不定义 \abstractname。把一份原本以 report 编译通过的稿子换成 book，就会停在 ! LaTeX Error: Environment abstract undefined.——「书不附摘要」这一编辑判断被固化进了 class 文件里。默认页面样式也不同：report 用 plain（页脚居中只有页码），book 用 headings（页眉带章节标题）。此外 book 会载入自己的版面文件 bk10.clo。与 article、report 使用的 size10.clo 相比，版心宽度从 345pt 收窄为 4.5in（约 325pt），高度从 43 行减为 41 行，边距变为不对称的订口 0.5in、切口 1.5in。从 report 换到 book，改变的不只是拼版，还有文字所在的那个盒子本身。

\frontmatter / \mainmatter / \backmatter 到底切换了什么

这三个命令是 book 专有的，而且每一个都同时做两件事。\frontmatter 把页码切换为罗马数字（i、ii、…），同时把 \if@mainmatter 置假，从而停止给章编号。\mainmatter 把页码换回阿拉伯数字并从 1 重新计数，同时恢复章编号。\backmatter 不动页码，只是再次关闭章编号。真正有价值的是第二个作用：前言部分的章虽然没有编号，却仍会进入目录——因此在 book 中不需要那套常见的变通做法，即用 \chapter* 再手写 \addcontentsline。实际编译一下，.toc 文件里会出现 \contentsline {chapter}{Preface}{i} 这样没有编号的行，与正文中带 \numberline {1} 的行并列。

\documentclass[11pt,a4paper]{book}
\begin{document}
\frontmatter                 % roman page numbers, chapters unnumbered
\chapter{Preface}            % -> toc: \contentsline {chapter}{Preface}{i}
\tableofcontents

\mainmatter                  % arabic, restarts at 1, chapters numbered again
\chapter{Beginning}          % -> toc: ... {\numberline {1}Beginning}{1}
\section{Apparatus}          % numbered 1.1

\backmatter                  % page numbers continue, chapters unnumbered
\chapter{Index}
\end{document}

\documentclass 的选项，以及各 class 不同的默认值

除 slides 之外的标准 class 都通过 \documentclass[...]{...} 的方括号接受一组共通选项。大多数是作用于整个文档的开关，但真正要紧的是：同一个选项名在不同 class 中默认值不同。上表的「默认选项」一列记录的正是这一点，每个值都原样写在 class 文件的 \ExecuteOptions{...} 行里。

• 10pt / 11pt / 12pt — 正文基准字号。三个 class 的默认值都是 10pt。
• 纸张大小 — letterpaper（默认）、a4paper、a5paper、b5paper、legalpaper、executivepaper。由于默认是美国 Letter，身处 A4 地区的人每次都要写 a4paper。
• twoside / oneside — 双面 / 单面版式。只有 book 默认为 twoside。
• openright / openany — 章从右页开始还是任意页面开始。book 用 openright，report 用 openany。article 这两个都没有声明——写了也不会报错，只是沉进日志变成 LaTeX Warning: Unused global option(s):（这种不对称的原因见「Class options & authoring」）。
• titlepage / notitlepage — 标题是否独立成页。report 和 book 用 titlepage，article 用 notitlepage。
• twocolumn / onecolumn — 正文排成双栏还是单栏。三者默认都是 onecolumn。
• fleqn — 行间公式左对齐（默认居中）。leqno — 公式编号放在左侧（默认右侧）。二者都是通过载入一个 .clo 文件实现的。
• landscape — 横向纸张。draft — 用黑色线条标出 overfull box（默认是 final）。openbib — 以「开放」格式排参考文献。

letter class：一整套不同的命令体系

letter 与另外三个没有血缘关系。它出自自己的源文件而非 classes.dtx，没有 \section、没有 \maketitle、没有标题页，取而代之的是一套书信词汇。发件人信息——\address{...}（自己的地址）、\signature{...}、\name{...}、\location{...}、\telephone{...}——放在导言区，由文件里所有信件共用。一封信就是一个 letter 环境，其参数即收件人地址。正文以 \opening{...} 开始，以 \closing{...} 收尾，之后可选接 \cc{...}（抄送）、\encl{...}（附件）、\ps（附言）。地址内换行用 \\。

\documentclass{letter}
\address{1 Computing Way \\ London}   % sender, shared by every letter
\signature{Ada Lovelace}
\makelabels                          % appends a sheet of mailing labels

\begin{document}
\begin{letter}{Charles Babbage \\ 2 Engine Road}  % recipient = argument
\opening{Dear Mr.\ Babbage,}
Thank you for the notes on the Analytical Engine.
\closing{Yours sincerely,}
\cc{The Royal Society}
\encl{Two diagrams}
\end{letter}

\begin{letter}{Mary Somerville \\ 3 Science Lane}
\opening{Dear Mrs.\ Somerville,}
A second letter, same sender, same file.
\closing{Yours sincerely,}
\end{letter}
\end{document}

有一行命令雄辩地说明了这个 class 是为哪个年代设计的。在导言区写上 \makelabels，PDF 末尾就会多出一页收件人地址标签。把上面的例子直接编译，两封信占两页，之后附上排列着两个收件地址的标签页，共三页。印在标签纸上，撕下来贴到信封上——那曾是日常工作。反过来说，letter 真正擅长的是同一发件人对多个收件人的批量寄送：有多少收件人就并排放多少个 letter 环境。如果版式要求很具体，比如德语区的 DIN 5008，请改用专门的 class，例如 KOMA-Script 的 scrlttr2。

slides class 究竟是什么：beamer 之前的幻灯片

第五个标准 class slides 至今仍在 TeX Live 里（2024 版为 v2.4b，2022 年更新）。但它并不是「旧版 beamer」。LaTeX 自带的 manifest.txt 把 slides.dtx 描述为「Slides class, etc based on SLiTeX」，正如其名，它是 SLiTeX 的后裔——那是一个曾经独立的程序，用 TeX 制作投影仪用的透明胶片。所以它的词汇不同：一个 slide 环境是一张片子，一个 note 环境是讲者备注，而 overlay 环境字面上就是叠在第一张之上的第二张透明胶片。编译一次，编号会告诉你这一点：幻灯片是「1」，叠在上面的 overlay 是「1-a」，对应的备注是「1-1」。用 \onlyslides{...} 和 \onlynotes{...} 可以从同一份原稿只印幻灯片或只印备注。

实务上的判断很简单：要做新的幻灯片，请用 beamer，不要用 slides。这个旧 class 没有主题，没有现代意义上的逐步 overlay，也没有 PDF 导航；它的输出端从一开始就是印刷，而不是投影驱动。只有在接手旧稿件时，或者想了解 beamer 把 frame 视为「一个逻辑屏幕」这一设计的来历时，才值得去读 slides。

如何选择：从提交要求倒推

选择 class 不是凭喜好，而是从提交要求倒推。不需要章就用 article；分章的技术报告用 report；需要装订、要考虑跨页的稿件用 book；通信文用 letter。如果对方发了指定模板，模板中的 class 已经决定了正文结构、边距和标题处理方式，不要把它改回标准 class。

• 只在屏幕上读的 PDF — 显式写上 oneside。即便选了 book，\documentclass[oneside]{book} 也能消除空白页。
• 打印并装订 — 有意地选择 twoside 和 openright，并检查订口处的装订余量。
• 想细致地控制版面 — 标准 class 可供调整的接口很少，改用 KOMA-Script（scrartcl / scrreprt / scrbook）或 memoir。
• 以日文正文为主 — 标准 class 并未考虑日文排版。pLaTeX / upLaTeX 从 jsclasses（jsarticle / jsbook）开始，LuaLaTeX 用 ltjsclasses，较新的选择是 jlreq。
• 幻灯片 — 用 beamer，不要用 slides。

中途更换 class 后要检查什么

改写 \documentclass 里的一个词，不是稍微改改外观，而是改变文档结构。如前所见，它会同时牵动章的有无、编号的深度、abstract 是否存在、版心尺寸以及空白页的插入。切换之后，不要因为编译通过就放心，请用眼睛核对以下五点。