プログラミングと開発

文字列長の曖昧さ

Unicodeの文字列の「長さ」は単位によって異なります:コード単位(JavaScript .length)・コードポイント(Python len())・書記素クラスター。👨‍👩‍👧‍👦 = 7コードポイント、1書記素。

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What Is String Length and Why Is It Complicated?

Asking "how long is this string?" seems simple but has multiple valid answers depending on what you mean by "length":

  1. Bytes: How many bytes does the encoded string occupy?
  2. Code units: How many code units in the string's internal encoding (UTF-16, UTF-8)?
  3. Code points: How many Unicode code points (scalar values) does the string contain?
  4. Grapheme clusters: How many user-perceived characters (glyphs the user would call "one letter") does the string contain?

These four counts can all be different for the same string.

A Concrete Example

Consider the string "café" followed by a family emoji "👨‍👩‍👧":

import unicodedata

s = "café"
# c-a-f-e+combining-accent OR c-a-f-é (precomposed)
# Decomposed NFC vs NFD matters here

nfc = unicodedata.normalize("NFC", "café")   # 4 code points
nfd = unicodedata.normalize("NFD", "café")   # 5 code points (e + combining acute)

len(nfc)  # 4
len(nfd)  # 5

# Family emoji: man + ZWJ + woman + ZWJ + girl = 8 code points, 1 grapheme
family = "👨‍👩‍👧"
len(family)   # 8 (code points: 3 emoji + 2 ZWJ)
const family = "👨‍👩‍👧";
family.length;          // 8 (UTF-16 code units: surrogates + ZWJ)
[...family].length;     // 8 (code points — spread operator)

// True grapheme count requires Intl.Segmenter (ES2022)
const segmenter = new Intl.Segmenter();
[...segmenter.segment(family)].length;  // 1 (one grapheme cluster!)

Byte Length

Byte length depends on the encoding:

s = "Hello, 世界 🌍"

len(s.encode("utf-8"))    # 19 bytes
len(s.encode("utf-16"))   # 24 bytes (with BOM: 26)
len(s.encode("utf-32"))   # 44 bytes (with BOM: 48)

For database column sizing (e.g., VARCHAR(100) in PostgreSQL with UTF-8), the limit is in bytes. A 100-character CJK string needs up to 300 bytes in UTF-8.

Grapheme Cluster Length

A grapheme cluster is what a user perceives as a single character. It may span multiple code points:

  • Precomposed vs. decomposed: é can be one code point (U+00E9) or two (e + U+0301).
  • Emoji sequences: 👨‍👩‍👧 = 3 base emoji + 2 ZWJ = 8 code points → 1 grapheme.
  • Flag emoji: 🇺🇸 = 2 regional indicator letters → 1 grapheme.
  • Keycap sequences: 1️⃣ = digit + VS16 + combining enclosing keycap → 1 grapheme.
# Python: grapheme cluster length
# Standard library has no built-in grapheme segmenter
# Use the 'grapheme' package
import grapheme

grapheme.length("👨‍👩‍👧")    # 1
grapheme.length("café")      # 4 (NFC) or 4 (NFD renders as 4 visible chars)
grapheme.length("🇺🇸")       # 1
grapheme.length("e\u0301")   # 1 (e + combining accent = 1 grapheme)

Database Implications

PostgreSQL char_length() counts code points; octet_length() counts bytes:

SELECT
  char_length('café'),           -- 4 (code points)
  octet_length('café'),          -- 5 (UTF-8 bytes: é = 2 bytes)
  length('café'),                 -- alias for char_length in text context
  char_length('👨‍👩‍👧'),     -- 8 (code points)
  octet_length('👨‍👩‍👧');    -- 25 (UTF-8 bytes)

Quick Facts

Measure Python JavaScript Notes
Code points len(s) [...s].length Unicode scalar values
UTF-16 units len(s.encode("utf-16-le")) // 2 s.length JS native unit
UTF-8 bytes len(s.encode("utf-8")) new TextEncoder().encode(s).length
Graphemes grapheme.length(s) (package) [...new Intl.Segmenter().segment(s)].length User-perceived chars

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Unicode エスケープシーケンス

ソースコードでUnicode文字を表す構文。言語によって異なります:\u2713(Python/Java/JS)・\u{2713}(JS/Ruby/Rust)・\U00012345(Python/C)。

Unicode 正規表現

Unicodeプロパティを使う正規表現パターン:\p{L}(任意の文字)・\p{Script=Greek}(ギリシャ語スクリプト)・\p{Emoji}。言語や正規表現エンジンによってサポートが異なります。

エンコーディング / デコーディング

エンコーディングは文字をバイトに変換し(str.encode('utf-8'))、デコーディングはバイトを文字に変換します(bytes.decode('utf-8'))。正しく行えば文字化けを防げます。

サロゲートペア

UTF-16で補助文字をエンコードするために使われる2つの16ビットコード単位(上位サロゲートU+D800〜U+DBFF + 下位サロゲートU+DC00〜U+DFFF)。😀 = D83D DE00。

ヌル文字

U+0000(NUL)。最初のUnicode/ASCII文字で、C/C++では文字列ターミネータとして使われます。セキュリティリスク:ヌルバイト挿入は脆弱なシステムで文字列を切り捨てる可能性があります。

不可視文字

目に見えるグリフを持たない文字:空白・ゼロ幅文字・制御文字・書式文字。スプーフィングやテキスト密輸などのセキュリティ問題を引き起こす可能性があります。

文字列

プログラミング言語における文字のシーケンス。内部表現はさまざまです:UTF-8(Go・Rust・新しいPython)・UTF-16(Java・JavaScript・C#)・UTF-32(Python)。