[Rust] ブラウザで LaTeX を MathML に変換するツールを作成した話 [WebAssembly]

お久しぶりです, 先月の Qiita の炎上騒ぎで自ブログを作成しようかと思い, zola を使ってみて悪くなかったんですが, 数式の扱いが不満だったので Rust で静的サイトジェネレータを自作していました. ですが完成する前に公開したい記事が溜まってきたので Qiita も使うことにします. 自作のジェネレータもおおよそ形にはなってきたので近々移行するかもしれません. 自ブログなら技術記事でない数学/物理の記事も書けますし.

それで, 静的サイトジェネレータで使うため¹に LaTeX 数式を MathML に変換する処理を Rust で実装したんですが, pure Rust なのだからブラウザでも動くはずと思い, 試しにブラウザで LaTeX を MathML に変換するアプリを作成してみました. もともと純粋な技術実証目的だったのですが, よく考えたらこれはこれで有用なツールだし, 必要な人もいるのではないかなと思い, 記事にまとめてみます.

ツールについて

成果物はこちら: https://osanshouo.github.io/latex2mathml-web/index.html

見たらわかると思いますが, テキストボックスに LaTeX を入力して Convert to MathML! ボタンを押すと変換処理が走って下のボックスに MathML が表示されます.

数式の表示はもちろん MathML を用いているので, Firefox と Safari では表示されるはずですが, Chrome では正しく表示されません (MathML への変換自体は WebAssembly に対応するすべてのブラウザでできます). 早ければこの夏には Chromium に MathML が実装されると聞きましたが, どうなるんでしょうね, 待ち遠しいです.

なお, すべての処理はブラウザで完結しているため, サーバーに入力内容を送信するといったことは起こりません. いったんロードしておけばオフラインでも使えるんじゃないでしょうか.

技術的詳細

LaTeX to MathML

「[Rust] 『Go言語でつくるインタプリタ』Rustで読了」という記事で書いたように, 2 月に Rust でインタプリタの実装をしていました. その経験のおかげで LaTeX の構文解析はすんなり実装できました. 技術的には前の記事で書いたものとほぼ同じで, 例えば \frac{ 1 }{ 2 } だったら子をふたつ持つノード, というように入力から構文木を生成し, それを XML にフォーマットします. Monkey との違いは MathML を出力する際に attribute が必要だったりするくらいです. 詳細はソースコードを見てください.

ただ, 複雑な添え字 (上下添え字が入り乱れるものや, ${}_n C_k$ みたいなもの) は <mmultiscript> を使うべきなんですが, 差し当たりそれは諦めてシンプルに <msub> と <msup> で実装したのであまり美しくないかもしれません. これに関しては LaTeX を機械的に MathML に置き換えるという部分に若干無理があるような… あと案外プライム ($x'$ のような) のお行儀が悪くて面倒でした.

WebAssembly で使う

この部分も『[Rust] WebAssemblyを用いたウェブフロントエンド開発入門』という記事で説明した通りですね. 自作の latex2mathml クレートに依存する Rust プロジェクトを作成し, wasm-pack でビルドして GitHub Pages で公開するだけで完成です.

なお変換に失敗したときの処理をさぼっていて, エラーが発生すると何事も起こりません. エラーメッセージが表示されるように改良しなければ…

感想

上で書いたように, 過去に自分で Qiita の記事にまとめた経験が生きた感じで, 基本的に大きな問題なく完成しました. それにしても誰が使うのかわからない謎の LaTeX コマンド (\leftrightsquigarrow ↭ とか \boxbox ⧈ とか \beth ℶ とか \from ⌢ とか) をひたすら定義する部分は単なる修行でしたが…

行列などで \begin{pmatrix} ... \end{pmatrix} となっている部分のパースだけは汚くなってしまったのが気になりますが, done is better than perfect ということで許してください. 通常使われるたいていの記法には対応しているはずです (していなければ issue を立てて欲しいです). Feynman スラッシュにも対応しています.

1. 本当は cargo doc で生成される HTML に数式 (MathML) を埋め込むことが本来の目的です. 既に必要な機能は実装が終わっているんですけど, どういう形式で公開すべきか迷ってて… 普通に cargo install できたら嬉しいですかね？ docs.rs で数式を使おうと思うなら本家 rustdoc にパッチを送るべきなんでしょうが, それは大変すぎるし, どうしたものか… ↩