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清华大学 发表于 2017-4-26 08:43:38

使用 BibTeX 生成参考文献列表

LaTeX 是一些理工专业论文排版的事实标准。既然是论文排版，就不可避免会涉及到参考文献的处理。Oren Patashnik 和 Leslie Lamport 在 1985 年开发的 BibTeX 是在 LaTeX 社区相当流行的参考文献格式化工具。其实网络上流传的 BibTeX 教程很多，本不用我再来插一句嘴。不过这么多年来，始终有很多朋友会对几个问题反复提问。这让我感到，现有的教程恐怕是不够的。这篇文章尝试将 BibTeX 的基本用法讲解清楚，同时适当地提及一些处理流程，争取在有限的篇幅里，讲清楚 BibTeX 的来龙去脉。bst 和 bib 格式简介BibTeX 涉及到两种特有的辅助的文件格式：bst 和 bib。bst 是 (B)ibliography (ST)yle 的缩写。顾名思义，和 sty 文件是 style 的缩写一样，bst 文件控制着参考文献列表的格式。在这里说的「格式」，主要指参考文献列表中的编号、排序规则、对人名的处理（是否缩写）、月份的处理（是否缩写）、期刊名称的缩写等。bib 是 BibTeX 定义的「参考文献数据库」。通常，我们会按照 BibTeX 规定的格式，向 bib 文件写入多条文献信息。在实际使用时，我们就可以根据 bib 文件中定义的文献标记（label），从数据库中调取文献信息，继而排版成参考文献列表。值得注意的是，bib 是一个数据库，其中的内容并不一定等于 LaTeX 排版参考文献列表时的内容。也就是说，如果 bib 数据库中有 10 条文献信息，并不一定说 LaTeX 排版出来的 PDF 文件中，参考文献列表里也一定有 10 条。实际排版出来的参考文献列表中有多少条文献，实际是哪几条，具体由文中使用的 \cite 命令（以及 \nocite 命令）指定。如果没有使用 \cite 命令调取文献信息，那么即使在 bib 文件中定义了文献信息，也不会展现在参考文献列表中。很多人对此误解甚深，于是经常有人问道「为什么我在 bib 文件里写的文献，不出现在参考文献中」之类的问题。BibTeX 的工作流程介绍中提到，BibTeX 是一个参考文献格式化工具。这个定义，给 BibTeX 的用处做了良好的界定：BibTeX 不是用来排版参考文献的，更不是个排版工具，它只是根据需要，按照（bst 文件规定的）某种格式，将（bib 文件中包含的）参考文献信息，格式化 为 LaTeX 能够使用的列表信息。清楚了 BibTeX 需要做的事情（用软件工程的话说，就是清楚了 BibTeX 的 API），我们就可以理清 BibTeX 的工作流程。知道需要哪些参考文献信息既然 BibTeX 会根据需要 格式化数据，那么首先要解决的问题就是：BibTeX 如何了解此处的「需求」。对 BibTeX 稍有了解的读者可能知道，运行 BibTeX 的命令行命令是：
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bibtex foo.aux # 其中后缀名 .aux 可以省略

实际上，BibTeX 正是通过读取 aux 文件中的 \citation{} 标记，来确定用户需要哪些参考文献的。举个例子，假设用户用 LaTeX 编译了以下代码：foo.tex
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\documentclass{article}
\begin{document}
bar\cite{baz}
\end{document}

如果该文件名为 foo.tex，那么就会生成 foo.aux。其内容大约是：foo.aux
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\relax
\citation{baz}

在这里，\relax 表示休息一会儿，什么也不做；\citation 则是由 tex 文件中的 \cite 命令写入 aux 文件的标记。它说明了：用户需要标记为 baz 的参考文献信息。当 BibTeX 读入 aux 文件的时候，它就会记录下所有 \citation 命令中的内容（即文献标记——label），这样就知道了用户需要哪些参考文献信息。了解文献列表格式以及读取文献数据库当 BibTeX 清楚了用户需要哪些文献信息，接下来自然应该搞清楚用户想要什么样的格式。而知道了格式之后，就可以从数据库中抽取所需的文献信息，按照格式准备数据。为了讲清楚这个步骤，我们对上述 LaTeX 代码做些许的修改。foo.tex
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\documentclass{article}
\begin{document}
\bibliographystyle{unsrt}
bar\cite{baz}
\bibliography{foobar}
\end{document}

同样，我们将它保存为 foo.tex，经由 LaTeX 编译之后得到一个 foo.aux 文件，其内容如下：foo.aux
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\relax
\bibstyle{unsrt}
\citation{baz}
\bibdata{foobar}

简单的对比，不难发现：
[*]foo.tex 中新增的 \bibliographystyle{unsrt} 与 aux 文件中的 \bibstyle{unsrt} 相对应。
[*]foo.tex 中新增的 \bibliography{foobar} 与 aux 文件中的 \bibdata{foobar} 相对应。
根据命令的名字，我们很容易猜测各个命令的作用。tex 文件中的 \bibliographystyle 指定了用户期待的参考文献列表格式文件，并将其写入 aux 文件备用，通过 \bibstyle 标记。与此同时，\bibliography 命令则用 \bibdata 在 aux 文件中记录了参考文献数据库的名字（不含扩展名）。在这里，unsrt 是 unsort 的缩写，它对应着 unsrt.bst 文件，是大多数 TeX 发行版自带的标准格式文件之一；foobar 则对应着 foobar.bib 文件，该文件是用户自己编写或生成的参考文献数据库。实际操作看看我们假设上述 foobar.bib 文件有如下内容：foobar.bib
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@BOOK{
    baz,
    title = {Dummy Book},
    publisher = {Egypt},
    year = {321},
    author = {The King}
}

我们在命令行执行以下操作：
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latex foo.tex   # .tex 可以省略
bibtex foo.aux# .aux 可以省略

我们会发现，BibTeX 生成了两个文件：foo.bbl 和 foo.blg。其中 foo.bbl 的内容如下：foo.bbl
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\begin{thebibliography}{1}

\bibitem{baz}
The King.
\newblock {\em Dummy Book}.
\newblock Egypt, 321.

\end{thebibliography}

显然，这就是一个标准的 LaTeX 环境。对 LaTeX 参考文献排版稍有了解的读者可能知道 thebibliography 环境正是 LaTeX 中手工编排参考文献时使用的环境。因此，foo.bbl 就是 BibTeX 格式化输出的结果，LaTeX 只需要将该文件的内容读入，就能在相应的位置输出格式化之后的参考文献列表了。接下来，我们看看 foo.blg 的内容。blg 实际是 BibTeX Log 的缩写，亦即这是一个日志文件。foo.blg
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This is BibTeX, Version 0.99d (TeX Live 2015)
Capacity: max_strings=35307, hash_size=35307, hash_prime=30011
The top-level auxiliary file: foo.aux
The style file: unsrt.bst
Database file #1: foobar.bib
You've used 1 entry,
...

我们看到，BibTeX 打出的日志文件中，记录了读入 aux/bst/bib 文件的情况。特别地，记录了所需的参考文献条目（entry）的数量（此处为 1）。日志中值得注意的地方是在提到 bib 文件时，使用了 #1 的标记。既然存在 #1，那么合理推测也可以存在 #2。也就是说，BibTeX 可能支持两个或更多的 bib 数据库共同工作。具体如何实现，请读者自己阅读相关资料（手册或 Google 检索）后实验。紧接着，我们再执行一次 LaTeX：
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latex foo.tex

首先，来看看 aux 文件会发生什么变化：
foo.aux
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\relax
\bibstyle{unsrt}
\citation{baz}
\bibdata{foobar}
\bibcite{baz}{1}


相比上一次的 foo.aux，在读入 BibTeX 之后，LaTeX 向 aux 文件写入了更多的信息。这里 \bibcite{baz}{1} 将 baz 这一参考文献标记（label）与参考文献编号（数字 1）绑定起来了。接下来，我们看看 dvi 文件的内容：https://liam0205.me/uploads/images/LaTeX/foo.pdf.png不难发现，由于读入了 foo.bbl 文件，参考文献列表已经正确展现出来了。然而，正文中依然有一个问号。实际上，LaTeX 需要 aux 文件中的 \bibcite 命令，将参考文献标记与参考文献编号关联起来，从而在 tex 文件中的 \cite 命令位置填上正确的参考文献编号。我们注意到，在我们第二次执行 LaTeX 命令编译之前，foo.aux 文件中是没有这些信息的，直到编译完成，这些信息才被正确写入。因此，第二次执行 LaTeX 命令时，LaTeX 还不能填入正确的文献编号，于是就写入了一个问号作为占位符。解决这个问题的办法也很简单——此时 aux 文件中已经有了需要的信息，再编译一遍就好了。
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latex foo.tex

如果没有意外，此时的 foo.dvi 文件应该看起来一切正常了。小结
[*]BibTeX 是一个参考文献格式化工具，它会根据需要，按照（bst 文件规定的）某种格式，将（bib 文件中包含的）参考文献信息，格式化 为 LaTeX 能够使用的列表信息。
[*]正确使用 BibTeX 处理参考文献，需要先用 (Xe/PDF)LaTeX 编译 tex 文件，生成 aux 辅助文件。
[*]执行 BibTeX 将读入 aux 文件，搞清楚用户需要哪些文献。
[*]紧接着，BibTeX 根据 aux 文件中的内容，找到正确的 bst 和 bib 文件，并将参考文献信息格式化为 LaTeX 的 thebibliography 环境，作为 bbl 文件输出。
[*]第二次执行 (Xe/PDF)LaTeX 将会读入新生成的 bbl 文件，同时更新 aux 文件。
[*]此时，参考文献列表将会正常展示，但是正文中的引用标记显示为问号。
[*]第三次执行 (Xe/PDF)LaTeX 将会读入 bbl 文件和更新过后的 aux 文件。此时，参考文献相关内容都正常显示。
因此，总的来说，想要正确使用 BibTeX 协同 LaTeX 处理参考文献，需要编译四次：
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(xe/pdf)latex foo.tex   # 表示使用 latex, pdflatex 或 xelatex 编译，下同
bibtex foo.aux
(xe/pdf)latex foo.tex
(xe/pdf)latex foo.tex

常见问题我希望将一条文献展示在参考文献列表中，但不想在正文中用 \cite 命令引用，怎么办？首先，确保这条文献已经写入了 bib 文件。其次，可以在 \bibliography 命令之前，用 \nocite{label} 提示 BibTeX 调取这条文献。我有很多条文献，都存在这样的情况。每条文献逐一 \nocite 太繁琐了，有没有懒人适用的办法？有的。\nocite{*}。每次都要编译四次，我感觉懒癌又要发作了，有没有办法治疗？有的。可以尝试 LaTeXmk, TeXify 之类的自动化工具。我对默认提供的 bst 文件的格式效果不满意，哪里能找到更多的 bst？现代 TeX 发行版都提供了多种 bst 可供选择，每个 bst 文件的格式、适用范围、使用条件都不一样，需要仔细甄别。具体可以去安装目录下搜索试试。有没有遵循国家标准的 bst？有的，这里。我找到的 bst，效果都不满意，怎么办？你可以在命令行执行 latex makebst，制作一个符合自己要求的 bst 文件。你需要回答大约 100 个关于参考文献列表效果的问题。bib 文件怎么生成？你可以手写，或者用 JabRef 之类的文献工具生成。具体请自行 Google 检索，篇幅所限就不展开了。我听说还有一个名为 biblatex 的工具，能介绍一下吗？biblatex 与 BibTeX 是不同的工具，超出了本文的范围。

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