Revert #15200 for backwards compatiblity reasons.
[p5sagit/p5-mst-13.2.git] / pod / perlunicode.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlunicode - Unicode support in Perl
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 =head2 Important Caveats
8
9 Unicode support is an extensive requirement. While perl does not
10 implement the Unicode standard or the accompanying technical reports
11 from cover to cover, Perl does support many Unicode features.
12
13 =over 4
14
15 =item Input and Output Disciplines
16
17 A filehandle can be marked as containing perl's internal Unicode
18 encoding (UTF-8 or UTF-EBCDIC) by opening it with the ":utf8" layer.
19 Other encodings can be converted to perl's encoding on input, or from
20 perl's encoding on output by use of the ":encoding(...)" layer.
21 See L<open>.
22
23 To mark the Perl source itself as being in a particular encoding,
24 see L<encoding>.
25
26 =item Regular Expressions
27
28 The regular expression compiler produces polymorphic opcodes.  That is,
29 the pattern adapts to the data and automatically switch to the Unicode
30 character scheme when presented with Unicode data, or a traditional
31 byte scheme when presented with byte data.
32
33 =item C<use utf8> still needed to enable UTF-8/UTF-EBCDIC in scripts
34
35 As a compatibility measure, this pragma must be explicitly used to
36 enable recognition of UTF-8 in the Perl scripts themselves on ASCII
37 based machines, or to recognize UTF-EBCDIC on EBCDIC based machines.
38 B<NOTE: this should be the only place where an explicit C<use utf8>
39 is needed>.
40
41 You can also use the C<encoding> pragma to change the default encoding
42 of the data in your script; see L<encoding>.
43
44 =back
45
46 =head2 Byte and Character semantics
47
48 Beginning with version 5.6, Perl uses logically wide characters to
49 represent strings internally.
50
51 In future, Perl-level operations can be expected to work with
52 characters rather than bytes, in general.
53
54 However, as strictly an interim compatibility measure, Perl aims to
55 provide a safe migration path from byte semantics to character
56 semantics for programs.  For operations where Perl can unambiguously
57 decide that the input data is characters, Perl now switches to
58 character semantics.  For operations where this determination cannot
59 be made without additional information from the user, Perl decides in
60 favor of compatibility, and chooses to use byte semantics.
61
62 This behavior preserves compatibility with earlier versions of Perl,
63 which allowed byte semantics in Perl operations, but only as long as
64 none of the program's inputs are marked as being as source of Unicode
65 character data.  Such data may come from filehandles, from calls to
66 external programs, from information provided by the system (such as %ENV),
67 or from literals and constants in the source text.
68
69 On Windows platforms, if the C<-C> command line switch is used, (or the
70 ${^WIDE_SYSTEM_CALLS} global flag is set to C<1>), all system calls
71 will use the corresponding wide character APIs.  Note that this is
72 currently only implemented on Windows since other platforms lack an
73 API standard on this area.
74
75 Regardless of the above, the C<bytes> pragma can always be used to
76 force byte semantics in a particular lexical scope.  See L<bytes>.
77
78 The C<utf8> pragma is primarily a compatibility device that enables
79 recognition of UTF-(8|EBCDIC) in literals encountered by the parser.
80 Note that this pragma is only required until a future version of Perl
81 in which character semantics will become the default.  This pragma may
82 then become a no-op.  See L<utf8>.
83
84 Unless mentioned otherwise, Perl operators will use character semantics
85 when they are dealing with Unicode data, and byte semantics otherwise.
86 Thus, character semantics for these operations apply transparently; if
87 the input data came from a Unicode source (for example, by adding a
88 character encoding discipline to the filehandle whence it came, or a
89 literal Unicode string constant in the program), character semantics
90 apply; otherwise, byte semantics are in effect.  To force byte semantics
91 on Unicode data, the C<bytes> pragma should be used.
92
93 Notice that if you concatenate strings with byte semantics and strings
94 with Unicode character data, the bytes will by default be upgraded
95 I<as if they were ISO 8859-1 (Latin-1)> (or if in EBCDIC, after a
96 translation to ISO 8859-1). This is done without regard to the
97 system's native 8-bit encoding, so to change this for systems with
98 non-Latin-1 (or non-EBCDIC) native encodings, use the C<encoding>
99 pragma, see L<encoding>.
100
101 Under character semantics, many operations that formerly operated on
102 bytes change to operating on characters. A character in Perl is
103 logically just a number ranging from 0 to 2**31 or so. Larger
104 characters may encode to longer sequences of bytes internally, but
105 this is just an internal detail which is hidden at the Perl level.
106 See L<perluniintro> for more on this.
107
108 =head2 Effects of character semantics
109
110 Character semantics have the following effects:
111
112 =over 4
113
114 =item *
115
116 Strings (including hash keys) and regular expression patterns may
117 contain characters that have an ordinal value larger than 255.
118
119 If you use a Unicode editor to edit your program, Unicode characters
120 may occur directly within the literal strings in one of the various
121 Unicode encodings (UTF-8, UTF-EBCDIC, UCS-2, etc.), but are recognized
122 as such (and converted to Perl's internal representation) only if the
123 appropriate L<encoding> is specified.
124
125 You can also get Unicode characters into a string by using the C<\x{...}>
126 notation, putting the Unicode code for the desired character, in
127 hexadecimal, into the curlies. For instance, a smiley face is C<\x{263A}>.
128 This works only for characters with a code 0x100 and above.
129
130 Additionally, if you
131
132    use charnames ':full';
133
134 you can use the C<\N{...}> notation, putting the official Unicode character
135 name within the curlies. For example, C<\N{WHITE SMILING FACE}>.
136 This works for all characters that have names.
137
138 =item *
139
140 If an appropriate L<encoding> is specified, identifiers within the
141 Perl script may contain Unicode alphanumeric characters, including
142 ideographs.  (You are currently on your own when it comes to using the
143 canonical forms of characters--Perl doesn't (yet) attempt to
144 canonicalize variable names for you.)
145
146 =item *
147
148 Regular expressions match characters instead of bytes.  For instance,
149 "." matches a character instead of a byte.  (However, the C<\C> pattern
150 is provided to force a match a single byte ("C<char>" in C, hence C<\C>).)
151
152 =item *
153
154 Character classes in regular expressions match characters instead of
155 bytes, and match against the character properties specified in the
156 Unicode properties database.  So C<\w> can be used to match an
157 ideograph, for instance.
158
159 =item *
160
161 Named Unicode properties, scripts, and block ranges may be used like
162 character classes via the new C<\p{}> (matches property) and C<\P{}>
163 (doesn't match property) constructs. For instance, C<\p{Lu}> matches any
164 character with the Unicode "Lu" (Letter, uppercase) property, while
165 C<\p{M}> matches any character with a "M" (mark -- accents and such)
166 property. Single letter properties may omit the brackets, so that can be
167 written C<\pM> also. Many predefined properties are available, such
168 as C<\p{Mirrored}> and C<\p{Tibetan}>.
169
170 The official Unicode script and block names have spaces and dashes as
171 separators, but for convenience you can have dashes, spaces, and underbars
172 at every word division, and you need not care about correct casing. It is
173 recommended, however, that for consistency you use the following naming:
174 the official Unicode script, block, or property name (see below for the
175 additional rules that apply to block names), with whitespace and dashes
176 removed, and the words "uppercase-first-lowercase-rest". That is, "Latin-1
177 Supplement" becomes "Latin1Supplement".
178
179 You can also negate both C<\p{}> and C<\P{}> by introducing a caret
180 (^) between the first curly and the property name: C<\p{^Tamil}> is
181 equal to C<\P{Tamil}>.
182
183 Here are the basic Unicode General Category properties, followed by their
184 long form (you can use either, e.g. C<\p{Lu}> and C<\p{LowercaseLetter}>
185 are identical).
186
187     Short       Long
188
189     L           Letter
190     Lu          UppercaseLetter
191     Ll          LowercaseLetter
192     Lt          TitlecaseLetter
193     Lm          ModifierLetter
194     Lo          OtherLetter
195
196     M           Mark
197     Mn          NonspacingMark
198     Mc          SpacingMark
199     Me          EnclosingMark
200
201     N           Number
202     Nd          DecimalNumber
203     Nl          LetterNumber
204     No          OtherNumber
205
206     P           Punctuation
207     Pc          ConnectorPunctuation
208     Pd          DashPunctuation
209     Ps          OpenPunctuation
210     Pe          ClosePunctuation
211     Pi          InitialPunctuation
212                 (may behave like Ps or Pe depending on usage)
213     Pf          FinalPunctuation
214                 (may behave like Ps or Pe depending on usage)
215     Po          OtherPunctuation
216
217     S           Symbol
218     Sm          MathSymbol
219     Sc          CurrencySymbol
220     Sk          ModifierSymbol
221     So          OtherSymbol
222
223     Z           Separator
224     Zs          SpaceSeparator
225     Zl          LineSeparator
226     Zp          ParagraphSeparator
227
228     C           Other
229     Cc          Control
230     Cf          Format
231     Cs          Surrogate   (not usable)
232     Co          PrivateUse
233     Cn          Unassigned
234
235 The single-letter properties match all characters in any of the
236 two-letter sub-properties starting with the same letter.
237 There's also C<L&> which is an alias for C<Ll>, C<Lu>, and C<Lt>.
238
239 Because Perl hides the need for the user to understand the internal
240 representation of Unicode characters, it has no need to support the
241 somewhat messy concept of surrogates. Therefore, the C<Cs> property is not
242 supported.
243
244 Because scripts differ in their directionality (for example Hebrew is
245 written right to left), Unicode supplies these properties:
246
247     Property    Meaning
248
249     BidiL       Left-to-Right
250     BidiLRE     Left-to-Right Embedding
251     BidiLRO     Left-to-Right Override
252     BidiR       Right-to-Left
253     BidiAL      Right-to-Left Arabic
254     BidiRLE     Right-to-Left Embedding
255     BidiRLO     Right-to-Left Override
256     BidiPDF     Pop Directional Format
257     BidiEN      European Number
258     BidiES      European Number Separator
259     BidiET      European Number Terminator
260     BidiAN      Arabic Number
261     BidiCS      Common Number Separator
262     BidiNSM     Non-Spacing Mark
263     BidiBN      Boundary Neutral
264     BidiB       Paragraph Separator
265     BidiS       Segment Separator
266     BidiWS      Whitespace
267     BidiON      Other Neutrals
268
269 For example, C<\p{BidiR}> matches all characters that are normally
270 written right to left.
271
272 =back
273
274 =head2 Scripts
275
276 The scripts available via C<\p{...}> and C<\P{...}>, for example
277 C<\p{Latin}> or \p{Cyrillic>, are as follows:
278
279     Arabic
280     Armenian
281     Bengali
282     Bopomofo
283     CanadianAboriginal
284     Cherokee
285     Cyrillic
286     Deseret
287     Devanagari
288     Ethiopic
289     Georgian
290     Gothic
291     Greek
292     Gujarati
293     Gurmukhi
294     Han
295     Hangul
296     Hebrew
297     Hiragana
298     Inherited
299     Kannada
300     Katakana
301     Khmer
302     Lao
303     Latin
304     Malayalam
305     Mongolian
306     Myanmar
307     Ogham
308     OldItalic
309     Oriya
310     Runic
311     Sinhala
312     Syriac
313     Tamil
314     Telugu
315     Thaana
316     Thai
317     Tibetan
318     Yi
319
320 There are also extended property classes that supplement the basic
321 properties, defined by the F<PropList> Unicode database:
322
323     ASCII_Hex_Digit
324     BidiControl
325     Dash
326     Diacritic
327     Extender
328     HexDigit
329     Hyphen
330     Ideographic
331     JoinControl
332     NoncharacterCodePoint
333     OtherAlphabetic
334     OtherLowercase
335     OtherMath
336     OtherUppercase
337     QuotationMark
338     WhiteSpace
339
340 and further derived properties:
341
342     Alphabetic      Lu + Ll + Lt + Lm + Lo + OtherAlphabetic
343     Lowercase       Ll + OtherLowercase
344     Uppercase       Lu + OtherUppercase
345     Math            Sm + OtherMath
346
347     ID_Start        Lu + Ll + Lt + Lm + Lo + Nl
348     ID_Continue     ID_Start + Mn + Mc + Nd + Pc
349
350     Any             Any character
351     Assigned        Any non-Cn character (i.e. synonym for C<\P{Cn}>)
352     Unassigned      Synonym for C<\p{Cn}>
353     Common          Any character (or unassigned code point)
354                     not explicitly assigned to a script
355
356 For backward compatability, all properties mentioned so far may have C<Is>
357 prepended to their name (e.g. C<\P{IsLu}> is equal to C<\P{Lu}>).
358
359 =head2 Blocks
360
361 In addition to B<scripts>, Unicode also defines B<blocks> of characters.
362 The difference between scripts and blocks is that the scripts concept is
363 closer to natural languages, while the blocks concept is more an artificial
364 grouping based on groups of mostly 256 Unicode characters. For example, the
365 C<Latin> script contains letters from many blocks. On the other hand, the
366 C<Latin> script does not contain all the characters from those blocks. It
367 does not, for example, contain digits because digits are shared across many
368 scripts. Digits and other similar groups, like punctuation, are in a
369 category called C<Common>.
370
371 For more about scripts, see the UTR #24:
372
373    http://www.unicode.org/unicode/reports/tr24/
374
375 For more about blocks, see:
376
377    http://www.unicode.org/Public/UNIDATA/Blocks.txt
378
379 Blocks names are given with the C<In> prefix. For example, the
380 Katakana block is referenced via C<\p{InKatakana}>. The C<In>
381 prefix may be omitted if there is no nameing conflict with a script
382 or any other property, but it is recommended that C<In> always be used
383 to avoid confusion.
384
385 These block names are supported:
386
387    InAlphabeticPresentationForms
388    InArabicBlock
389    InArabicPresentationFormsA
390    InArabicPresentationFormsB
391    InArmenianBlock
392    InArrows
393    InBasicLatin
394    InBengaliBlock
395    InBlockElements
396    InBopomofoBlock
397    InBopomofoExtended
398    InBoxDrawing
399    InBraillePatterns
400    InByzantineMusicalSymbols
401    InCJKCompatibility
402    InCJKCompatibilityForms
403    InCJKCompatibilityIdeographs
404    InCJKCompatibilityIdeographsSupplement
405    InCJKRadicalsSupplement
406    InCJKSymbolsAndPunctuation
407    InCJKUnifiedIdeographs
408    InCJKUnifiedIdeographsExtensionA
409    InCJKUnifiedIdeographsExtensionB
410    InCherokeeBlock
411    InCombiningDiacriticalMarks
412    InCombiningHalfMarks
413    InCombiningMarksForSymbols
414    InControlPictures
415    InCurrencySymbols
416    InCyrillicBlock
417    InDeseretBlock
418    InDevanagariBlock
419    InDingbats
420    InEnclosedAlphanumerics
421    InEnclosedCJKLettersAndMonths
422    InEthiopicBlock
423    InGeneralPunctuation
424    InGeometricShapes
425    InGeorgianBlock
426    InGothicBlock
427    InGreekBlock
428    InGreekExtended
429    InGujaratiBlock
430    InGurmukhiBlock
431    InHalfwidthAndFullwidthForms
432    InHangulCompatibilityJamo
433    InHangulJamo
434    InHangulSyllables
435    InHebrewBlock
436    InHighPrivateUseSurrogates
437    InHighSurrogates
438    InHiraganaBlock
439    InIPAExtensions
440    InIdeographicDescriptionCharacters
441    InKanbun
442    InKangxiRadicals
443    InKannadaBlock
444    InKatakanaBlock
445    InKhmerBlock
446    InLaoBlock
447    InLatin1Supplement
448    InLatinExtendedAdditional
449    InLatinExtended-A
450    InLatinExtended-B
451    InLetterlikeSymbols
452    InLowSurrogates
453    InMalayalamBlock
454    InMathematicalAlphanumericSymbols
455    InMathematicalOperators
456    InMiscellaneousSymbols
457    InMiscellaneousTechnical
458    InMongolianBlock
459    InMusicalSymbols
460    InMyanmarBlock
461    InNumberForms
462    InOghamBlock
463    InOldItalicBlock
464    InOpticalCharacterRecognition
465    InOriyaBlock
466    InPrivateUse
467    InRunicBlock
468    InSinhalaBlock
469    InSmallFormVariants
470    InSpacingModifierLetters
471    InSpecials
472    InSuperscriptsAndSubscripts
473    InSyriacBlock
474    InTags
475    InTamilBlock
476    InTeluguBlock
477    InThaanaBlock
478    InThaiBlock
479    InTibetanBlock
480    InUnifiedCanadianAboriginalSyllabics
481    InYiRadicals
482    InYiSyllables
483
484 =over 4
485
486 =item *
487
488 The special pattern C<\X> matches any extended Unicode sequence
489 (a "combining character sequence" in Standardese), where the first
490 character is a base character and subsequent characters are mark
491 characters that apply to the base character.  It is equivalent to
492 C<(?:\PM\pM*)>.
493
494 =item *
495
496 The C<tr///> operator translates characters instead of bytes.  Note
497 that the C<tr///CU> functionality has been removed, as the interface
498 was a mistake.  For similar functionality see pack('U0', ...) and
499 pack('C0', ...).
500
501 =item *
502
503 Case translation operators use the Unicode case translation tables
504 when provided character input.  Note that C<uc()> (also known as C<\U>
505 in doublequoted strings) translates to uppercase, while C<ucfirst>
506 (also known as C<\u> in doublequoted strings) translates to titlecase
507 (for languages that make the distinction).  Naturally the
508 corresponding backslash sequences have the same semantics.
509
510 =item *
511
512 Most operators that deal with positions or lengths in the string will
513 automatically switch to using character positions, including
514 C<chop()>, C<substr()>, C<pos()>, C<index()>, C<rindex()>,
515 C<sprintf()>, C<write()>, and C<length()>.  Operators that
516 specifically don't switch include C<vec()>, C<pack()>, and
517 C<unpack()>.  Operators that really don't care include C<chomp()>, as
518 well as any other operator that treats a string as a bucket of bits,
519 such as C<sort()>, and the operators dealing with filenames.
520
521 =item *
522
523 The C<pack()>/C<unpack()> letters "C<c>" and "C<C>" do I<not> change,
524 since they're often used for byte-oriented formats.  (Again, think
525 "C<char>" in the C language.)  However, there is a new "C<U>" specifier
526 that will convert between Unicode characters and integers.
527
528 =item *
529
530 The C<chr()> and C<ord()> functions work on characters.  This is like
531 C<pack("U")> and C<unpack("U")>, not like C<pack("C")> and
532 C<unpack("C")>.  In fact, the latter are how you now emulate
533 byte-oriented C<chr()> and C<ord()> for Unicode strings.
534 (Note that this reveals the internal encoding of Unicode strings,
535 which is not something one normally needs to care about at all.)
536
537 =item *
538
539 The bit string operators C<& | ^ ~> can operate on character data.
540 However, for backward compatibility reasons (bit string operations
541 when the characters all are less than 256 in ordinal value) one should
542 not mix C<~> (the bit complement) and characters both less than 256 and
543 equal or greater than 256.  Most importantly, the DeMorgan's laws
544 (C<~($x|$y) eq ~$x&~$y>, C<~($x&$y) eq ~$x|~$y>) won't hold.
545 Another way to look at this is that the complement cannot return
546 B<both> the 8-bit (byte) wide bit complement B<and> the full character
547 wide bit complement.
548
549 =item *
550
551 lc(), uc(), lcfirst(), and ucfirst() work for the following cases:
552
553 =over 8
554
555 =item *
556
557 the case mapping is from a single Unicode character to another
558 single Unicode character
559
560 =item *
561
562 the case mapping is from a single Unicode character to more
563 than one Unicode character
564
565 =back
566
567 What doesn't yet work are the following cases:
568
569 =over 8
570
571 =item *
572
573 the "final sigma" (Greek)
574
575 =item *
576
577 anything to with locales (Lithuanian, Turkish, Azeri)
578
579 =back
580
581 See the Unicode Technical Report #21, Case Mappings, for more details.
582
583 =item *
584
585 And finally, C<scalar reverse()> reverses by character rather than by byte.
586
587 =back
588
589 =head2 Character encodings for input and output
590
591 See L<Encode>.
592
593 =head2 Unicode Regular Expression Support Level
594
595 The following list of Unicode regular expression support describes
596 feature by feature the Unicode support implemented in Perl as of Perl
597 5.8.0.  The "Level N" and the section numbers refer to the Unicode
598 Technical Report 18, "Unicode Regular Expression Guidelines".
599
600 =over 4
601
602 =item *
603
604 Level 1 - Basic Unicode Support
605
606         2.1 Hex Notation                        - done          [1]
607             Named Notation                      - done          [2]
608         2.2 Categories                          - done          [3][4]
609         2.3 Subtraction                         - MISSING       [5][6]
610         2.4 Simple Word Boundaries              - done          [7]
611         2.5 Simple Loose Matches                - done          [8]
612         2.6 End of Line                         - MISSING       [9][10]
613
614         [ 1] \x{...}
615         [ 2] \N{...}
616         [ 3] . \p{...} \P{...}
617         [ 4] now scripts (see UTR#24 Script Names) in addition to blocks
618         [ 5] have negation
619         [ 6] can use look-ahead to emulate subtraction (*)
620         [ 7] include Letters in word characters
621         [ 8] note that perl does Full casefolding in matching, not Simple:
622              for example U+1F88 is equivalent with U+1F000 U+03B9,
623              not with 1F80.  This difference matters for certain Greek
624              capital letters with certain modifiers: the Full casefolding
625              decomposes the letter, while the Simple casefolding would map
626              it to a single character.
627         [ 9] see UTR#13 Unicode Newline Guidelines
628         [10] should do ^ and $ also on \x{85}, \x{2028} and \x{2029})
629              (should also affect <>, $., and script line numbers)
630              (the \x{85}, \x{2028} and \x{2029} do match \s)
631
632 (*) You can mimic class subtraction using lookahead.
633 For example, what TR18 might write as
634
635     [{Greek}-[{UNASSIGNED}]]
636
637 in Perl can be written as:
638
639     (?!\p{Unassigned})\p{InGreek}
640     (?=\p{Assigned})\p{InGreek}
641
642 But in this particular example, you probably really want
643
644     \p{Greek}
645
646 which will match assigned characters known to be part of the Greek script.
647
648 =item *
649
650 Level 2 - Extended Unicode Support
651
652         3.1 Surrogates                          - MISSING
653         3.2 Canonical Equivalents               - MISSING       [11][12]
654         3.3 Locale-Independent Graphemes        - MISSING       [13]
655         3.4 Locale-Independent Words            - MISSING       [14]
656         3.5 Locale-Independent Loose Matches    - MISSING       [15]
657
658         [11] see UTR#15 Unicode Normalization
659         [12] have Unicode::Normalize but not integrated to regexes
660         [13] have \X but at this level . should equal that
661         [14] need three classes, not just \w and \W
662         [15] see UTR#21 Case Mappings
663
664 =item *
665
666 Level 3 - Locale-Sensitive Support
667
668         4.1 Locale-Dependent Categories         - MISSING
669         4.2 Locale-Dependent Graphemes          - MISSING       [16][17]
670         4.3 Locale-Dependent Words              - MISSING
671         4.4 Locale-Dependent Loose Matches      - MISSING
672         4.5 Locale-Dependent Ranges             - MISSING
673
674         [16] see UTR#10 Unicode Collation Algorithms
675         [17] have Unicode::Collate but not integrated to regexes
676
677 =back
678
679 =head2 Unicode Encodings
680
681 Unicode characters are assigned to I<code points> which are abstract
682 numbers.  To use these numbers various encodings are needed.
683
684 =over 4
685
686 =item *
687
688 UTF-8
689
690 UTF-8 is a variable-length (1 to 6 bytes, current character allocations
691 require 4 bytes), byteorder independent encoding. For ASCII, UTF-8 is
692 transparent (and we really do mean 7-bit ASCII, not another 8-bit encoding).
693
694 The following table is from Unicode 3.2.
695
696  Code Points            1st Byte  2nd Byte  3rd Byte  4th Byte
697
698    U+0000..U+007F       00..7F
699    U+0080..U+07FF       C2..DF    80..BF
700    U+0800..U+0FFF       E0        A0..BF    80..BF  
701    U+1000..U+CFFF       E1..EC    80..BF    80..BF  
702    U+D000..U+D7FF       ED        80..9F    80..BF  
703    U+D800..U+DFFF       ******* ill-formed *******
704    U+E000..U+FFFF       EE..EF    80..BF    80..BF  
705   U+10000..U+3FFFF      F0        90..BF    80..BF    80..BF
706   U+40000..U+FFFFF      F1..F3    80..BF    80..BF    80..BF
707  U+100000..U+10FFFF     F4        80..8F    80..BF    80..BF
708
709 Note the A0..BF in U+0800..U+0FFF, the 80..9F in U+D000...U+D7FF,
710 the 90..BF in U+10000..U+3FFFF, and the 80...8F in U+100000..U+10FFFF.
711 Or, another way to look at it, as bits:
712
713  Code Points                    1st Byte   2nd Byte  3rd Byte  4th Byte
714
715                     0aaaaaaa     0aaaaaaa
716             00000bbbbbaaaaaa     110bbbbb  10aaaaaa
717             ccccbbbbbbaaaaaa     1110cccc  10bbbbbb  10aaaaaa
718   00000dddccccccbbbbbbaaaaaa     11110ddd  10cccccc  10bbbbbb  10aaaaaa
719
720 As you can see, the continuation bytes all begin with C<10>, and the
721 leading bits of the start byte tell how many bytes the are in the
722 encoded character.
723
724 =item *
725
726 UTF-EBCDIC
727
728 Like UTF-8, but EBCDIC-safe, as UTF-8 is ASCII-safe.
729
730 =item *
731
732 UTF-16, UTF-16BE, UTF16-LE, Surrogates, and BOMs (Byte Order Marks)
733
734 (The followings items are mostly for reference, Perl doesn't
735 use them internally.)
736
737 UTF-16 is a 2 or 4 byte encoding.  The Unicode code points
738 0x0000..0xFFFF are stored in two 16-bit units, and the code points
739 0x010000..0x10FFFF in two 16-bit units.  The latter case is
740 using I<surrogates>, the first 16-bit unit being the I<high
741 surrogate>, and the second being the I<low surrogate>.
742
743 Surrogates are code points set aside to encode the 0x01000..0x10FFFF
744 range of Unicode code points in pairs of 16-bit units.  The I<high
745 surrogates> are the range 0xD800..0xDBFF, and the I<low surrogates>
746 are the range 0xDC00..0xDFFFF.  The surrogate encoding is
747
748         $hi = ($uni - 0x10000) / 0x400 + 0xD800;
749         $lo = ($uni - 0x10000) % 0x400 + 0xDC00;
750
751 and the decoding is
752
753         $uni = 0x10000 + ($hi - 0xD8000) * 0x400 + ($lo - 0xDC00);
754
755 If you try to generate surrogates (for example by using chr()), you
756 will get a warning if warnings are turned on (C<-w> or C<use
757 warnings;>) because those code points are not valid for a Unicode
758 character.
759
760 Because of the 16-bitness, UTF-16 is byteorder dependent.  UTF-16
761 itself can be used for in-memory computations, but if storage or
762 transfer is required, either UTF-16BE (Big Endian) or UTF-16LE
763 (Little Endian) must be chosen.
764
765 This introduces another problem: what if you just know that your data
766 is UTF-16, but you don't know which endianness?  Byte Order Marks
767 (BOMs) are a solution to this.  A special character has been reserved
768 in Unicode to function as a byte order marker: the character with the
769 code point 0xFEFF is the BOM.
770
771 The trick is that if you read a BOM, you will know the byte order,
772 since if it was written on a big endian platform, you will read the
773 bytes 0xFE 0xFF, but if it was written on a little endian platform,
774 you will read the bytes 0xFF 0xFE.  (And if the originating platform
775 was writing in UTF-8, you will read the bytes 0xEF 0xBB 0xBF.)
776
777 The way this trick works is that the character with the code point
778 0xFFFE is guaranteed not to be a valid Unicode character, so the
779 sequence of bytes 0xFF 0xFE is unambiguously "BOM, represented in
780 little-endian format" and cannot be "0xFFFE, represented in big-endian
781 format".
782
783 =item *
784
785 UTF-32, UTF-32BE, UTF32-LE
786
787 The UTF-32 family is pretty much like the UTF-16 family, expect that
788 the units are 32-bit, and therefore the surrogate scheme is not
789 needed.  The BOM signatures will be 0x00 0x00 0xFE 0xFF for BE and
790 0xFF 0xFE 0x00 0x00 for LE.
791
792 =item *
793
794 UCS-2, UCS-4
795
796 Encodings defined by the ISO 10646 standard.  UCS-2 is a 16-bit
797 encoding, UCS-4 is a 32-bit encoding.  Unlike UTF-16, UCS-2
798 is not extensible beyond 0xFFFF, because it does not use surrogates.
799
800 =item *
801
802 UTF-7
803
804 A seven-bit safe (non-eight-bit) encoding, useful if the
805 transport/storage is not eight-bit safe.  Defined by RFC 2152.
806
807 =back
808
809 =head2 Security Implications of Malformed UTF-8
810
811 Unfortunately, the specification of UTF-8 leaves some room for
812 interpretation of how many bytes of encoded output one should generate
813 from one input Unicode character.  Strictly speaking, one is supposed
814 to always generate the shortest possible sequence of UTF-8 bytes,
815 because otherwise there is potential for input buffer overflow at
816 the receiving end of a UTF-8 connection.  Perl always generates the
817 shortest length UTF-8, and with warnings on (C<-w> or C<use
818 warnings;>) Perl will warn about non-shortest length UTF-8 (and other
819 malformations, too, such as the surrogates, which are not real
820 Unicode code points.)
821
822 =head2 Unicode in Perl on EBCDIC
823
824 The way Unicode is handled on EBCDIC platforms is still rather
825 experimental.  On such a platform, references to UTF-8 encoding in this
826 document and elsewhere should be read as meaning UTF-EBCDIC as
827 specified in Unicode Technical Report 16 unless ASCII vs EBCDIC issues
828 are specifically discussed. There is no C<utfebcdic> pragma or
829 ":utfebcdic" layer, rather, "utf8" and ":utf8" are re-used to mean
830 the platform's "natural" 8-bit encoding of Unicode. See L<perlebcdic>
831 for more discussion of the issues.
832
833 =head2 Locales
834
835 Usually locale settings and Unicode do not affect each other, but
836 there are a couple of exceptions:
837
838 =over 4
839
840 =item *
841
842 If your locale environment variables (LANGUAGE, LC_ALL, LC_CTYPE, LANG)
843 contain the strings 'UTF-8' or 'UTF8' (case-insensitive matching),
844 the default encoding of your STDIN, STDOUT, and STDERR, and of
845 B<any subsequent file open>, is UTF-8.
846
847 =item *
848
849 Perl tries really hard to work both with Unicode and the old byte
850 oriented world: most often this is nice, but sometimes this causes
851 problems.
852
853 =back
854
855 =head2 Using Unicode in XS
856
857 If you want to handle Perl Unicode in XS extensions, you may find
858 the following C APIs useful (see perlapi for details):
859
860 =over 4
861
862 =item *
863
864 DO_UTF8(sv) returns true if the UTF8 flag is on and the bytes pragma
865 is not in effect.  SvUTF8(sv) returns true is the UTF8 flag is on, the
866 bytes pragma is ignored.  The UTF8 flag being on does B<not> mean that
867 there are any characters of code points greater than 255 (or 127) in
868 the scalar, or that there even are any characters in the scalar.
869 What the UTF8 flag means is that the sequence of octets in the
870 representation of the scalar is the sequence of UTF-8 encoded
871 code points of the characters of a string.  The UTF8 flag being
872 off means that each octet in this representation encodes a single
873 character with codepoint 0..255 within the string.  Perl's Unicode
874 model is not to use UTF-8 until it's really necessary.
875
876 =item *
877
878 uvuni_to_utf8(buf, chr) writes a Unicode character code point into a
879 buffer encoding the code point as UTF-8, and returns a pointer
880 pointing after the UTF-8 bytes.
881
882 =item *
883
884 utf8_to_uvuni(buf, lenp) reads UTF-8 encoded bytes from a buffer and
885 returns the Unicode character code point (and optionally the length of
886 the UTF-8 byte sequence).
887
888 =item *
889
890 utf8_length(start, end) returns the length of the UTF-8 encoded buffer
891 in characters.  sv_len_utf8(sv) returns the length of the UTF-8 encoded
892 scalar.
893
894 =item *
895
896 sv_utf8_upgrade(sv) converts the string of the scalar to its UTF-8
897 encoded form.  sv_utf8_downgrade(sv) does the opposite (if possible).
898 sv_utf8_encode(sv) is like sv_utf8_upgrade but the UTF8 flag does not
899 get turned on.  sv_utf8_decode() does the opposite of sv_utf8_encode().
900 Note that none of these are to be used as general purpose encoding/decoding
901 interfaces: use Encode for that.  sv_utf8_upgrade() is affected by the
902 encoding pragma, but sv_utf8_downgrade() is not (since the encoding
903 pragma is designed to be a one-way street).
904
905 =item *
906
907 is_utf8_char(s) returns true if the pointer points to a valid UTF-8
908 character.
909
910 =item *
911
912 is_utf8_string(buf, len) returns true if the len bytes of the buffer
913 are valid UTF-8.
914
915 =item *
916
917 UTF8SKIP(buf) will return the number of bytes in the UTF-8 encoded
918 character in the buffer.  UNISKIP(chr) will return the number of bytes
919 required to UTF-8-encode the Unicode character code point.  UTF8SKIP()
920 is useful for example for iterating over the characters of a UTF-8
921 encoded buffer; UNISKIP() is useful for example in computing
922 the size required for a UTF-8 encoded buffer.
923
924 =item *
925
926 utf8_distance(a, b) will tell the distance in characters between the
927 two pointers pointing to the same UTF-8 encoded buffer.
928
929 =item *
930
931 utf8_hop(s, off) will return a pointer to an UTF-8 encoded buffer that
932 is C<off> (positive or negative) Unicode characters displaced from the
933 UTF-8 buffer C<s>.  Be careful not to overstep the buffer: utf8_hop()
934 will merrily run off the end or the beginning if told to do so.
935
936 =item *
937
938 pv_uni_display(dsv, spv, len, pvlim, flags) and sv_uni_display(dsv,
939 ssv, pvlim, flags) are useful for debug output of Unicode strings and
940 scalars.  By default they are useful only for debug: they display
941 B<all> characters as hexadecimal code points, but with the flags
942 UNI_DISPLAY_ISPRINT and UNI_DISPLAY_BACKSLASH you can make the output
943 more readable.
944
945 =item *
946
947 ibcmp_utf8(s1, pe1, u1, l1, u1, s2, pe2, l2, u2) can be used to
948 compare two strings case-insensitively in Unicode.
949 (For case-sensitive comparisons you can just use memEQ() and memNE()
950 as usual.)
951
952 =back
953
954 For more information, see L<perlapi>, and F<utf8.c> and F<utf8.h>
955 in the Perl source code distribution.
956
957 =head1 BUGS
958
959 Use of locales with Unicode data may lead to odd results.  Currently
960 there is some attempt to apply 8-bit locale info to characters in the
961 range 0..255, but this is demonstrably incorrect for locales that use
962 characters above that range when mapped into Unicode.  It will also
963 tend to run slower.  Use of locales with Unicode is discouraged.
964
965 Some functions are slower when working on UTF-8 encoded strings than
966 on byte encoded strings.  All functions that need to hop over
967 characters such as length(), substr() or index() can work B<much>
968 faster when the underlying data are byte-encoded. Witness the
969 following benchmark:
970
971   % perl -e '
972   use Benchmark;
973   use strict;
974   our $l = 10000;
975   our $u = our $b = "x" x $l;
976   substr($u,0,1) = "\x{100}";
977   timethese(-2,{
978   LENGTH_B => q{ length($b) },
979   LENGTH_U => q{ length($u) },
980   SUBSTR_B => q{ substr($b, $l/4, $l/2) },
981   SUBSTR_U => q{ substr($u, $l/4, $l/2) },
982   });
983   '
984   Benchmark: running LENGTH_B, LENGTH_U, SUBSTR_B, SUBSTR_U for at least 2 CPU seconds...
985     LENGTH_B:  2 wallclock secs ( 2.36 usr +  0.00 sys =  2.36 CPU) @ 5649983.05/s (n=13333960)
986     LENGTH_U:  2 wallclock secs ( 2.11 usr +  0.00 sys =  2.11 CPU) @ 12155.45/s (n=25648)
987     SUBSTR_B:  3 wallclock secs ( 2.16 usr +  0.00 sys =  2.16 CPU) @ 374480.09/s (n=808877)
988     SUBSTR_U:  2 wallclock secs ( 2.11 usr +  0.00 sys =  2.11 CPU) @ 6791.00/s (n=14329)
989
990 The numbers show an incredible slowness on long UTF-8 strings and you
991 should carefully avoid to use these functions within tight loops. For
992 example if you want to iterate over characters, it is infinitely
993 better to split into an array than to use substr, as the following
994 benchmark shows:
995
996   % perl -e '
997   use Benchmark;
998   use strict;
999   our $l = 10000;
1000   our $u = our $b = "x" x $l;
1001   substr($u,0,1) = "\x{100}";
1002   timethese(-5,{
1003   SPLIT_B => q{ for my $c (split //, $b){}  },
1004   SPLIT_U => q{ for my $c (split //, $u){}  },
1005   SUBSTR_B => q{ for my $i (0..length($b)-1){my $c = substr($b,$i,1);} },
1006   SUBSTR_U => q{ for my $i (0..length($u)-1){my $c = substr($u,$i,1);} },
1007   });
1008   '
1009   Benchmark: running SPLIT_B, SPLIT_U, SUBSTR_B, SUBSTR_U for at least 5 CPU seconds...
1010      SPLIT_B:  6 wallclock secs ( 5.29 usr +  0.00 sys =  5.29 CPU) @ 56.14/s (n=297)
1011      SPLIT_U:  5 wallclock secs ( 5.17 usr +  0.01 sys =  5.18 CPU) @ 55.21/s (n=286)
1012     SUBSTR_B:  5 wallclock secs ( 5.34 usr +  0.00 sys =  5.34 CPU) @ 123.22/s (n=658)
1013     SUBSTR_U:  7 wallclock secs ( 6.20 usr +  0.00 sys =  6.20 CPU) @  0.81/s (n=5)
1014
1015 You see, the algorithm based on substr() was faster with byte encoded
1016 data but it is pathologically slow with UTF-8 data.
1017
1018 =head1 SEE ALSO
1019
1020 L<perluniintro>, L<encoding>, L<Encode>, L<open>, L<utf8>, L<bytes>,
1021 L<perlretut>, L<perlvar/"${^WIDE_SYSTEM_CALLS}">
1022
1023 =cut