定义宏

当你一遍又一遍输入同样写法，或知道以后想一次性修改所有地方时，就该定义自己的命令（宏）。基础是 \newcommand。本页会依次介绍自定义命令的基础：如何接收参数、如何重新定义既有命令、现代的 \NewDocumentCommand，以及避免“fragile 命令”的写法。

用 \newcommand 定义命令

最基本的工具是 \newcommand{\name}{definition}。第一个参数是要创建的命令名，第二个参数是它代表的内容。比如研究组名称会反复出现，就在导言区定义一次；之后正文中只要输入 \name，就会展开为 definition。

% プリアンブルで定義 / define in the preamble
\newcommand{\grp}{Knuth Typesetting Lab}

% 本文で使う / use it in the body
Welcome to the \grp. The \grp{} was founded in 1978.

请注意第二个 \grp 后面的 {}。像 \grp 这样只由字母组成的命令，会把紧随其后的空格当作命令名结束标记吃掉；因此写 \grp was 时会丢失空格，排出类似 “Labwas” 而不是 “Lab was”。标准做法是放一对空花括号 {} 来标记命令名结束位置（详见“语法规则”）。

一条重要原则是：\newcommand 只有在该名称尚未定义时才会成功。若用于已经存在的命令名（包括 LaTeX 内核或宏包命令），会以 Command \name already defined 错误停止。这是有意的安全网，防止静默覆盖既有命令。若要有意改写既有命令，请使用后述的 \renewcommand。

带参数的宏

如果每次调用时内容需要变化，就给命令加参数。像 \newcommand{\name}[⟨nargs⟩]{... #1 #2 ...} 这样，在命令名后的方括号中写 参数个数，并在定义中用 #1、#2 等引用。参数从 #1 到 #9，最多 9 个。

\newcommand{\unit}[2]{#1\,\mathrm{#2}}

% \unit{9.8}{m/s^2} → 9.8 m/s^2（数と単位の間に細い空き）
$a = \unit{9.8}{m/s^2}$

也可以 把第一个参数设为可选，并给出默认值。写成 \newcommand{\name}[⟨nargs⟩][⟨default⟩]{...}，也就是两层方括号时，#1 会成为可选参数，默认值为 ⟨default⟩。调用时写 \name（使用默认值）或 \name[x]（把 #1 设为 x）；剩余必需参数从 #2 开始。

% 全 2 引数、うち #1 は省略可能で既定値 2
\newcommand{\plusbinomial}[2][2]{(x + y)^{#1}_{#2}}

$\plusbinomial{n}$      % → (x + y)^2_n   （#1 は既定の 2）
$\plusbinomial[3]{n}$   % → (x + y)^3_n   （#1 を 3 に）

需要注意方括号的计数方式。[⟨nargs⟩] 中的 ⟨nargs⟩ 是 包含可选参数在内的总参数数。所以上例表示“两个参数，其中第一个可选”。另外，不写 [⟨default⟩] 与写空括号 [] 是不同的；后者表示“默认值为空字符串的可选参数”。

重新定义、条件定义与 robust 命令

\newcommand 有三个用途不同的同族命令。它们的参数写法（[⟨nargs⟩][⟨default⟩]）都与 \newcommand 相同，区别在于遇到已经定义的名称时如何处理。

\renewcommand 用来重新定义已有命令。它与 \newcommand 正好相反：目标 必须已经定义，否则会报错。比如更改列表项目符号等，替换 LaTeX 预先提供的命令内容时使用它。

% itemize の第 1 階層の記号をダッシュに
\renewcommand{\labelitemi}{--}

% 既存マクロを新しい中身で作り直す
\renewcommand{\grp}{Lamport Typesetting Lab}

\providecommand 表示“仅在尚不存在时定义”。如果名称未定义，它的行为与 \newcommand 完全相同；如果名称已经定义，则 什么也不做，保留已有定义（也不报错）。它适合在可能被多处载入的样式文件中“以防万一提供一个命令”。

\DeclareRobustCommand 会创建 robust 命令，即使其内部含有 fragile 代码（这些术语见下一节）。与 \newcommand 不同，它遇到已有名称也不会报错；重新定义时只是在 日志文件中留下记录。不过这样创建的命令略低效，因此只应在内容 fragile 且会用于可动参数时使用；其他情况仍推荐 \newcommand。

fragile 命令与 \protect

LaTeX 中有一种特殊上下文称为 可动参数（moving argument）。\section{...} 中的标题不只在正文中排版，还会 写入目录、页眉和 .aux 辅助文件，移动到多个地方。\caption{...}（图表标题）、\thanks{...}，以及 tabular/array 的 @{...} 内容也是可动参数。

在这些上下文中一经展开就会变成无效 TeX 代码的命令称为 fragile 命令，能安全通过的称为 robust 命令。经典处理是在 fragile 命令前放 \protect，告诉 LaTeX “这里不要展开它，原样写出去”。保护是逐命令的：每个 \protect 只保护紧随其后的一个命令。

% 可動引数の中で壊れやすい \verb を保護する
\section{The \protect\verb|\par| primitive}

不过有个好消息：自 2019 年 10 月的 LaTeX 起，许多曾经 fragile 的命令已变得 robust。带可选参数的 \raisebox 等命令，以及行内数学 \(...\)，如今可以不加 \protect 写入标题。常见仍有问题的是 \verb，它往往连 \protect 也救不了；在标题或图注中最好改写成 \texttt{...}。自己定义宏时，如果一开始就用 \DeclareRobustCommand 定义为 robust，就不必担心 \protect。

现代的 \NewDocumentCommand

现代 LaTeX 还提供另一种更强大的定义法：\NewDocumentCommand{\name}{⟨arg-spec⟩}{...}。它原本是 xparse 宏包功能，但 现在已并入 LaTeX 内核（ltcmd），无需 \usepackage 即可使用。它不写参数个数，而是用 列出参数类型的“参数指定（arg-spec）” 来声明。

它比 \newcommand 更强大，原因有两个：可以 接收多个可选参数，并能正规地处理 星号（starred）变体。下面例子用 \IfBooleanTF 根据星号分支（这里 #1 是星号，#2 是必需参数）。写新代码时，推荐使用这个现代接口；详见“xparse”页面。

\NewDocumentCommand{\diff}{s m}{%
  \IfBooleanTF{#1}%
    {\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}#2}}%   星つき: d/dx 形
    {\mathrm{d}#2}%                      星なし: dx 形
}

$\diff{x}$    % → dx
$\diff*{x}$   % → d/dx

良好的宏写法

宏最能发挥作用的场景是 语义宏。给事物按 “它是什么” 命名，例如把实数集定义为 \newcommand{\R}{\mathbb{R}}，把微分 d 定义为 \newcommand{\dd}{\mathrm{d}}，可以让整篇文档记号统一；若以后想改变外观，只需改定义的一行，所有出现处都会更新。

\newcommand{\R}{\mathbb{R}}
\newcommand{\dd}{\mathrm{d}}

% 統一された表記で書ける / write with consistent notation
$\int_{\R} f(x)\,\dd x$

不过宏太多也会降低可读性。像 \newcommand{\x}{\xi} 这种极端缩写，几个月后对自己或合作者来说可能就像密码。请把宏限制在 重复很多、可能需要批量修改、或值得按含义命名 的对象上；其他内容直接写出来往往更易读。

最后要避免名称冲突。不要轻易用 \renewcommand 覆盖 LaTeX 内核或宏包命令，副作用可能出乎意料。自己的命令避免过短名称，最好加项目专用 前缀（如 \myR、\bookTitle），这样更不容易与已有命令或其他宏包冲突。拿不准时先用 \newcommand 定义；若出现 already defined 错误，就说明该名称已经被占用。