%#! lualatex
\documentclass[a4paper,14Q]{ltjsarticle}
\usepackage[textwidth=43\zw, lines=42, footskip=2\zh, verbose]{geometry}
\usepackage{listings,amsmath,booktabs,lltjext,bxghost}
\usepackage{unicode-math}
\setmathfont{Latin Modern Math}
\usepackage[match]{luatexja-fontspec}
\usepackage[haranoaji]{luatexja-preset}
\setmonojfont{HaranoAjiGothic-Regular}
\normalsize
\def\emph#1{\textbf{\textgt{\mathversion{bold}#1}}}
\def\headfont{\normalfont\bfseries\gtfamily}
\def\pTeX{p\kern-.05em\TeX}
\def\cs#1{\text{\eghostguarded{\texttt{\char`\\#1}}}}
\protected\def\Pkg#1{\textsf{#1}}
\protected\def\>{\hskip\ltjgetparameter{xkanjiskip}}
\lstset{
  basicstyle=\ttfamily, basewidth=0.5em,
}
\makeatletter\let\SX@Info=\relax\makeatother
\fboxsep=0mm

\usepackage{hyperref,bookmark,xcolor}
\hypersetup{%
	unicode,
	colorlinks,
	allbordercolors=1 1 1,
	allcolors=blue,
	pdftitle={lltjp-geometryパッケージ}
}

\def\LuaTeX{Lua\TeX}
\definecolor{blue}{rgb}{0, 0.25, 1}

\title{\Pkg{lltjp-geometry}パッケージ}
\author{\LuaTeX-jaプロジェクト\null%
  \thanks{\url{https://github.com/luatexja/luatexja/}}}
\begin{document}
\maketitle

ページレイアウトの設定として，\href{http://www.ctan.org/pkg/geometry}%
{\Pkg{geometry}パッケージ}が有名であるが，
これはp\LaTeX・\LuaTeX-jaの縦組クラスでは利用が不可能という問題があった．
本文書で解説する\Pkg{lltjp-geometry}パッケージは，\Pkg{geometry}パッケージを
縦組クラスに対応させるパッチである．


\section{利用方法}
\Pkg{lltjp-geometry}パッケージは，\LuaTeX-jaに標準で含まれている．
本パッケージの動作には\href{http://www.ctan.org/pkg/ifluatex}{\Pkg{ifluatex}},
\href{https://www.ctan.org/pkg/etoolbox}{\Pkg{etoolbox}}パッケージが必要である．
また，\LaTeXe~2020\nobreakdash-02\nobreakdash-02以前では\href{http://www.ctan.org/pkg/filehook}{\Pkg{filehook}}パッケージも必要である．

\LuaTeX-jaでは，自動的に\Pkg{lltjp-geometry}パッケージが読み込まれる．
縦組クラスか否かの自動判定（\ref{ssec:auto}節）を上書きしたい場合は，
\begin{lstlisting}
% \PassOptionsToPackage{force}{lltjp-geometry} % 強制的に有効
\PassOptionsToPackage{disable}{lltjp-geometry} % 強制的に無効
\documentclass{...}
\usepackage[...]{geometry}
\end{lstlisting}
のように\emph{\Pkg{luatexja}の読み込み前}に\cs{PassOptionsToPackage}で
本パッケージに渡すオプションを指定する（\cs{usepackage\{lltjp-geometry\}}\>を行っても意味がない）．

\pTeX 系列では，\Pkg{tarticle}, \Pkg{tbook}, \Pkg{treport}といった
\emph{縦組クラスを使う場合}に，
\begin{lstlisting}
\usepackage[...]{lltjp-geometry}
\usepackage[...]{geometry}
\end{lstlisting}
と，\Pkg{geometry}パッケージの\emph{前}に読み込む．

\subsection{縦組クラスか否かの判定}
\label{ssec:auto}
本パッケージは，以下のいずれかが該当する場合に「現在のクラスは縦組クラス」と自動判定し，
\Pkg{geometry}パッケージ読み込み直後にパッチを当てる：
\begin{enumerate}
  \item \Pkg{geometry}パッケージを読み込む際に，現在の組方向が縦組になっている．
  \item \cs{AtBeginDocument}により
  \footnote{\LaTeXe~2020-10-01以降ではそれと同義な\>\cs{AddToHook\{begindocument\}}\>も含む．}指定される，
  \cs{begin\{document\}}\>時に実行される内容に\cs{tate}（というトークン）が含まれている．
  \item 本パッケージを読み込む際に\texttt{force}オプションが指定されている．
\end{enumerate}

\LuaTeX-jaで縦組クラスを利用する場合は主に1.の，
\pTeX 系列で縦組クラスを利用する場合は主に2.の状況となる
\footnote{%
  標準縦組クラスでは，\cs{begin\{document\}}\>の内部で組方向を縦組に変更する．
}．

上記の自動判定がうまく行かなかったときに備え，
本パッケージには\texttt{force}オプションと\texttt{disable}オプションを用意した．
\begin{itemize}
  \item \texttt{force}オプションが指定されている場合は，自動判定の結果に関わらず
  \Pkg{geometry}パッケージ読み込み直後にパッチを当てる．
  \item \texttt{disable}オプションが指定されている場合は，自動判定の結果に関わらず
  何もしない．
\end{itemize}

\section{\Pkg{lltjp-geometry}使用時の注意事項}

\subsection{\texttt{twoside}指定時}
縦組の本は通常右綴じである．これを反映し，
\texttt{twoside}オプション指定時には
\begin{itemize}
\item \texttt{left}, \texttt{lmargin}は小口側の余白，
\texttt{right}, \texttt{rmargin}はノド側の余白を指す．
\item 左右余白比 \texttt{hmarginratio}の標準値は$3:2$に変更．
\item \texttt{bindingoffset}は\emph{右側}に余白を確保する．
\end{itemize}
と変更している．

\subsection{widthとheight}
\cs{textwidth}が字送り方向の長さ（縦）を表すのと同様に，
\texttt{width}, \texttt{totalwidth}, \texttt{textwidth}キーの値も字送り方向を，また
\texttt{height}, \texttt{totalheight}, \texttt{textheight}キーの値も行送り方向（横）を表すようになっている．

しかし，\emph{用紙サイズについては例外}であり，物理的な意味での幅・高さを表す．
\texttt{paperwidth}, \texttt{layoutwidth}はそれぞれ紙の横幅，レイアウトの横幅を，
\texttt{paperheight}, \texttt{layoutheight}はそれぞれ紙の高さ，レイアウトの高さを表している．



\subsection{傍注}
縦組の場合，傍注は本文の上下に配置される\footnote{%
  二段組の場合は上下共に，一段組の場合は標準では下側だが，
  \texttt{reversemp}が指定されたときには上側に配置される．
}．これにより，\emph{\texttt{includemp}（や \texttt{includeall}）が
未指定の場合，傍注はヘッダやフッタに重なる}．
\texttt{includemp}指定時は，\cs{footskip}, \cs{headsep}のいずれか
（二段組の場合は両方）を$\cs{marginparwidth} + \cs{marginparsep}$だけ
増加させる．

\section{\texttt{lines}オプションに関する注意事項}
本節の内容は，\Pkg{lltjp-geometry}パッケージを読み込まない場合，
つまり，横組クラスで\Pkg{geometry}パッケージを普通に使用した場合にも
当てはまる注意事項である．

% \subsection{\Pkg{fontspec}パッケージとの干渉}
% \Pkg{fontspec}パッケージの，読み込み直後に
% \Pkg{geometry}パッケージを用いてレイアウトを設定すると，
% \texttt{lines}による指定が正しく働かないという症状が生じる：
% \begin{lstlisting}
% \documentclass{article}
% \usepackage{geometry}
% \usepackage{fontspec}
% \geometry{lines=20}
% \begin{document}
% hoge\typeout{\the\topskip, \the\baselineskip, \the\textheight}
% \end{document}
% \end{lstlisting}
% \cs{typeout}で\cs{topskip}, \cs{baselineskip}, \cs{textheight}の値を調べると
% \[
%  \frac{\cs{textheight} - \cs{topskip}}{\cs{baselineskip}} = 15.8\dot 3
% \]
% となることがわかるから，1ページには16行分入らないことがわかる．

% これは，\Pkg{fontspec}の読み込みによって\cs{baselineskip}がなぜか
% 10\,ptに変えられてしまい，\cs{geometry}命令はその値に従って本文領域の高さを計算するためで
% ある．とりあえずの対策は，
% \cs{normalsize}によって\cs{baselineskip}を正しい値に再設定し，その後
% レイアウトを設定すれば良い：
% \begin{lstlisting}
% \usepackage{geometry}
% \usepackage{fontspec}
% \normalsize\geometry{lines=20}
% \end{lstlisting}


\subsection{\cs{maxdepth}の調整}
\LaTeX では，
最後の行の深さ\rensuji{$d$}と
本文領域の上端から最後の行のベースラインまでの距離\rensuji{$f$}に対し，
\[
 \cs{textheight}= f+\max(0, d-\cs{maxdepth})
\]
が成り立つ．

\pTeX 系列の標準縦組クラス\Pkg{[u]tarticle}等，
及びそれを\LuaTeX-ja用に移植した\Pkg{ltjtarticle}等では，
 \cs{topskip}は\emph{横組時における}全角空白の高さ7.77588\,pt\footnote{%
  標準の\texttt{10pt}オプション指定時．以下同じ．
  ところで，この量は公称フォントサイズの10\,ptか，もしくは
  全角空白の高さと深さを合わせた値の9.16446\,ptの間違いではないか，と筆者は考えている．
  なお，奥村晴彦氏の\href{https://oku.edu.mie-u.ac.jp/~okumura/jsclasses/}%
  {p\LaTeXe 新ドキュメントクラス}では公称ポイントサイズ10\,ptに設定されている．
}であり，\cs{maxdepth}はその半分の値（従って3.88794\,pt）である．

いくつかのフォントについて，その中の文字の深さの最大値を見てみると
表\ref{tab:baseline}のようになっている．
\begin{table}[tb]
 \layoutfloat[c]{%
 \begin{tabular}<y>{ll}
  \toprule
  \bfseries フォント(10\,pt)&\bfseries 深さ（pt単位）\\
  \midrule
  横組用の標準和文フォント(\pTeX)&1.38855\\
  縦組用の標準和文フォント(\pTeX)&4.58221\\
  \midrule
  Computer Modern Roman 10\,pt&2.5\\
  Computer Modern Sans Serif 10\,pt&2.5\\
  Times Roman (\texttt{ptmr8t})&2.16492\\
  Helvetica Bold Oblique (\texttt{phvbo8t})&2.22491\\
  Palatino (\texttt{pplr8t})&2.75989\\
  \bottomrule
 \end{tabular}}
 \pcaption{いくつかのフォント中の，文字の深さの最大値
    \label{tab:baseline}}
\end{table}
欧文フォントのベースラインは，そのままでは和文との組み合わせが悪いので，
さらに$\Pkg{tbaselineshift}=3.41666\,\textrm{pt}$だけ下がることを考えると，
最後の行に和文文字が来た場合はほぼ確実に深さが\cs{maxdepth}を超えてしまうことになる．
従って，本文領域を「\rensuji{$n$}行分」として指定するときによく使われる
\begin{equation}
   \cs{textheight} = \cs{topskip} + (n-1)\cs{baselineskip}
 \label{eq:nline}
\end{equation}
は\Pkg{tarticle}クラスのデフォルトでは通用しない．

通常の地の文のみの文章においてほぼ確実に\eqref{eq:nline}が成り立つようにするため，
\Pkg{lltjp-geometry}では\emph{\texttt{lines}オプション指定時のみ}\cs{maxdepth}の値が
最低でも
\begin{quote}
公称ポイントサイズの半分に，欧文ベースラインのシフト量を加えた値%
\footnote{\Pkg{tarticle}の場合だと，
$5\,\textrm{pt} + 3.41666\,\textrm{pt}=8.41666\,\textrm{pt}$である．}
\end{quote}
になるようにしている．\texttt{lines}オプション非指定時にはこのような調整は
行われない．


\subsection{見かけ上の基本版面の位置}
\LaTeX では，
本文の一行目のベースラインは，本文領域の「上端」から
 \cs{topskip}\ だけ「下がった」ところに来ることになっている．
あまり\cs{topskip}が小さいと，ユーザが大きい文字サイズを指定した時に1行目のベースライン
位置が狂う危険があるため，
\Pkg{geometry}パッケージでは
\begin{quote}
 \texttt{lines}オプション指定時には，\cs{topskip}の値を最低でも
 \cs{strutbox}の高さ\\($0.7\cs{baselineskip}$)まで引き上げる
\end{quote}
という仕様になっている．

縦組の場合は，\cs{strutbox}に対応するボックスは\cs{tstrutbox}であるため，
\Pkg{lltjp-geometry}では
\begin{quote}
 \texttt{lines}オプション指定時には，\cs{topskip}の値を最低でも
 \emph{\cs{tstrutbox}の高さ}\\($\cs{baselineskip}/2$)まで引き上げる
\end{quote}
という挙動にした．見かけ上は\cs{topskip}の値制限が緩くなったが，前節で述べたように
欧文フォントのベースラインは和文に合うように下にずらされるので，
実用上は問題は起きないだろう．

前節の\cs{maxdepth}の調整も考え合わせると，\emph{\LaTeX が認識する本文領域と，
実際の見た目の基本版面の位置とは異なる}ことに注意してほしい．

\medskip
例えばA4縦を縦組で，公称フォントサイズ10\,pt，行送り18\,pt，30行左右中央
というレイアウトにするため，
\begin{lstlisting}
\documentclass{tarticle}
\usepackage{lltjp-geometry}
\baselineskip=18pt
\usepackage[a4paper,hcentering,lines=30]{geometry}
\end{lstlisting}
と指定すると，実際には以下のように設定される．
\begin{itemize}
 \item\cs{topskip}は\cs{tstrutbox}の高さ8.5\,ptに設定される．
 \item 本文領域の「高さ」\cs{textheight}は
\[
 \cs{topskip}+ (30-1)\cs{baselineskip}= 530.5\,\textrm{pt}.
\]
 \item 従って，左余白と右余白は
\[
 \frac{210\,\textrm{mm}-\cs{textheight}}2 = 33.50394\,\textrm{pt}.
\]
\end{itemize}
しかし，実際にはページの最初の行のベースラインは，本文領域の右端から
\cs{topskip}だけ左にずれたところにあり，
一方ページの最終行のベースラインは本文領域の左端にある．
縦組和文フォントのベースラインは文字の左右中央を通ることから，
従って，\emph{見た目で言えば，右余白の方が\cs{topskip}}~($=8.5\,\textrm{pt}$)%
\emph{だけ大きい}ということになってしまう\footnote{%
  同様に，横組で \texttt{vcentering}を指定すると，見かけでは
  $\cs{topskip}-\cs{Cht}+\cs{Cdp}$だけ上余白が大きいように見える．
}．


\end{document}
