dd2a89622441d2d612a8591842d28b21a72095c6
[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 Unicode is used in hash keys, there is a subtle effect on the hashes.
141 The hash becomes "Unicode-sticky" so that keys retrieved from the hash
142 (either by %hash, each %hash, or keys %hash) will be in Unicode, not
143 in bytes, even when the keys were bytes went they "went in".  This
144 "stickiness" persists unless the hash is completely emptied, either by
145 using delete() or clearing the with undef() or assigning an empty list
146 to the hash.  Most of the time this difference is negligible, but
147 there are few places where it matters: for example the regular
148 expression character classes like C<\w> behave differently for
149 bytes and characters.
150
151 =item *
152
153 If an appropriate L<encoding> is specified, identifiers within the
154 Perl script may contain Unicode alphanumeric characters, including
155 ideographs.  (You are currently on your own when it comes to using the
156 canonical forms of characters--Perl doesn't (yet) attempt to
157 canonicalize variable names for you.)
158
159 =item *
160
161 Regular expressions match characters instead of bytes.  For instance,
162 "." matches a character instead of a byte.  (However, the C<\C> pattern
163 is provided to force a match a single byte ("C<char>" in C, hence C<\C>).)
164
165 =item *
166
167 Character classes in regular expressions match characters instead of
168 bytes, and match against the character properties specified in the
169 Unicode properties database.  So C<\w> can be used to match an
170 ideograph, for instance.
171
172 =item *
173
174 Named Unicode properties, scripts, and block ranges may be used like
175 character classes via the new C<\p{}> (matches property) and C<\P{}>
176 (doesn't match property) constructs. For instance, C<\p{Lu}> matches any
177 character with the Unicode "Lu" (Letter, uppercase) property, while
178 C<\p{M}> matches any character with a "M" (mark -- accents and such)
179 property. Single letter properties may omit the brackets, so that can be
180 written C<\pM> also. Many predefined properties are available, such
181 as C<\p{Mirrored}> and C<\p{Tibetan}>.
182
183 The official Unicode script and block names have spaces and dashes as
184 separators, but for convenience you can have dashes, spaces, and underbars
185 at every word division, and you need not care about correct casing. It is
186 recommended, however, that for consistency you use the following naming:
187 the official Unicode script, block, or property name (see below for the
188 additional rules that apply to block names), with whitespace and dashes
189 removed, and the words "uppercase-first-lowercase-rest". That is, "Latin-1
190 Supplement" becomes "Latin1Supplement".
191
192 You can also negate both C<\p{}> and C<\P{}> by introducing a caret
193 (^) between the first curly and the property name: C<\p{^Tamil}> is
194 equal to C<\P{Tamil}>.
195
196 Here are the basic Unicode General Category properties, followed by their
197 long form (you can use either, e.g. C<\p{Lu}> and C<\p{LowercaseLetter}>
198 are identical).
199
200     Short       Long
201
202     L           Letter
203     Lu          UppercaseLetter
204     Ll          LowercaseLetter
205     Lt          TitlecaseLetter
206     Lm          ModifierLetter
207     Lo          OtherLetter
208
209     M           Mark
210     Mn          NonspacingMark
211     Mc          SpacingMark
212     Me          EnclosingMark
213
214     N           Number
215     Nd          DecimalNumber
216     Nl          LetterNumber
217     No          OtherNumber
218
219     P           Punctuation
220     Pc          ConnectorPunctuation
221     Pd          DashPunctuation
222     Ps          OpenPunctuation
223     Pe          ClosePunctuation
224     Pi          InitialPunctuation
225                 (may behave like Ps or Pe depending on usage)
226     Pf          FinalPunctuation
227                 (may behave like Ps or Pe depending on usage)
228     Po          OtherPunctuation
229
230     S           Symbol
231     Sm          MathSymbol
232     Sc          CurrencySymbol
233     Sk          ModifierSymbol
234     So          OtherSymbol
235
236     Z           Separator
237     Zs          SpaceSeparator
238     Zl          LineSeparator
239     Zp          ParagraphSeparator
240
241     C           Other
242     Cc          Control
243     Cf          Format
244     Cs          Surrogate   (not usable)
245     Co          PrivateUse
246     Cn          Unassigned
247
248 The single-letter properties match all characters in any of the
249 two-letter sub-properties starting with the same letter.
250 There's also C<L&> which is an alias for C<Ll>, C<Lu>, and C<Lt>.
251
252 Because Perl hides the need for the user to understand the internal
253 representation of Unicode characters, it has no need to support the
254 somewhat messy concept of surrogates. Therefore, the C<Cs> property is not
255 supported.
256
257 Because scripts differ in their directionality (for example Hebrew is
258 written right to left), Unicode supplies these properties:
259
260     Property    Meaning
261
262     BidiL       Left-to-Right
263     BidiLRE     Left-to-Right Embedding
264     BidiLRO     Left-to-Right Override
265     BidiR       Right-to-Left
266     BidiAL      Right-to-Left Arabic
267     BidiRLE     Right-to-Left Embedding
268     BidiRLO     Right-to-Left Override
269     BidiPDF     Pop Directional Format
270     BidiEN      European Number
271     BidiES      European Number Separator
272     BidiET      European Number Terminator
273     BidiAN      Arabic Number
274     BidiCS      Common Number Separator
275     BidiNSM     Non-Spacing Mark
276     BidiBN      Boundary Neutral
277     BidiB       Paragraph Separator
278     BidiS       Segment Separator
279     BidiWS      Whitespace
280     BidiON      Other Neutrals
281
282 For example, C<\p{BidiR}> matches all characters that are normally
283 written right to left.
284
285 =back
286
287 =head2 Scripts
288
289 The scripts available via C<\p{...}> and C<\P{...}>, for example
290 C<\p{Latin}> or \p{Cyrillic>, are as follows:
291
292     Arabic
293     Armenian
294     Bengali
295     Bopomofo
296     CanadianAboriginal
297     Cherokee
298     Cyrillic
299     Deseret
300     Devanagari
301     Ethiopic
302     Georgian
303     Gothic
304     Greek
305     Gujarati
306     Gurmukhi
307     Han
308     Hangul
309     Hebrew
310     Hiragana
311     Inherited
312     Kannada
313     Katakana
314     Khmer
315     Lao
316     Latin
317     Malayalam
318     Mongolian
319     Myanmar
320     Ogham
321     OldItalic
322     Oriya
323     Runic
324     Sinhala
325     Syriac
326     Tamil
327     Telugu
328     Thaana
329     Thai
330     Tibetan
331     Yi
332
333 There are also extended property classes that supplement the basic
334 properties, defined by the F<PropList> Unicode database:
335
336     ASCII_Hex_Digit
337     BidiControl
338     Dash
339     Diacritic
340     Extender
341     HexDigit
342     Hyphen
343     Ideographic
344     JoinControl
345     NoncharacterCodePoint
346     OtherAlphabetic
347     OtherLowercase
348     OtherMath
349     OtherUppercase
350     QuotationMark
351     WhiteSpace
352
353 and further derived properties:
354
355     Alphabetic      Lu + Ll + Lt + Lm + Lo + OtherAlphabetic
356     Lowercase       Ll + OtherLowercase
357     Uppercase       Lu + OtherUppercase
358     Math            Sm + OtherMath
359
360     ID_Start        Lu + Ll + Lt + Lm + Lo + Nl
361     ID_Continue     ID_Start + Mn + Mc + Nd + Pc
362
363     Any             Any character
364     Assigned        Any non-Cn character (i.e. synonym for C<\P{Cn}>)
365     Unassigned      Synonym for C<\p{Cn}>
366     Common          Any character (or unassigned code point)
367                     not explicitly assigned to a script
368
369 For backward compatability, all properties mentioned so far may have C<Is>
370 prepended to their name (e.g. C<\P{IsLu}> is equal to C<\P{Lu}>).
371
372 =head2 Blocks
373
374 In addition to B<scripts>, Unicode also defines B<blocks> of characters.
375 The difference between scripts and blocks is that the scripts concept is
376 closer to natural languages, while the blocks concept is more an artificial
377 grouping based on groups of mostly 256 Unicode characters. For example, the
378 C<Latin> script contains letters from many blocks. On the other hand, the
379 C<Latin> script does not contain all the characters from those blocks. It
380 does not, for example, contain digits because digits are shared across many
381 scripts. Digits and other similar groups, like punctuation, are in a
382 category called C<Common>.
383
384 For more about scripts, see the UTR #24:
385
386    http://www.unicode.org/unicode/reports/tr24/
387
388 For more about blocks, see:
389
390    http://www.unicode.org/Public/UNIDATA/Blocks.txt
391
392 Blocks names are given with the C<In> prefix. For example, the
393 Katakana block is referenced via C<\p{InKatakana}>. The C<In>
394 prefix may be omitted if there is no nameing conflict with a script
395 or any other property, but it is recommended that C<In> always be used
396 to avoid confusion.
397
398 These block names are supported:
399
400    InAlphabeticPresentationForms
401    InArabicBlock
402    InArabicPresentationFormsA
403    InArabicPresentationFormsB
404    InArmenianBlock
405    InArrows
406    InBasicLatin
407    InBengaliBlock
408    InBlockElements
409    InBopomofoBlock
410    InBopomofoExtended
411    InBoxDrawing
412    InBraillePatterns
413    InByzantineMusicalSymbols
414    InCJKCompatibility
415    InCJKCompatibilityForms
416    InCJKCompatibilityIdeographs
417    InCJKCompatibilityIdeographsSupplement
418    InCJKRadicalsSupplement
419    InCJKSymbolsAndPunctuation
420    InCJKUnifiedIdeographs
421    InCJKUnifiedIdeographsExtensionA
422    InCJKUnifiedIdeographsExtensionB
423    InCherokeeBlock
424    InCombiningDiacriticalMarks
425    InCombiningHalfMarks
426    InCombiningMarksForSymbols
427    InControlPictures
428    InCurrencySymbols
429    InCyrillicBlock
430    InDeseretBlock
431    InDevanagariBlock
432    InDingbats
433    InEnclosedAlphanumerics
434    InEnclosedCJKLettersAndMonths
435    InEthiopicBlock
436    InGeneralPunctuation
437    InGeometricShapes
438    InGeorgianBlock
439    InGothicBlock
440    InGreekBlock
441    InGreekExtended
442    InGujaratiBlock
443    InGurmukhiBlock
444    InHalfwidthAndFullwidthForms
445    InHangulCompatibilityJamo
446    InHangulJamo
447    InHangulSyllables
448    InHebrewBlock
449    InHighPrivateUseSurrogates
450    InHighSurrogates
451    InHiraganaBlock
452    InIPAExtensions
453    InIdeographicDescriptionCharacters
454    InKanbun
455    InKangxiRadicals
456    InKannadaBlock
457    InKatakanaBlock
458    InKhmerBlock
459    InLaoBlock
460    InLatin1Supplement
461    InLatinExtendedAdditional
462    InLatinExtended-A
463    InLatinExtended-B
464    InLetterlikeSymbols
465    InLowSurrogates
466    InMalayalamBlock
467    InMathematicalAlphanumericSymbols
468    InMathematicalOperators
469    InMiscellaneousSymbols
470    InMiscellaneousTechnical
471    InMongolianBlock
472    InMusicalSymbols
473    InMyanmarBlock
474    InNumberForms
475    InOghamBlock
476    InOldItalicBlock
477    InOpticalCharacterRecognition
478    InOriyaBlock
479    InPrivateUse
480    InRunicBlock
481    InSinhalaBlock
482    InSmallFormVariants
483    InSpacingModifierLetters
484    InSpecials
485    InSuperscriptsAndSubscripts
486    InSyriacBlock
487    InTags
488    InTamilBlock
489    InTeluguBlock
490    InThaanaBlock
491    InThaiBlock
492    InTibetanBlock
493    InUnifiedCanadianAboriginalSyllabics
494    InYiRadicals
495    InYiSyllables
496
497 =over 4
498
499 =item *
500
501 The special pattern C<\X> matches any extended Unicode sequence
502 (a "combining character sequence" in Standardese), where the first
503 character is a base character and subsequent characters are mark
504 characters that apply to the base character.  It is equivalent to
505 C<(?:\PM\pM*)>.
506
507 =item *
508
509 The C<tr///> operator translates characters instead of bytes.  Note
510 that the C<tr///CU> functionality has been removed, as the interface
511 was a mistake.  For similar functionality see pack('U0', ...) and
512 pack('C0', ...).
513
514 =item *
515
516 Case translation operators use the Unicode case translation tables
517 when provided character input.  Note that C<uc()> (also known as C<\U>
518 in doublequoted strings) translates to uppercase, while C<ucfirst>
519 (also known as C<\u> in doublequoted strings) translates to titlecase
520 (for languages that make the distinction).  Naturally the
521 corresponding backslash sequences have the same semantics.
522
523 =item *
524
525 Most operators that deal with positions or lengths in the string will
526 automatically switch to using character positions, including
527 C<chop()>, C<substr()>, C<pos()>, C<index()>, C<rindex()>,
528 C<sprintf()>, C<write()>, and C<length()>.  Operators that
529 specifically don't switch include C<vec()>, C<pack()>, and
530 C<unpack()>.  Operators that really don't care include C<chomp()>, as
531 well as any other operator that treats a string as a bucket of bits,
532 such as C<sort()>, and the operators dealing with filenames.
533
534 =item *
535
536 The C<pack()>/C<unpack()> letters "C<c>" and "C<C>" do I<not> change,
537 since they're often used for byte-oriented formats.  (Again, think
538 "C<char>" in the C language.)  However, there is a new "C<U>" specifier
539 that will convert between Unicode characters and integers.
540
541 =item *
542
543 The C<chr()> and C<ord()> functions work on characters.  This is like
544 C<pack("U")> and C<unpack("U")>, not like C<pack("C")> and
545 C<unpack("C")>.  In fact, the latter are how you now emulate
546 byte-oriented C<chr()> and C<ord()> for Unicode strings.
547 (Note that this reveals the internal encoding of Unicode strings,
548 which is not something one normally needs to care about at all.)
549
550 =item *
551
552 The bit string operators C<& | ^ ~> can operate on character data.
553 However, for backward compatibility reasons (bit string operations
554 when the characters all are less than 256 in ordinal value) one should
555 not mix C<~> (the bit complement) and characters both less than 256 and
556 equal or greater than 256.  Most importantly, the DeMorgan's laws
557 (C<~($x|$y) eq ~$x&~$y>, C<~($x&$y) eq ~$x|~$y>) won't hold.
558 Another way to look at this is that the complement cannot return
559 B<both> the 8-bit (byte) wide bit complement B<and> the full character
560 wide bit complement.
561
562 =item *
563
564 lc(), uc(), lcfirst(), and ucfirst() work for the following cases:
565
566 =over 8
567
568 =item *
569
570 the case mapping is from a single Unicode character to another
571 single Unicode character
572
573 =item *
574
575 the case mapping is from a single Unicode character to more
576 than one Unicode character
577
578 =back
579
580 What doesn't yet work are the following cases:
581
582 =over 8
583
584 =item *
585
586 the "final sigma" (Greek)
587
588 =item *
589
590 anything to with locales (Lithuanian, Turkish, Azeri)
591
592 =back
593
594 See the Unicode Technical Report #21, Case Mappings, for more details.
595
596 =item *
597
598 And finally, C<scalar reverse()> reverses by character rather than by byte.
599
600 =back
601
602 =head2 Character encodings for input and output
603
604 See L<Encode>.
605
606 =head2 Unicode Regular Expression Support Level
607
608 The following list of Unicode regular expression support describes
609 feature by feature the Unicode support implemented in Perl as of Perl
610 5.8.0.  The "Level N" and the section numbers refer to the Unicode
611 Technical Report 18, "Unicode Regular Expression Guidelines".
612
613 =over 4
614
615 =item *
616
617 Level 1 - Basic Unicode Support
618
619         2.1 Hex Notation                        - done          [1]
620             Named Notation                      - done          [2]
621         2.2 Categories                          - done          [3][4]
622         2.3 Subtraction                         - MISSING       [5][6]
623         2.4 Simple Word Boundaries              - done          [7]
624         2.5 Simple Loose Matches                - done          [8]
625         2.6 End of Line                         - MISSING       [9][10]
626
627         [ 1] \x{...}
628         [ 2] \N{...}
629         [ 3] . \p{...} \P{...}
630         [ 4] now scripts (see UTR#24 Script Names) in addition to blocks
631         [ 5] have negation
632         [ 6] can use look-ahead to emulate subtraction (*)
633         [ 7] include Letters in word characters
634         [ 8] note that perl does Full casefolding in matching, not Simple:
635              for example U+1F88 is equivalent with U+1F000 U+03B9,
636              not with 1F80.  This difference matters for certain Greek
637              capital letters with certain modifiers: the Full casefolding
638              decomposes the letter, while the Simple casefolding would map
639              it to a single character.
640         [ 9] see UTR#13 Unicode Newline Guidelines
641         [10] should do ^ and $ also on \x{85}, \x{2028} and \x{2029})
642              (should also affect <>, $., and script line numbers)
643              (the \x{85}, \x{2028} and \x{2029} do match \s)
644
645 (*) You can mimic class subtraction using lookahead.
646 For example, what TR18 might write as
647
648     [{Greek}-[{UNASSIGNED}]]
649
650 in Perl can be written as:
651
652     (?!\p{Unassigned})\p{InGreek}
653     (?=\p{Assigned})\p{InGreek}
654
655 But in this particular example, you probably really want
656
657     \p{Greek}
658
659 which will match assigned characters known to be part of the Greek script.
660
661 =item *
662
663 Level 2 - Extended Unicode Support
664
665         3.1 Surrogates                          - MISSING
666         3.2 Canonical Equivalents               - MISSING       [11][12]
667         3.3 Locale-Independent Graphemes        - MISSING       [13]
668         3.4 Locale-Independent Words            - MISSING       [14]
669         3.5 Locale-Independent Loose Matches    - MISSING       [15]
670
671         [11] see UTR#15 Unicode Normalization
672         [12] have Unicode::Normalize but not integrated to regexes
673         [13] have \X but at this level . should equal that
674         [14] need three classes, not just \w and \W
675         [15] see UTR#21 Case Mappings
676
677 =item *
678
679 Level 3 - Locale-Sensitive Support
680
681         4.1 Locale-Dependent Categories         - MISSING
682         4.2 Locale-Dependent Graphemes          - MISSING       [16][17]
683         4.3 Locale-Dependent Words              - MISSING
684         4.4 Locale-Dependent Loose Matches      - MISSING
685         4.5 Locale-Dependent Ranges             - MISSING
686
687         [16] see UTR#10 Unicode Collation Algorithms
688         [17] have Unicode::Collate but not integrated to regexes
689
690 =back
691
692 =head2 Unicode Encodings
693
694 Unicode characters are assigned to I<code points> which are abstract
695 numbers.  To use these numbers various encodings are needed.
696
697 =over 4
698
699 =item *
700
701 UTF-8
702
703 UTF-8 is a variable-length (1 to 6 bytes, current character allocations
704 require 4 bytes), byteorder independent encoding. For ASCII, UTF-8 is
705 transparent (and we really do mean 7-bit ASCII, not another 8-bit encoding).
706
707 The following table is from Unicode 3.2.
708
709  Code Points            1st Byte  2nd Byte  3rd Byte  4th Byte
710
711    U+0000..U+007F       00..7F
712    U+0080..U+07FF       C2..DF    80..BF
713    U+0800..U+0FFF       E0        A0..BF    80..BF  
714    U+1000..U+CFFF       E1..EC    80..BF    80..BF  
715    U+D000..U+D7FF       ED        80..9F    80..BF  
716    U+D800..U+DFFF       ******* ill-formed *******
717    U+E000..U+FFFF       EE..EF    80..BF    80..BF  
718   U+10000..U+3FFFF      F0        90..BF    80..BF    80..BF
719   U+40000..U+FFFFF      F1..F3    80..BF    80..BF    80..BF
720  U+100000..U+10FFFF     F4        80..8F    80..BF    80..BF
721
722 Note the A0..BF in U+0800..U+0FFF, the 80..9F in U+D000...U+D7FF,
723 the 90..BF in U+10000..U+3FFFF, and the 80...8F in U+100000..U+10FFFF.
724 Or, another way to look at it, as bits:
725
726  Code Points                    1st Byte   2nd Byte  3rd Byte  4th Byte
727
728                     0aaaaaaa     0aaaaaaa
729             00000bbbbbaaaaaa     110bbbbb  10aaaaaa
730             ccccbbbbbbaaaaaa     1110cccc  10bbbbbb  10aaaaaa
731   00000dddccccccbbbbbbaaaaaa     11110ddd  10cccccc  10bbbbbb  10aaaaaa
732
733 As you can see, the continuation bytes all begin with C<10>, and the
734 leading bits of the start byte tell how many bytes the are in the
735 encoded character.
736
737 =item *
738
739 UTF-EBCDIC
740
741 Like UTF-8, but EBCDIC-safe, as UTF-8 is ASCII-safe.
742
743 =item *
744
745 UTF-16, UTF-16BE, UTF16-LE, Surrogates, and BOMs (Byte Order Marks)
746
747 (The followings items are mostly for reference, Perl doesn't
748 use them internally.)
749
750 UTF-16 is a 2 or 4 byte encoding.  The Unicode code points
751 0x0000..0xFFFF are stored in two 16-bit units, and the code points
752 0x010000..0x10FFFF in two 16-bit units.  The latter case is
753 using I<surrogates>, the first 16-bit unit being the I<high
754 surrogate>, and the second being the I<low surrogate>.
755
756 Surrogates are code points set aside to encode the 0x01000..0x10FFFF
757 range of Unicode code points in pairs of 16-bit units.  The I<high
758 surrogates> are the range 0xD800..0xDBFF, and the I<low surrogates>
759 are the range 0xDC00..0xDFFFF.  The surrogate encoding is
760
761         $hi = ($uni - 0x10000) / 0x400 + 0xD800;
762         $lo = ($uni - 0x10000) % 0x400 + 0xDC00;
763
764 and the decoding is
765
766         $uni = 0x10000 + ($hi - 0xD8000) * 0x400 + ($lo - 0xDC00);
767
768 If you try to generate surrogates (for example by using chr()), you
769 will get a warning if warnings are turned on (C<-w> or C<use
770 warnings;>) because those code points are not valid for a Unicode
771 character.
772
773 Because of the 16-bitness, UTF-16 is byteorder dependent.  UTF-16
774 itself can be used for in-memory computations, but if storage or
775 transfer is required, either UTF-16BE (Big Endian) or UTF-16LE
776 (Little Endian) must be chosen.
777
778 This introduces another problem: what if you just know that your data
779 is UTF-16, but you don't know which endianness?  Byte Order Marks
780 (BOMs) are a solution to this.  A special character has been reserved
781 in Unicode to function as a byte order marker: the character with the
782 code point 0xFEFF is the BOM.
783
784 The trick is that if you read a BOM, you will know the byte order,
785 since if it was written on a big endian platform, you will read the
786 bytes 0xFE 0xFF, but if it was written on a little endian platform,
787 you will read the bytes 0xFF 0xFE.  (And if the originating platform
788 was writing in UTF-8, you will read the bytes 0xEF 0xBB 0xBF.)
789
790 The way this trick works is that the character with the code point
791 0xFFFE is guaranteed not to be a valid Unicode character, so the
792 sequence of bytes 0xFF 0xFE is unambiguously "BOM, represented in
793 little-endian format" and cannot be "0xFFFE, represented in big-endian
794 format".
795
796 =item *
797
798 UTF-32, UTF-32BE, UTF32-LE
799
800 The UTF-32 family is pretty much like the UTF-16 family, expect that
801 the units are 32-bit, and therefore the surrogate scheme is not
802 needed.  The BOM signatures will be 0x00 0x00 0xFE 0xFF for BE and
803 0xFF 0xFE 0x00 0x00 for LE.
804
805 =item *
806
807 UCS-2, UCS-4
808
809 Encodings defined by the ISO 10646 standard.  UCS-2 is a 16-bit
810 encoding, UCS-4 is a 32-bit encoding.  Unlike UTF-16, UCS-2
811 is not extensible beyond 0xFFFF, because it does not use surrogates.
812
813 =item *
814
815 UTF-7
816
817 A seven-bit safe (non-eight-bit) encoding, useful if the
818 transport/storage is not eight-bit safe.  Defined by RFC 2152.
819
820 =back
821
822 =head2 Security Implications of Malformed UTF-8
823
824 Unfortunately, the specification of UTF-8 leaves some room for
825 interpretation of how many bytes of encoded output one should generate
826 from one input Unicode character.  Strictly speaking, one is supposed
827 to always generate the shortest possible sequence of UTF-8 bytes,
828 because otherwise there is potential for input buffer overflow at
829 the receiving end of a UTF-8 connection.  Perl always generates the
830 shortest length UTF-8, and with warnings on (C<-w> or C<use
831 warnings;>) Perl will warn about non-shortest length UTF-8 (and other
832 malformations, too, such as the surrogates, which are not real
833 Unicode code points.)
834
835 =head2 Unicode in Perl on EBCDIC
836
837 The way Unicode is handled on EBCDIC platforms is still rather
838 experimental.  On such a platform, references to UTF-8 encoding in this
839 document and elsewhere should be read as meaning UTF-EBCDIC as
840 specified in Unicode Technical Report 16 unless ASCII vs EBCDIC issues
841 are specifically discussed. There is no C<utfebcdic> pragma or
842 ":utfebcdic" layer, rather, "utf8" and ":utf8" are re-used to mean
843 the platform's "natural" 8-bit encoding of Unicode. See L<perlebcdic>
844 for more discussion of the issues.
845
846 =head2 Locales
847
848 Usually locale settings and Unicode do not affect each other, but
849 there are a couple of exceptions:
850
851 =over 4
852
853 =item *
854
855 If your locale environment variables (LANGUAGE, LC_ALL, LC_CTYPE, LANG)
856 contain the strings 'UTF-8' or 'UTF8' (case-insensitive matching),
857 the default encoding of your STDIN, STDOUT, and STDERR, and of
858 B<any subsequent file open>, is UTF-8.
859
860 =item *
861
862 Perl tries really hard to work both with Unicode and the old byte
863 oriented world: most often this is nice, but sometimes this causes
864 problems.
865
866 =back
867
868 =head2 Using Unicode in XS
869
870 If you want to handle Perl Unicode in XS extensions, you may find
871 the following C APIs useful (see perlapi for details):
872
873 =over 4
874
875 =item *
876
877 DO_UTF8(sv) returns true if the UTF8 flag is on and the bytes pragma
878 is not in effect.  SvUTF8(sv) returns true is the UTF8 flag is on, the
879 bytes pragma is ignored.  The UTF8 flag being on does B<not> mean that
880 there are any characters of code points greater than 255 (or 127) in
881 the scalar, or that there even are any characters in the scalar.
882 What the UTF8 flag means is that the sequence of octets in the
883 representation of the scalar is the sequence of UTF-8 encoded
884 code points of the characters of a string.  The UTF8 flag being
885 off means that each octet in this representation encodes a single
886 character with codepoint 0..255 within the string.  Perl's Unicode
887 model is not to use UTF-8 until it's really necessary.
888
889 =item *
890
891 uvuni_to_utf8(buf, chr) writes a Unicode character code point into a
892 buffer encoding the code point as UTF-8, and returns a pointer
893 pointing after the UTF-8 bytes.
894
895 =item *
896
897 utf8_to_uvuni(buf, lenp) reads UTF-8 encoded bytes from a buffer and
898 returns the Unicode character code point (and optionally the length of
899 the UTF-8 byte sequence).
900
901 =item *
902
903 utf8_length(start, end) returns the length of the UTF-8 encoded buffer
904 in characters.  sv_len_utf8(sv) returns the length of the UTF-8 encoded
905 scalar.
906
907 =item *
908
909 sv_utf8_upgrade(sv) converts the string of the scalar to its UTF-8
910 encoded form.  sv_utf8_downgrade(sv) does the opposite (if possible).
911 sv_utf8_encode(sv) is like sv_utf8_upgrade but the UTF8 flag does not
912 get turned on.  sv_utf8_decode() does the opposite of sv_utf8_encode().
913 Note that none of these are to be used as general purpose encoding/decoding
914 interfaces: use Encode for that.  sv_utf8_upgrade() is affected by the
915 encoding pragma, but sv_utf8_downgrade() is not (since the encoding
916 pragma is designed to be a one-way street).
917
918 =item *
919
920 is_utf8_char(s) returns true if the pointer points to a valid UTF-8
921 character.
922
923 =item *
924
925 is_utf8_string(buf, len) returns true if the len bytes of the buffer
926 are valid UTF-8.
927
928 =item *
929
930 UTF8SKIP(buf) will return the number of bytes in the UTF-8 encoded
931 character in the buffer.  UNISKIP(chr) will return the number of bytes
932 required to UTF-8-encode the Unicode character code point.  UTF8SKIP()
933 is useful for example for iterating over the characters of a UTF-8
934 encoded buffer; UNISKIP() is useful for example in computing
935 the size required for a UTF-8 encoded buffer.
936
937 =item *
938
939 utf8_distance(a, b) will tell the distance in characters between the
940 two pointers pointing to the same UTF-8 encoded buffer.
941
942 =item *
943
944 utf8_hop(s, off) will return a pointer to an UTF-8 encoded buffer that
945 is C<off> (positive or negative) Unicode characters displaced from the
946 UTF-8 buffer C<s>.  Be careful not to overstep the buffer: utf8_hop()
947 will merrily run off the end or the beginning if told to do so.
948
949 =item *
950
951 pv_uni_display(dsv, spv, len, pvlim, flags) and sv_uni_display(dsv,
952 ssv, pvlim, flags) are useful for debug output of Unicode strings and
953 scalars.  By default they are useful only for debug: they display
954 B<all> characters as hexadecimal code points, but with the flags
955 UNI_DISPLAY_ISPRINT and UNI_DISPLAY_BACKSLASH you can make the output
956 more readable.
957
958 =item *
959
960 ibcmp_utf8(s1, pe1, u1, l1, u1, s2, pe2, l2, u2) can be used to
961 compare two strings case-insensitively in Unicode.
962 (For case-sensitive comparisons you can just use memEQ() and memNE()
963 as usual.)
964
965 =back
966
967 For more information, see L<perlapi>, and F<utf8.c> and F<utf8.h>
968 in the Perl source code distribution.
969
970 =head1 BUGS
971
972 Use of locales with Unicode data may lead to odd results.  Currently
973 there is some attempt to apply 8-bit locale info to characters in the
974 range 0..255, but this is demonstrably incorrect for locales that use
975 characters above that range when mapped into Unicode.  It will also
976 tend to run slower.  Use of locales with Unicode is discouraged.
977
978 Some functions are slower when working on UTF-8 encoded strings than
979 on byte encoded strings.  All functions that need to hop over
980 characters such as length(), substr() or index() can work B<much>
981 faster when the underlying data are byte-encoded. Witness the
982 following benchmark:
983
984   % perl -e '
985   use Benchmark;
986   use strict;
987   our $l = 10000;
988   our $u = our $b = "x" x $l;
989   substr($u,0,1) = "\x{100}";
990   timethese(-2,{
991   LENGTH_B => q{ length($b) },
992   LENGTH_U => q{ length($u) },
993   SUBSTR_B => q{ substr($b, $l/4, $l/2) },
994   SUBSTR_U => q{ substr($u, $l/4, $l/2) },
995   });
996   '
997   Benchmark: running LENGTH_B, LENGTH_U, SUBSTR_B, SUBSTR_U for at least 2 CPU seconds...
998     LENGTH_B:  2 wallclock secs ( 2.36 usr +  0.00 sys =  2.36 CPU) @ 5649983.05/s (n=13333960)
999     LENGTH_U:  2 wallclock secs ( 2.11 usr +  0.00 sys =  2.11 CPU) @ 12155.45/s (n=25648)
1000     SUBSTR_B:  3 wallclock secs ( 2.16 usr +  0.00 sys =  2.16 CPU) @ 374480.09/s (n=808877)
1001     SUBSTR_U:  2 wallclock secs ( 2.11 usr +  0.00 sys =  2.11 CPU) @ 6791.00/s (n=14329)
1002
1003 The numbers show an incredible slowness on long UTF-8 strings and you
1004 should carefully avoid to use these functions within tight loops. For
1005 example if you want to iterate over characters, it is infinitely
1006 better to split into an array than to use substr, as the following
1007 benchmark shows:
1008
1009   % perl -e '
1010   use Benchmark;
1011   use strict;
1012   our $l = 10000;
1013   our $u = our $b = "x" x $l;
1014   substr($u,0,1) = "\x{100}";
1015   timethese(-5,{
1016   SPLIT_B => q{ for my $c (split //, $b){}  },
1017   SPLIT_U => q{ for my $c (split //, $u){}  },
1018   SUBSTR_B => q{ for my $i (0..length($b)-1){my $c = substr($b,$i,1);} },
1019   SUBSTR_U => q{ for my $i (0..length($u)-1){my $c = substr($u,$i,1);} },
1020   });
1021   '
1022   Benchmark: running SPLIT_B, SPLIT_U, SUBSTR_B, SUBSTR_U for at least 5 CPU seconds...
1023      SPLIT_B:  6 wallclock secs ( 5.29 usr +  0.00 sys =  5.29 CPU) @ 56.14/s (n=297)
1024      SPLIT_U:  5 wallclock secs ( 5.17 usr +  0.01 sys =  5.18 CPU) @ 55.21/s (n=286)
1025     SUBSTR_B:  5 wallclock secs ( 5.34 usr +  0.00 sys =  5.34 CPU) @ 123.22/s (n=658)
1026     SUBSTR_U:  7 wallclock secs ( 6.20 usr +  0.00 sys =  6.20 CPU) @  0.81/s (n=5)
1027
1028 You see, the algorithm based on substr() was faster with byte encoded
1029 data but it is pathologically slow with UTF-8 data.
1030
1031 =head1 SEE ALSO
1032
1033 L<perluniintro>, L<encoding>, L<Encode>, L<open>, L<utf8>, L<bytes>,
1034 L<perlretut>, L<perlvar/"${^WIDE_SYSTEM_CALLS}">
1035
1036 =cut