Delphi 中透過 fontsub.dll 進行 TrueType 字型子集化

HotXLS 是 Delphi 和 C++Builder 的 Excel 元件，可透過 TrueType 字型子集化縮小嵌入 PDF 的字型體积：匯出 PDF 時，它呼叫 Windows 係統庫 fontsub.dll 的 CreateFontPackage 函式，根據工作表實際使用的 Unicode 碼點重建立嵌入的 TrueType 字型，而不是攜帶完整字型檔案。一份包含兩百行中文產品名稱的報表可能只需要几百個不同的汉字，但 Windows 隨附的 CJK 字型通常每個就有 5 到 20 MB。完整嵌入一個字型後，單是字型大小就可能超過 PDF 中其他所有對象的總和

大多數 Delphi 開發者從未听說過 fontsub.dll，這並非偶然：Microsoft 將它作為體积小、檔案稀少的工具 DLL 隨係統提供，而不是广為人知的 Win32 API。HotXLS 將它視為可選能力而非硬依賴，因此匯出器如何加載和呼叫它，以及缺少它時如何回退，既體現了防御式 Windows 编程，也體現了對字型格式的處理，這兩方面都值得展開說明

Unicode 文字為什麼會讓 HotXLS 匯出的 PDF 迅速膨脹

只有當工作表文字超出 WinAnsi 範圍時，HotXLS 的 PDF 匯出器才會使用嵌入的 TrueType 字型，其余情況會繼續使用內置的 Helvetica 字型係列，這正是工作表匯出為 PDF 的操作說明詳細介绍的預設路徑。WinAnsi 對西欧文字的覆盖已經足夠好，因此許多活頁簿根本不會觸發字型嵌入：PDF 只需按名稱引用 Helvetica，由閱讀器在本地提供字型，檔案自然維持较小。一旦儲存格包含 WinAnsi 無法表示的內容，例如中文產品名稱、韩文備註或註釋中的特殊符號，匯出器就必須嵌入實際字型程序，因為 PDF 閱讀器無法為標準 14 種字型之外的字元提供備用字形

HotXLS 會自動定位該字型，掃描 Windows Fonts 檔案夹中的一小組已安装候選字型，其中包括 Windows 為中文和韩文顯示提供的 CJK 字型，刪除非匯出器的 UnicodeFontFile 屬性已經指向特定檔案。無论找到哪種字型，都會先完整嵌入，再執行子集化。這項嵌入要求是 PDF 特有的：HotXLS 的RTF 和 HTML 匯出路徑透過將碼點轉義到位元組流中來維持 Unicode 文字，而不是攜帶字型程序，因此本文讨论的體积問題在這兩種格式中沒有對應情況

uses
  lxHandle, lxPDF;

var
  Book: TXLSWorkbook;
  Exporter: TXLSPDFExport;
begin
  Book := TXLSWorkbook.Create;
  try
    Book.Open('catalog-cn.xlsx');
    Exporter := TXLSPDFExport.Create;
    try
      // Optional: pin a specific CJK-capable font instead of the
      // exporter's automatic Windows\Fonts scan.
      Exporter.UnicodeFontFile := 'C:\Windows\Fonts\simhei.ttf';
      Exporter.SaveAsPDF(Book.ActiveSheet, 'catalog-cn.pdf');
    finally
      Exporter.Free;
    end;
  finally
    Book.Free;
  end;
end;

fontsub.dll 是什麼，為什麼不從頭編寫子集化器

fontsub.dll 是一個隨 Windows XP 起提供的 Windows 係統庫，在這里相關的函式只有一個：CreateFontPackage。將源 TrueType 字型的位元組和要保留的 Unicode 碼點列表交給它，它就會回傳一個仍滿足所有字型格式約束的最小字型：重新编號字形索引，只圍绕保留的轮廓重建立 glyf 和 loca，並相應重寫 hmtx 與 cmap。HotXLS 直接依據這一約定聲明函式指针類型

const
  TTFCFP_FLAGS_SUBSET = 1;
  TTFMFP_SUBSET = 0;
  TTFCFP_MS_PLATFORMID = 3;
  TTFCFP_UNICODE_CHAR_SET = 1;

type
  TCreateFontPackage = function(puchSrcBuffer: Pointer; ulSrcBufferSize: Cardinal;
    var puchFontPackageBuffer: PAnsiChar; var pulFontPackageBufferSize: Cardinal;
    var pulBytesWritten: Cardinal; usFlags, usTTCIndex, usSubsetFormat,
    usSubsetLanguage, usSubsetPlatform, usSubsetEncoding: Word;
    pusSubsetKeepList: PWordArray; usSubsetKeepListCount: Word;
    lpfnAllocate, lpfnReAllocate, lpfnFree, reserved: Pointer): Cardinal; cdecl;

如果不呼叫 CreateFontPackage 而手工實作它的工作，就必須編寫一個正確的 TrueType 子集化器：遍歷複合字形以補入保留字形引用的所有元件字形，在丢弃轮廓後重建立 loca 偏移，遵守字型 OS/2 表中的嵌入許可位，並讓這些逻辑在客户机器安装的各種特殊字型上都正確執行。Microsoft 已經解决了這個問題，並將解决方案作為 Windows 的一部分隨係統提供，因此呼叫由 Microsoft 維護、會针對其字型渲染堆疊測試並免费分發到每台机器的係統 DLL，只需讓 HotXLS 负责動態加載和函式指针；重新實作同样的逻辑，则意味著要為一個拥有數十年邊界情況的二進製格式維護解析器，而這個功能只在字型碰巧很大時才有价值

根據實際渲染的字形建立保留清單

HotXLS 從一個原本就因其他用途而維護的映射中建立子集化保留清單，因此無需额外的統計成本。每當頁面渲染代碼繪製需要嵌入 Unicode 字型的字元時，它都會尋找該字元的字形索引，並在 FUnicodeGlyphMap 中記錄這組對應關係。這個字形到碼點的表還會驅動 PDF 的 ToUnicode CMap，使成品檔案中的複製貼上回傳原始文字，而不是原始字形 ID。頁面內容流完成時，該映射已經準確列出檔案使用過的 Unicode 碼點集合，不多不少

var
  keepList: array of Word;
  keepCount, i: Integer;
  codePoint: LongWord;
begin
  SetLength(keepList, FUnicodeGlyphMap.Count);
  keepCount := 0;
  for i := 0 to FUnicodeGlyphMap.Count - 1 do
  begin
    codePoint := LongWord(StrToIntDef('$' + FUnicodeGlyphMap.ValueFromIndex[i], 0));
    if codePoint > 0 then
    begin
      keepList[keepCount] := Word(codePoint);
      Inc(keepCount);
    end;
  end;
end;

在最终處理阶段，HotXLS 會再次遍歷同一映射，建立 CreateFontPackage 所需的保留清單，也就是以該 API 的保留清單參數要求的 16 位形式儲存要保留 Unicode 碼點的普通陣列。由於該參數是 16 位字陣列，它可以直接處理基本多文種平面，其中包括普通 CJK、西里尔文、希腊文和阿拉伯文；如果工作表大量使用補充平面字元、某些表情符號或罕見歷史文字，就超出了單個保留清單項可以直接命名的範圍。了解這一邊界很重要，但它並不是缺陷，因為绝大多數 Unicode 使用量较高的業務試算表根本不會涉及該平面

缺少 fontsub.dll 時會發生什麼

HotXLS 從不假設 fontsub.dll 一定存在，PDF 匯出也不會因為缺少它而失敗。只有在確實需要子集化時，庫才會使用 SafeLoadLibrary 和 GetProcAddress 動態加載它，而不是静態匯入，原因正是 fontsub.dll 不像 kernel32.dll 那样屬於有檔案且保證存在的公共 API：它是隨係統提供的字型嵌入工具，Microsoft 的約定並未承诺它會在每個 SKU、每個服務分支或尝試模拟 Windows 的每個相容層中持續存在

var
  hFontSub: HMODULE;
  CreateFontPackage: TCreateFontPackage;
begin
  hFontSub := SafeLoadLibrary('FontSub.dll');
  if hFontSub = 0 then
    Exit; // no subsetting available - keep the full embedded font
  try
    @CreateFontPackage := GetProcAddress(hFontSub, 'CreateFontPackage');
    if not Assigned(CreateFontPackage) then
      Exit;
    // ... call CreateFontPackage, check its return code ...
  finally
    FreeLibrary(hFontSub);
  end;
end;

所有失敗路徑都會回到同一個結果。DLL 缺失、匯出函式缺失、回傳碼非零，或者字型的 OS/2 表透過嵌入許可位禁止子集化時，HotXLS 都會保留已經嵌入的完整字型並繼續執行。不會抛出異常，不會中止匯出，呼叫代碼也不需要為字型優化额外編寫異常處理；無论哪種情況，匯出的 PDF 都有效，唯一的區別只是檔案最终较小還是稍大

PDF 實際能縮小多少

HotXLS 的 TrueType 字型子集化通常可以將 Unicode 使用量较高的工作表匯出的 PDF 縮小到未子集化大小的二十分之一至八分之一，相當於縮小 8 到 20 倍，具體幅度取决於檔案實際使用了完整字型的多少內容：一份只包含几百個不同中文字元的采购订單，只需從 CJK 字型提供的數万個字形中保留這几百個，而覆盖更广字元範圍的工作表则會按比例保留更多字形。HotXLS 還會在將子集字型位元組寫入 PDF 的 /FontFile2 流之前再執行一次 Flate 壓縮，檔案其他內容流也使用同样的壓縮方式，而且這一切都不要求呼叫代碼做额外處理：從未超出 WinAnsi 的工作表不會進入這條路徑，繼續使用普通 Helvetica 匯出；觸發 Unicode 字型路徑的工作表會自動完成子集化，不需要設定屬性，也不需要單獨呼叫，而涉及的唯一屬性 UnicodeFontFile 只決定嵌入並進行子集化的字型，不決定是否進行子集化

字型子集化只是HotXLS Delphi Excel 元件完整 PDF 匯出能力中的一個細節，該能力還包括分頁、工作表打印元資料，以及隨產品提供的 CSV、HTML 和 RTF 匯出路徑