一、引言
在开始阅读本文之前，推荐先阅读字符（Character）、字形（Glyph）、字体的区别理解基本概念。
如果你对字符与 Unicode 的相关概念还不理解，推荐阅读字符与编码
前文，我们介绍了字符（Character）、字形（Glyph）、字体的区别，这里我们再来实际分析一个字体文件中到底有什么，这有利于我们后续理解文字排版引擎的工作原理和流程。
macOS 上系统字体路径一般为/System/Library/Fonts/，可以看到有文件后缀有ttc和ttf，二者有什么区别呢？
1）.ttf (TrueType Font)
ttf表示这是一个单字体文件，每个 .ttf 文件通常只对应一个字体样式（例如 Microsoft YaHei Regular）
2）.ttc (TrueType Collection)
ttc表示这是一个字体集合文件，内部可以包含多个 TrueType 字体（多个 .ttf 打包在一起），这些字体通常共享某些表（比如 glyph 轮廓、cmap），减少冗余，提高存储效率，常用于一个 Typeface 的多个变体（Regular, Bold, Italic, Light…）
上面提到了 TrueType，与之对应的还有 OpenType，二者其实都是字体类型标准，简单理解就是 OpenType 是 TrueType 的扩展，OpenType 支持更多的特性，比如：连字、RTL、上下标等。
OpenType 一般以otf为后缀，但也不能简单的根据文件名后缀区分二者，文件扩展名只是习惯，并不能完全说明内部格式，真正的区别还是要看字体表结构，比如 OpenType 有 GSUB、GPOS、GDEF 等扩展表。
下面，我们来真正解析一个字体文件，看里面有什么，可以通过如下命令行将字体解析成 XML。
# 对于ttf文件ttx NewYork.ttf# ttc文件是个字体集合，需要明确指明要提取哪个index的字体ttx -y 0 Times.ttc
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二、Font 文件解析
我们以 NewYork.ttf 文件为例，如下是 NewYork.ttf 中的表
2.1 GlyphOrder
<GlyphOrder> <GlyphID id="0" name=".notdef"/> <GlyphID id="1" name=".null"/> <GlyphID id="2" name="nonmarkingreturn"/> <GlyphID id="3" name="space"/> <GlyphID id="4" name="A"/> ...</GlyphOrder>
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GlyphOrder 定义 glyphID 与 glyphName 的映射。
2.2 head
Font Header，存储一些全局信息；关注几个值：
<head> <unitsPerEm value="2048"/> ...</head>
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1）unitsPerEm
字体表里的数值一般都很大（见后文），其单位并不是像素值，而是 em unit，<unitsPerEm value="2048"/>表示2048 units = 1 em = 设计的字高，比如当字体在屏幕上以 16px 渲染时，1 em = 16px，其他数值可按比例换算
2.3 hhea
Horizontal Typesetting Header，横向排版信息，关注几个值
<hhea> <!-- MacOS一般使用hhea里的ascent、descent；OS_2表里还有几个ascent、descent，一般在Windows或专业设计上使用 --> <ascent value="1950"/> <descent value="-494"/> <lineGap value="0"/> <advanceWidthMax value="2818"/> <minLeftSideBearing value="-693"/> <minRightSideBearing value="-693"/> ...</hhea>
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1）ascent & descent
假设字体大小 16，unitsPerEm 如上为 2048，则按比例换算：ascent = 1950/2048 * 16 ≈ 15.2，descent ≈ 494/2048 * 16 ≈ 3.8。
需要注意，OS_2 表中也有 ascent、descent 的定义，这是因为不同平台会读取不同表中的 ascent、descent，比如 macOS、iOS 一般使用 hhea 中的值，Windows 一般使用 OS_2 表中的 usWinAscent、usWinDescent，专业排版软件（如 InDesign）一般用 OS_2 表中的 sTypoAscender、sTypoDescender。
Q：对于同一个 Font，ascent、descent 的值是固定的吗？
这个问题的答案需要加定语，对于同一个 Font，在同一个平台上，ascent、descent 是固定的。
Q：为什么 descent 值是负数？
可以理解成规范，TrueType/OpenType 的规范里，descent 是负数，表示基线（baseline）以下延伸的高度。
2.4 maxp
<maxp> <numGlyphs value="1811"/> ...</maxp>
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定义字体里 glyph 的数量，以及一些最大值参数。
2.5 OS_2
<OS_2> <!-- 下标的大小和偏移 --> <ySubscriptXSize value="650"/> <ySubscriptYSize value="600"/> <ySubscriptXOffset value="0"/> <ySubscriptYOffset value="75"/> <!-- 上标的大小和偏移 --> <ySuperscriptXSize value="650"/> <ySuperscriptYSize value="600"/> <ySuperscriptXOffset value="0"/> <ySuperscriptYOffset value="350"/>
<!-- 删除线的粗细和垂直位置 --> <yStrikeoutSize value="12"/> <yStrikeoutPosition value="620"/>
<!-- ulUnicodeRange表示字体支持的Unicode范围，用ulUnicodeRange1 … ulUnicodeRange4 这 4 个 32 位字段来表示，总共 128 个 bit，对应 128 个 Unicode Block，如果某 bit = 1，表示字体支持该区块中的至少一些字符， 映射表见：https://learn.microsoft.com/en-us/typography/opentype/spec/os2#ur --> <ulUnicodeRange1 value="10100001 00000000 00000010 11111111"/> <ulUnicodeRange2 value="00000010 00000000 00100000 01011110"/> <ulUnicodeRange3 value="00000000 00000000 00000000 00000000"/> <ulUnicodeRange4 value="00000000 00000000 00000000 00000000"/>
<!-- 专业排版（比如 InDesign）一般使用sTypoAscender、sTypoDescender --> <sTypoAscender value="1950"/> <sTypoDescender value="-494"/> <sTypoLineGap value="0"/>
<!-- Windows一般使用sTypoAscender、sTypoDescender --> <usWinAscent value="1950"/> <usWinDescent value="494"/> ...</OS_2>
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参见Apple文档，关注几个值：
1）ySubscriptXSize & ySubscriptYSize & ySubscriptXOffset & ySubscriptYOffset
下标的大小和偏移
2）ySuperscriptXSize & ySuperscriptYSize & ySuperscriptXOffset & ySuperscriptYOffset
上标的大小和偏移
3）yStrikeoutSize & yStrikeoutPosition
删除线的粗细和垂直位置
4）ulUnicodeRange1 & ulUnicodeRange2 & ulUnicodeRange3 & ulUnicodeRange4
ulUnicodeRange 表示该字体支持的 Unicode 范围，用 ulUnicodeRange1 … ulUnicodeRange4 这 4 个 32 位字段来表示，总共 128 个 bit，对应 128 个 Unicode Block，如果某 bit = 1，表示字体支持该区块中的至少一些字符，映射表见：https://learn.microsoft.com/en-us/typography/opentype/spec/os2#ur 。
Windows 系统通常用 ulUnicodeRange 来看一个字体是否支持某 Unicode；macOS/iOS 系统一般用 cmap 表（精确的字符映射），ulUnicodeRange 只作为辅助信息；浏览器排版一般直接查 cmap，但 ulUnicodeRange 有时也用于字体 fallback 策略。
5）sTypoAscender & sTypoDescender & usWinAscent & usWinDescent
如前文所述，不同系统会取不同的值作为 ascent、descent
2.6 hmtx
<hmtx> <mtx name=".notdef" width="2048" lsb="199"/> <mtx name=".null" width="0" lsb="0"/> <mtx name="A" width="1244" lsb="-16"/> ...</hmtx>
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Horizontal Metrics，记录每个 glyph 的 advance width 和 left side bearing。
简单理解排版引擎绘制字形的流程是：将字形放在当前点 + lsb 偏移位置进行绘制，画完后，将光标向右移动 advanceWidth，准备绘制下一个字形。
2.7 cmap
<cmap> <tableVersion version="0"/> <cmap_format_4 platformID="0" platEncID="3" language="0"> <!-- A的Unicode code point是0x41 --> <map code="0x41" name="A"/><!-- LATIN CAPITAL LETTER A --> <map code="0x42" name="B"/><!-- LATIN CAPITAL LETTER B --> <map code="0x43" name="C"/><!-- LATIN CAPITAL LETTER C --> <map code="0x44" name="D"/><!-- LATIN CAPITAL LETTER D --> <map code="0x45" name="E"/><!-- LATIN CAPITAL LETTER E --> <map code="0x46" name="F"/><!-- LATIN CAPITAL LETTER F --> <map code="0x47" name="G"/><!-- LATIN CAPITAL LETTER G --> <map code="0x48" name="H"/><!-- LATIN CAPITAL LETTER H --> ... </cmap_format_4> ...</cmap>
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Character to Glyph Mapping，定义 Unicode code point → glyph ID 的映射，cmap 表中能精确的查到该 Font 支持哪些 Unicode。
2.8 glyf
<glyf> <TTGlyph name="A" xMin="-16" yMin="0" xMax="1260" yMax="1444"> <contour> <pt x="1086" y="213" on="1"/> <pt x="1113" y="137" on="0"/> <pt x="1161" y="50" on="0"/> <pt x="1219" y="9" on="0"/> <pt x="1260" y="1" on="1"/> <pt x="1260" y="0" on="1"/> <pt x="793" y="0" on="1"/> <pt x="793" y="1" on="1"/> <pt x="845" y="7" on="0"/> <pt x="897" y="54" on="0"/> <pt x="899" y="143" on="0"/> <pt x="874" y="213" on="1"/> <pt x="528" y="1200" on="1"/> <pt x="528" y="1200" on="1"/> <pt x="220" y="292" on="1"/> <pt x="184" y="186" on="0"/> <pt x="170" y="66" on="0"/> <pt x="224" y="11" on="0"/> <pt x="290" y="1" on="1"/> <pt x="290" y="0" on="1"/> <pt x="-16" y="0" on="1"/> <pt x="-16" y="1" on="1"/> <pt x="27" y="9" on="0"/> <pt x="89" y="59" on="0"/> <pt x="151" y="181" on="0"/> <pt x="193" y="297" on="1"/> <pt x="614" y="1444" on="1"/> <pt x="648" y="1444" on="1"/> </contour> <contour> <pt x="290" y="532" on="1"/> <pt x="294" y="544" on="1"/> <pt x="859" y="544" on="1"/> <pt x="860" y="532" on="1"/> </contour> <instructions/> </TTGlyph> ...</glyf>
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Glyph Data，真正的字形轮廓（矢量点、轮廓、控制点）；cmap 表负责把 Unicode 字符映射到 glyphID，而 glyf 表告诉渲染系统该 glyph 的具体形状。
2.9 name
<name> <namerecord nameID="0" platformID="3" platEncID="1" langID="0x409"> © 2017-2024 Apple Inc. All rights reserved. </namerecord> <namerecord nameID="1" platformID="3" platEncID="1" langID="0x409"> .New York </namerecord> <namerecord nameID="2" platformID="3" platEncID="1" langID="0x409"> Regular </namerecord> <namerecord nameID="3" platformID="3" platEncID="1" langID="0x409"> .New York; 20.0d1e1; 2024-05-06 </namerecord> <namerecord nameID="4" platformID="3" platEncID="1" langID="0x409"> .New York </namerecord> <namerecord nameID="5" platformID="3" platEncID="1" langID="0x409"> 20.0d1e1 </namerecord> <namerecord nameID="6" platformID="3" platEncID="1" langID="0x409"> .NewYork-Regular </namerecord> ...</name>
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name 表中定义的是字体名称、字体家族、PostScript Name、厂商信息等。
nameID 对应的含义如下：
这里需要重点介绍下 PostScript Name：PostScript Name 是字体在一个系统里的唯一标识，是单个字符串，不允许有空格，一般是 FamilyName-StyleName 形式，比如：.NewYork-Regular，Helvetica-Bold，NotoSansCJKsc-Regular等。
在 CoreText 的 API 里，一般都要求传 PostScript Name，比如：CTFontCreateWithName
2.10 GDEF
Glyph Definition Table，简单理解 GDEF 表就是是 GPOS / GSUB 的辅助表，比如 GPOS 和 GSUB 需要知道「哪些字形是 mark、哪些能连接、哪些有变体」等信息，这些元数据就是放在 GDEF 表里的。
2.11 GPOS
Glyph Positioning Table，控制字形的相对位置（如 kerning、上下标等），比如「A + V」之间要减少间距，或者音标放在元音正上方等。
2.12 GSUB
Glyph Substitution Table，控制字形替换（连字、、阿拉伯文变体、直角引号换弯引号等），比如f + i → fi，'quoteleft' → ‘等。
2.13 HVAR & MVAR & avar & fvar & gvar...
这几个表是用于转换可变字体的，可变字体不在本文范围内，不再详述。
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