Unicode Support in Lazarus/ru

│ English (en) │ 日本語 (ja) │ русский (ru) │

Введение

Здесь описывается поддержка Unicode в «программах» Lazarus (консольных или серверных, без графического интерфейса) и «приложениях» (GUI с использованием LCL) при использовании особенностей FPC 3.0+.

Решение является кросс-платформенным и использует кодировку UTF-8, которая отличается от UTF-16 Delphi, но вы можете написать код, полностью совместимый с Delphi на уровне исходного кода, запомнив лишь несколько правил.

Поддержка Unicode включается автоматически для приложений LCL начиная с Lazarus 1.6.0 при компиляции с FPC 3.0+.

Старый метод поддержки UTF-8 в LCL при использовании FPC версий до 2.6.4 включительно, описан здесь: LCL Unicode Support

RTL с кодовой страницей UTF-8 по умолчанию

По умолчанию RTL использует системную кодовую страницу для AnsiStrings (в таких операциях, как например FileExists и TStringList.LoadFromFile). Под Windows это не-Unicode кодировка, поэтому могут использоваться только символы из текущей языковой группы (не более 256 символов). LCL, с другой стороны, работает с кодировкой UTF-8, охватывающей весь диапазон Unicode. Под Linux и Mac OS X UTF-8 обычно является системной кодовой страницей, и здесь RTL использует по умолчанию CP_UTF8.

FPC, начиная с версии 3.0, обеспечивает API для изменения кодовой страницы RTL по умолчанию на другое значение. Lazarus (конкретно пакет LazUtils) использует данный API и изменяет кодовую страницу RTL по умолчанию на UTF-8 (CP_UTF8). Это означает, что пользователи Windows также могут теперь использовать строки UTF-8 в RTL.

• Например, FileExists и StringList.LoadFromFile(Filename) теперь имеют полную поддержку Unicode. См. Полный перечень функций, которые полносттью поддерживают Unicode, здесь:

RTL changes

• AnsiToUTF8, UTF8ToAnsi, SysToUTF8, UTF8ToSys не работают (не изменяют передаваемых данных). Эти функции обычно использовались для упомянутых выше функций RTL, которые больше не нуждаются в преобразованиях. Относящееся к функциям WinAPI, см ниже.
• Многочисленные вызовы UTF8Encode и UTF8Decode больше не требуются, потому что такие действия при присваивании значений UnicodeString переменным типа String и наоборот компилятор делает автоматически.
• При работе с WinAPI необходимо использовать "W"-функции или пользоваться функциями UTF8ToWinCP и WinCPToUTF8. То же верно для библиотек, которые до сих пор используют Ansi WinAPI функции. Например, в FPC 3.0 и более ранних версиях в этом нуждается unit registry.
• "String" и "UTF8String" — различные типы. Если вы присваиваете значение String переменной типа UTF8String, компилятор добавляет код для проверки совпадения кодировок. Это будет стоить дополнительного времени исполнения и увеличит размер кода. Просто используйте String вместо UTF8String.
• Консоль Windows использует кодировку, которая может отличаться от системной (в случае русского языка это всегда именно так). writeln в FPC 3.0+ автоматически преобразует строки UTF-8 в кодовую страницу консоли. Некоторые консольные программы Windows ожидают на входе строки в кодировке консоли и результаты своей работы также выдают в кодовой странице консоли. Для соответствующего преобразования можно использовать функции UTF8ToConsole и ConsoleToUTF8.

Дополнительная информация о новинках поддержки Unicode в FPC: FPC Unicode support

Использование

Следуйте простым правилам:

• Используйте как обычно тип "String" вместо UTF8String или UnicodeString.
• Всегда присваивайте константу переменной типа String.
• Используйте тип UnicodeString явно для вызовов API, когда это необходимо.

Эти правила делают большую часть кода уже совместимым с Delphi при использовании настроек проекта по умолчанию.

Применение в Lazarus

Новый режим включается автоматически при компиляции FPC 3.0+. Это поведение может быть отключено директивой компиляции -dDisableUTF8RTL, детали см. на странице Lazarus with FPC3.0 without UTF-8 mode.

Если вы используете строковые литералы в новом режиме, ваши исходники всегда должны быть в кодировке UTF-8. Однако, ключ -FcUTF8 на самом деле обычно не требуется. Дополнительные сведения приведены ниже, в разделе "Строковые литералы".

Что же на самом деле происходит в новом режиме? В секции предварительной инициализации вызываются две FPC функции, устанавливающие кодировку строк по умолчанию в исполняющих библиотеках FPC в UTF-8 :

 SetMultiByteConversionCodePage(CP_UTF8);
 SetMultiByteRTLFileSystemCodePage(CP_UTF8);

Кроме того, функции UTF8...() из LazUTF8 (LazUtils) устанавливаются в качестве функций обратного вызова для функций RTL, имена которых начинаются с Ansi...().

Использование UTF-8 в программах без LCL

В не LCL-проекте добавьте зависимость для пакета LazUtils. Затем добавьте модуль LazUTF8 в секцию uses основного файла программы. Он должен быть в начале, сразу после критических менеджеров памяти и многопоточности (например, cmem, heaptrc, cthreads).

Вызов функций API, которые используют WideString или UnicodeString

Если тип параметра WideString или UnicodeString, вы можете просто передать ему строку. Компилятор преобразует данные автоматически. Появится предупреждение о преобразовании из AnsiString в UnicodeString, которое можно либо проигнорировать, либо подавить, приведя тип String к UnicodeString.

Переменная S в приведенных ниже примерах определяется как String, что здесь означает AnsiString.

procedure ApiCall(aParam: UnicodeString);  // Определение
 ...
ApiCall(S);                // вызов со строкой S, игнорируя предупреждение.
ApiCall(UnicodeString(S)); // вызов со строкой S, подавляя предупреждение (приведение String к UnicodeString).

Когда тип параметра является указателем PWideChar, вам нужна временная переменная UnicodeString. Присвойте ей свою строку. Затем компилятор преобразует эти данные. Затем введите временную переменную в PWideChar.

procedure ApiCallP(aParamP: PWideChar);  // Определение
 ...
var Tmp: UnicodeString;   // Временная переменная
 ...
Tmp := S;                 // Присваиваем String -> UnicodeString.
ApiCallP(PWideChar(Tmp)); // Вызов переменной temp, приведение к указателю

  Примечание: в обоих случаях код совместим с Delphi. Это означает, что вы можете скопировать/вставить его в Delphi, и он сработает на 100% правильно. В Delphi String проецируется в UnicodeString.

Типичным случаем является вызов Windows API. Только должны вызываться их версии "W", потому что они поддерживают Unicode. Обычно используйте UnicodeString также с Windows API. WideString необходим только при программировании COM/OLE, где ОС заботится об управлении памятью.

Чтение / запись текстового файла с кодовой страницей Windows

Это не совместимо ни с Delphi, ни с прежним кодом Lazarus. На практике вы должны инкапсулировать код, связанный с системной кодовой страницей, и преобразовать данные в UTF-8 как можно быстрее.

Либо используйте RawByteString и сделайте явное преобразование...

uses ... , LConvEncoding;
 ...
var
  StrIn: RawByteString;
  StrOut: String;
 ...
StrOut := CP1252ToUTF8(StrIn,true);  // Использует фиксированную кодовую страницу
// или
StrOut := WinCPToUTF8(StrIn,true);  // Использует системную кодовую страницу на этом конкретном компьютере

... или установите правильную кодовую страницу для существующей строки

var
  StrIn: String;
 ...
SetCodePage(RawByteString(StrIn), 1252, false);  // Фиксированная 1252 (или Windows.GetACP())

  Примечание: в строковой переменной должен быть какой-то текст. Пустая строка на самом деле является указателем Nil, и вы не можете установить ее кодовую страницу.

Windows.GetACP() возвращает системную кодовую страницу Windows.

Код, который очень сильно зависит от кодовой страницы Windows

Существует «план B» для кода, который очень сильно зависит от системной кодовой страницы Windows или должен записываться в консоль Windows за пределами кодовой страницы консоли.
См.: Lazarus с FPC3.0 без режима UTF-8.
К счастью, это нужно нечасто. В большинстве случаев проще конвертировать данные в UTF-8.

Запись в консоль

Вывод консоли Windows работает корректно, если ваши символы принадлежат кодовой странице консоли. Например, символ для рисования рамки '╩' в кодовой странице CP437 составляет один байт #202 и часто используется так:

write('╩');

Когда вы конвертируете код в UTF-8, например, используя пункт всплывающего меню редактора исходного кода Lazarus File Settings (Параметры файла) / Encoding (Кодировка) / UTF-8, и нажимая кнопку диалога "Change file on disk" (Изменить файл на диске), символ '╩' становится 3-х байтным (#226#149#169), поэтому литерал становится строкой.

Процедуры write и writeln преобразуют строку UTF-8 в текущую кодовую страницу консоли. Таким образом, ваша консольная программа теперь выводит '╩' в Windows с любой кодовой страницей (т.е. не только с CP437), и она даже работает в Linux и Mac OS X. Вы также можете использовать '╩' в строках LCL, например, Memo1.Lines.Add('╩');

Если ваши символы не принадлежат кодовой странице консоли, все усложняется. Тогда вы вообще не сможете использовать новую систему Unicode.
См.: Проблема Системной кодировки и Консольной кодировки (Windows)

Символы Юникода и кодовые точки в коде

См. детали для UTF-8 в UTF8 strings and characters.

Функции кодовых точек для кодирования независимого кода

В пакете LazUtils есть модуль LazUnicode со специальными функциями для работы с кодовыми точками, независимо от кодировки. Они используют функции UTF8...() из LazUTF8 при использовании в режиме UTF-8, и функции UTF16...() из LazUTF16 при использовании в {$ModeSwitch UnicodeStrings} FPC или в Delphi (да, Delphi поддерживается!).

В настоящее время {$ModeSwitch UnicodeStrings} можно протестировать, задав "UseUTF16". Также есть тестовая программа LazUnicodeTest в каталоге components/lazutils/test. Она имеет 2 режима сборки, UTF8 и UTF16, для удобства тестирования. Тестовая программа также поддерживает Delphi, тогда, очевидно, используется режим UTF-16.

LazUnicode позволяет одному исходному коду работать между:

• Lazarus с его UTF-8 решением.
• Будущие FPC и Lazarus с Delphi-совместимым решением UTF-16.
• Delphi, где String = UnicodeString.

Это обеспечивается перечисленными ниже функциями, не зависящим от кодирования:

• CodePointCopy() - аналогична UTF8Copy()
• CodePointLength() - аналогична UTF8Length()
• CodePointPos() - аналогична UTF8Pos()
• CodePointSize() - аналогична UTF8CharacterLength() (функция устарела. Вместо нее используйте UTF8CodepointSize. См. подробнее)
• UnicodeToWinCP() - аналогична UTF8ToWinCP()
• WinCPToUnicode() - аналогична WinCPToUTF8()

Этот режим также предоставляет перечислитель для кодовых точек, который компилятор использует для цикла for-in. В результате, независимо от кодировки, этот код работает:

 var s, ch: String;
 ...
 for ch in s do
   writeln('ch=',ch);

Delphi не предоставляет аналогичные функции для CodePoints в своем решении UTF-16. Практически большая часть кода Delphi рассматривает UTF-16 как кодировку с фиксированной шириной, что привело к возникновению большого количества неработающего кода UTF-16. Это означает, что использование LazUnicode также для Delphi улучшит качество кода!

Для использования Delphi необходимы оба модуля LazUnicode и LazUTF16.

Строковые литералы

Исходный код должен сохраняться в кодировке UTF-8. Lazarus создает такие файлы по умолчанию. Вы можете изменять кодировку импортированных файлов, щелкая правой кнопкой мыши в редакторе исходного кода / File Settings (Настройки файла) / Encoding (Кодировка).

Обычно директива {$codepage utf8} / -FcUTF8 не требуется. Это довольно нелогично, поскольку значение этого флага заключается в обработке строковых литералов как UTF-8. Однако новый режим UTF-8 переключает кодирование во время выполнения, а константы оцениваются во время компиляции.

Таким образом, без -FcUTF8 компилятор (ошибочно) считает, что строковая константа кодируется системной кодовой страницей. Затем он видит переменную String с кодировкой по умолчанию (которая будет изменена на UTF-8 во время выполнения, но компилятор этого не знает). Таким образом, то же для кодировки по умолчанию, преобразование не требуется, компилятор с радостью копирует символы, и все идет хорошо, в то время как на самом деле его дважды обманывали в течение процесса.

Пример:

По правилу шаловливых ручек, используйте тип «String» и заставляйте литералы работать.

const s1 = 'äй';
const s2: string = #$C3#$A4; // ä
var s3;
...
  s3 := 'äöü';

  Примечание: Строка UTF-8 может состоять из чисел, как это продемонстрировано для s2.

• Литералы AnsiString/String работают как с директивой {$codepage utf8} / -FcUTF8 , так и без неё.

const s: string = 'äй';

• Литералы ShortString работоспособны только без указания директивы {$codepage utf8} / -FcUTF8. Вы можете сделать следующее:

unit unit1;
{$Mode ObjFPC}{$H+}
{$modeswitch systemcodepage} // прекращает действие директивы -FcUTF8
interface
const s: string[15] = 'äй';
end.

В качестве альтернативы, возможно использовать строки shortstring с включенной директивой $codepage путем прямого присвоения кодов символов:

unit unit1;
{$Mode ObjFPC}{$H+}
{$codepage utf8}
interface
const s: String[15] = #$C3#$A4; // ä
end.

• WideString/UnicodeString/UTF8String работают только с {$codepage utf8} / -FcUTF8.

unit unit1;
{$Mode ObjFPC}{$H+}
{$codepage utf8}
interface
const ws: WideString = 'äй';
end.

Присвоение строкового литерала другим строковым типам, кроме простого «String», более мудрено. Смотрите таблицы, что работает, а что нет.

Присвоение строковых литералов различным типам строк

Здесь работает означает правильную кодовую страницу и правильные кодовые точки. Кодовая страница 0 или кодовая страница 65001 - обе являются правильными, они означают UTF-8.

Без {$codepage utf8} или переключателя компилятора -FcUTF8

Тип String, исходник в UTF-8	Пример	Const (в исходнике)	Присвоение String	Присвоение UTF8String	Присвоение UnicodeString	Присвоение CP1252String	Присвоение RawByteString	Присвоение ShortString	Присвоение PChar
const	const s = 'äöü';	working	working	wrong	wrong	wrong	working	working	working
String	const s: String = 'äöü';	working	working	working	working	working	working	working	working
ShortString	const s: String[15] = 'äöü';	working	working	working	working	wrong encoded	working	working	not available
UTF8String	const s: UTF8String = 'äöü';	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong
UnicodeString	const s: UnicodeString = 'äöü';	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong
String с объявленной кодовой страницей	type CP1252String = type AnsiString(1252);	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong
RawbyteString	const s: RawbyteString = 'äöü';	working	working	working	working	to codepage 0 changed	working	working	working
PChar	const c: PChar = 'äöü';	working	working	working	working	wrong	working	working	working

С {$codepage utf8} или переключателем компилятора -FcUTF8

Тип String, исходник в UTF-8	Пример	Const (в исходнике)	Присвоение String	Присвоение UTF8String	Присвоение UnicodeString	Присвоение CP1252String	Присвоение RawByteString	Присвоение ShortString	Присвоение PChar
const	const s = 'äöü';	UTF-16 encoded	working	working	working	working	working	working	working
String	const s: String = 'äöü';	working	working	working	working	working	working	working	working
ShortString	const s: String[15] = 'äöü';	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	not available
UTF8String	const s: UTF8String = 'äöü';	working	working	working	working	working	working	working	working
UnicodeString	const s: UnicodeString = 'äöü';	working	working	working	working	working	working	working	wrong
String с объявленной кодовой страницей	type CP1252String = type AnsiString(1252);	working	working	working	working	working	working	wrong	wrong
RawbyteString	const s: RawbyteString = 'äöü';	working	working	working	working	to codepage 0 changed	working	working	working
PChar	const c: PChar = 'äöü';	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong	wrong

Помните, что присваивание между переменными разных типов строк всегда работает благодаря их динамическому кодированию в FPC 3+. Данные конвертируются автоматически при необходимости.
Только строковые литералы являются проблемой.

Переход из более старых версий Lazarus + LCL

Ранее (до 1.6.0) LCL поддерживал Unicode с выделенными функциями UTF8. Код не был совместим с Delphi.

Сейчас многие старые приложения LCL продолжают работать без изменений. Однако имеет смысл очистить код, чтобы сделать его более простым и более совместимым с Delphi. Код, который читает/записывает данные с использованием кодировки системной кодовой страницы Windows, нарушается и должен быть изменен. (См. Чтение / запись текстового файла с кодовой страницей Windows).

Явные функции преобразования необходимы только для ввода-вывода с данными кодовой страницы Windows или при вызове функций Windows Ansi. В противном случае FPC позаботится о автоматическом преобразовании кодировок. Для преобразования вашего старого кода предусмотрены пустые функции преобразования.

• UTF8Decode, UTF8Encode - Почти все можно удалить.
• UTF8ToAnsi, AnsiToUTF8 - Почти все можно удалить.
• UTF8ToSys, SysToUTF8 - Почти все можно удалить. Теперь они являются пустышками и возвращают только свои параметры.

Файловые функции в RTL теперь заботятся о кодировке имен файлов. Все (?) связанные с именем файла функции ...UTF8() можно заменить на Delphi-совместимую функцию без суффикса UTF8. Например, FileExistsUTF8 можно заменить на FileExists.

Большинство строковых функций UTF8...() можно заменить на совместимые с Delphi функции Ansi...(). Например, UTF8UpperCase() -> AnsiUpperCase().

Теперь Unicode работает и в программах без GUI. Требуется только зависимость от LazUtils и размещение модуля LazUTF8 в разделе uses основного файла программы.

Для исторической справки, это была старая поддержка Unicode в LCL: Old LCL Unicode Support

Техническая реализация

Что на самом деле происходит в системе Unicode? Эти 2 функции FPC вызываются в разделе ранней инициализации, устанавливая кодировку String по умолчанию в FPC в UTF-8:

 SetMultiByteConversionCodePage(CP_UTF8);
 SetMultiByteRTLFileSystemCodePage(CP_UTF8);

В Windows функции UTF8...() в LazUTF8 (LazUtils) устанавливаются в качестве бэкэндов для строковых функций RTL Ansi...(). Таким образом, эти функции работают совместимым с Delphi способом.

Open issues

• TFormatSettings char (bug 27086): for example: ThousandSeparator, DecimalSeparator, DateSeparator, TimeSeparator, ListSeparator. These should be replaced with string to support UTF-8. For example under Linux with LC_NUMERIC=ru_RU.utf8 the thousand separator is the two byte nbsp/160.
  • Workaround: use single space characters instead as done in patch here: 27099

WinAPI function calls in FPC libs

• Unit registry, TRegistry - this unit uses Windows Ansi functions and therefore you need to use UTF8ToWinCP, WinCPToUTF8. Formerly it needed UTF8ToSys.
• All Windows API Ansi function calls in FPC's libraries must be replaced with the "W" function version. This must be done in any case for the future UTF-16 support, thus there is no conflict of interest here.
• TProcess - under Windows TProcess FPC 3.0 only supports system codepage. Use either TProcessUTF8 of unit utf8process or use FPC trunk where it is fixed, see issue 29136

ToDo: List all related FPC bug tracker issues and patches that should be applied.

Future

The goal of FPC project is to create a Delphi compatible UnicodeString (UTF-16) based solution, but it is not ready yet. It may take some time to be ready.

This UTF-8 solution of LCL in its current form can be considered temporary. In the future, when FPC supports UnicodeString fully in RTL and FCL, Lazarus project will provide a solution for LCL that uses it. At the same time the goal is to preserve UTF-8 support although it may require changes to string types or something. Nobody know the details yet. We will tell when we know...

In essence LCL will probably have 2 versions, one for UTF-8 and one for UTF-16.

FAQ

What about Mode DelphiUnicode?

The {$mode delphiunicode} was added in FPC 2.7.1 and is like {$Mode Delphi} with {$ModeSwitch UnicodeStrings}. See the next question about ModeSwitch UnicodeStrings.

What about ModeSwitch UnicodeStrings?

The {$ModeSwitch UnicodeStrings} was added in FPC 2.7.1 and defines "String" as "UnicodeString" (UTF-16), "Char" as "WideChar", "PChar" as "PWideChar" and so forth. This affects only the current unit. Other units including those used by this unit have their own "String" definition. Many RTL strings and types (e.g. TStringList) uses 8-bit strings, which require conversions from/to UnicodeString, which are added automatically by the compiler. The LCL uses UTF-8 strings. It is recommended to use UTF-8 sources with or without "-FcUTF8".

Why not use UTF8String in Lazarus?

Short answer: Because the FCL does not use it.

Long answer: UTF8String is defined in the system unit as

UTF8String = type AnsiString(CP_UTF8);

The compiler always assumes it has UTF-8 encoding (CP_UTF8), which is a multi byte encoding (i.e. 1-4 bytes per codepoint). Note that the [] operator accesses bytes, not characters nor codepoints. Same for UnicodeString, but words instead of bytes. On the other hand a String is assumed at compile time to have DefaultSystemCodePage (CP_ACP). DefaultSystemCodePage is defined at run time, so the compiler conservatively assumes that String and UTF8String have different encodings. When you assign or combine String and UTF8String the compiler inserts conversion code. Same for ShortString and UTF8String.

Lazarus uses the FCL, which uses String, so using UTF8String would add conversions. If DefaultSystemCodePage is not UTF-8 you lose characters. If it is UTF-8 then there is no point to use UTF8String.

UTF8String becomes useful when eventually there is an UTF-16 FCL.

Why does UTF8String show strange characters and String works

For example:

var s: UTF8String = 'ä';  // with default flags (i.e. no -Fc) this creates garbage
               // even on a UTF-8 Linux system

Question: Is it a bug? Answer: No, because it works as documented.

FPC ignores the LANG variable to create on every system the same result. For historical reasons/Delphi compatibility it uses ISO-8859-1 as default. Lazarus prefers UTF-8.

• UTF-8 sources work with String, because
  1. FPC does not add conversion code for normal String literals by default.
  2. The source codepage is equal to the runtime codepage. On Windows LazUTF8 sets it to CP_UTF8.
• UTF8String requires UTF-8 sources. Since FPC 3.0 for UTF8String you must tell the compiler, that the source is UTF8 (-FcUTF8, {$codepage UTF8}, or save file as UTF-8 with BOM).
  • Note: If you tell the compiler the source encoding UTF-8 it changes all non ASCII string literals of this unit to UTF-16, increasing the size of the binary, adding some overhead and PChar on literals require an explicit conversion. That's why Lazarus does not add it by default.

What happens when I use $codepage utf8?

FPC has very limited UTF-8 support. In fact, FPC only supports storing literals as either "default" encoded 8-bit strings or widestrings. So any non default codepage is converted to widestring, even if it is the system codepage. For example most Linux/Mac/BSD use UTF-8 as system codepage. Passing -Fcutf8 to the compiler will store the string literal as widestring.

At run time the widestring literal is converted. When you assign the literal to an AnsiString the widestring literal is converted using the widestringmanager to the system encoding. The default widestringmanager under Unix simply converts the widechars to chars, destroying any non ASCII character. You must use a widestringmanager like the unit cwstring to get correct conversion. Unit LazUTF8 does that.

See Also

Information about Unicode, codepages, string types and RTL in FPC.
Note, that information is not entirely usefull with Lazarus UTF-8 system, because from FPC's point of view it is a hack and changes the default codepage.
FPC Unicode support

Совместимость с Unicode Delphi

Для консольных программ, unit LazUTF8 должен присутствовать в секции uses главного файла программы. В Delphi такого unit'а нет.

RTL функции ASCII диапазона

RTL функции, работающие в ASCII диапазоне (такие как UpperCase) совместимы, но работают быстрее в UTF-8 RTL. В Delphi все строковые функции замедлены, после того как были переключены на UTF-16.

RTL функции Ansi...() Unicode

RTL фунции Ansi...() , работающие с кодовыми страницами / Unicode (такие как AnsiUpperCase), совместимы.

Чтение индивидуальных кодовых точек

Не совместимо, хотя довольно просто создать код, работающий с обеими кодировками.

В Delphi есть такие функции, как NextCharIndex, IsHighSurrogate, IsLowSurrogate, назначением которых является работа с суррогатными парами UTF-16, кодовыми точками, состоящими из двух UnicodeChar(*) (WideChar, Word, 2-байтовые). Однако, эти функции не упоминаются ни в одном примере кода в большинстве учебников. Большинство учебников заявляют, что функция Copy() работает так же, как было в версиях Delphi, более ранних чем D2009. Однако кодовая точка теперь может состоять из двух UnicodeChar(*) и Copy() может возвратить половину её.

UTF-8 в этом имеет преимущества. Поскольку мультибайтовые кодовые точки здесь встречаются постоянно, код, работающий со строками UTF-8 обычно корректен.

См. раздел ниже: Работа со строками и символами UTF8 в коде насчет примеров использования UTF-8 и того, как создавать код, правильно работающий с обеими кодировками.

(*)

• Наименования "UnicodeString" и "UnicodeChar" для типов UTF-16 были весьма неудачным выбором со стороны Borland.
• Кодовая точка Unicode - "реальное" определение символа в Unicode, которое может быть закодировано разными способами, и ее длина зависит от кодировки.
• Символ Unicode может состоять как из одной кодовой точки, так и являться декомпозиционным символом нескольких кодовых точек. Да, это сложно...

Совместимость с LCL в Lazarus 1.x

Большинство приложений Lazarus LCL продолжат работать без изменений. Однако, поддержка Unicode становится проще, что является поводом подчистить код. Код, читающий из потоков или записывающий данные в потоки, файлы или базы данных в кодировках, не являющихся UTF-8, будет работать некорректно и потребует изменений. (Ниже см. примеры). Явное использование функций преобразования необходимо только при вызове Ansi-версий функций Windows API. Во всех других случаях FPC позаботится об автоматическом преобразовании кодировок. Функции-заглушки, тем не менее, предоставлены для возможности откомпилировать старый код.

• UTF8Decode, UTF8Encode — В большинстве случаев все вызовы можно удалить.
• UTF8ToSys, SysToUTF8, UTF8ToAnsi, AnsiToUTF8 - — В большинстве случаев все вызовы можно удалить.

Файловые функции в RTL теперь самостоятельно заботятся о кодировке имён файлов. Все (?) функции, относящиеся к именам файлов, содержащие в названии ...UTF8() могут быть заменены совместимыми с Delphi функциями без суффикса UTF8. Например, FileExistsUTF8 может быть заменено на FileExists.

Большинство строковых функций UTF8...() могут быть заменены на совместимые с Delphi функции Ansi...(). Функции UTF8...() из LazUTF8 регистрируются в качестве функций обратного вызова для функций Ansi...() из SysUtils.

UTF-8 работает также в программах без графического интерфейса. Для этого требуется зависимость от LazUtils и размещение юнита LazUTF8 в секции uses головного файла программы.

Чтение текстового файла со строками в кодовой странице Windows

Методика несовместима с прежним кодом Lazarus. Практически, вы должны вставить код, работающий с системной кодовой страницей и конвертировать данные в UTF-8 сразу, как только представится такая возможность.

Можно установить правильную кодовую страницу для строки следующим образом:

 var
   StrIn, StrOut: String;
 ...
 SetCodePage(RawByteString(StrIn), 1251, false);  // 1251 для русской Windows !! (или Windows.GetACP())
 ...

или использовать RawByteString и делать явное преобразование:

 uses ... , LConvEncoding;
 ...
 var
   StrIn: RawByteString;
   StrOut: String;
 ...
 StrOut := CP1252ToUTF8(StrIn,true);

ToDo ...

Код, в сильнейшей степени зависящий от кодовой страницы Windows

Код некоторых программ так тесно зависит от сиcтемной кодовой страницы, что использование нового режима RTL UTF-8 выглядит непрактичным. Здесь есть два выбора :

• Продолжить использование Lazarus с FPC 2.6.4. Это хорошее решение для кода, находящегося в режиме поддержки. Lazarus пока способен компилироваться FPC 2.6.4 и старые функции UTF8...() на месте.
• Использовать FPC 3.0 при отключенном новом режиме UTF-8, путем определения директивы DisableUTF8RTL. Это может повлечь некоторые весьма нехорошие проблемы, о которых написано здесь: Lazarus with FPC3.0 without UTF-8 mode.

Функции работы с кодовыми точками

В LazUtils появятся специальные функции для операций с кодовыми точками. Они будут не только использовать старые функции UTF8...() из LCL, но и будут иметь алиасы на функции, дающие возможность использовать кодировки, обычные как для Delphi, так и для FPC {$mode DelphiUnicode}.

• CodePointCopy() - похоже на UTF8Copy()
• CodePointLength() - похоже на UTF8Length()
• CodePointPos() - похоже на UTF8Pos()
• CodePointToWinCP()
• WinCPToCodePoint()
• CodePointByteCount() - похоже на UTF8CharacterLength()

Интересен вопрос, как CodePointCopy, CodePointLength и CodePointPos должны быть реализованы в Delphi, который не обеспечивает таких функции для UTF-16. (Или всё таки обеспечивает?) Практически весь код, написанный на Delphi использует обычные Copy, Length и Pos вместо функций, корректно работающих с кодовыми точками.

Работа со строками и символами UTF8 в коде

Детали см. в UTF8_strings_and_characters.

Строковые литералы

Исходники должны быть записаны в кодировке UTF-8. Lazarus создаёт такие файлы по умолчанию. Вы можете изменить кодировку импортируемых файлов кликом правой кнопкой мыши в окне редактора исходного кода и последовательным выбором пунктов всплывающего меню File Settings (Настройки файла) / Encoding (Кодировка).

Директива компиляции {$codepage utf8} / -FcUTF8 в большинстве случаев не требуется. Это выглядит нелогичным, потому что сам смысл этого флага в правильной интерпретации литералов, введенных в текст исходника в кодировке UTF-8. Однако, новый режим работы RTL во время исполнения установит UTF-8 кодировкой по умолчанию, и все строковые константы, не имеющие маркировки кодовой страницы, при соответствующих присвоениях будут проинтерпретированы правильно.

Примеры:

• Литералы AnsiString/String работают как с директивой {$codepage utf8} / -FcUTF8 , так и без неё.

const s: string = 'äй';

• Литералы ShortString работоспособны только без указания директивы {$codepage utf8} / -FcUTF8. Вы можете сделать следующее:

unit unit1;
{$Mode ObjFPC}{$H+}
{$modeswitch systemcodepage} // прекращает действие директивы -FcUTF8
interface
const s: string[15] = 'äй';
end.

В качестве альтернативы, возможно использовать строки shortstring с включенной директивой $codepage путем прямого присвоения кодов символов:

unit unit1;
{$Mode ObjFPC}{$H+}
{$codepage utf8}
interface
const s: String[15] = #$C3#$A4; // ä
end.

• WideString/UnicodeString/UTF8String работают только с {$codepage utf8} / -FcUTF8.

unit unit1;
{$Mode ObjFPC}{$H+}
{$codepage utf8}
interface
const ws: WideString = 'äй';
end.

Запись в консоль операторами write

Некоторые консольные программы используют символы псевдографики, такие как '╩'. Например, в кодовой странице CP437 этот символ будет одним байтом с кодом #202 и он чаще всего используется следующим образом:

write('╩');

Когда вы конвертируете такой исходник в UTF-8, например использованием всплывающего меню редактора Lazarus File Settings / Encoding / UTF-8 и кликаньем в диалоговом окне кнопки "Change file on disk" (Изменить файл на диске), символ ╩ переводится в 3 байта (#226#149#169), так что литерал становится фактически строковым, а не символьным. Процедуры write и writeln переведут строку из кодировки UTF-8 в текущую кодировку консоли. Так что ваша консольная программа правильно выведет знак '╩' при работе под Windows с любой кодовой страницей (т. е. не только с кодировкой CP437) и будет работать под Linux и Mac OS X. Вы можете также использовать '╩' в строках LCL, скажем, вот так: Memo1.Lines.Add('╩');

Кодовые страницы FPC

Компилятор (FPC) поддерживает указание кодовой страницы, которое может быть записано через опцию командной строки -Fc (т.е. -Fcutf8) или эквивалентную директиву codepage (т.е. {$codepage utf8}). В этом случае, перед тем, как копировать байты, представляющие строковые константы в тексте вашей программы, компилятор будет интерпретировать все символьные данные в соответствии с указанной кодовой страницей. Есть две вещи, которые не стоит упускать из виду:

• На платформах Unix, менеджер широких строк должен быть обязательно включен добавлением юнита cwstring в перечень uses. Без него программа не сможет правильно преобразовывать строковые данные во время исполнения.

Менеджер широких строк добавляется по умолчанию в новом режиме UTF-8 RTL, однако это делает программу зависимой от libc и усложняет кросс-компиляцию.

• Компилятор преобразует все строковые константы, содержащие символы, не относящиеся к ASCII, в константы типа widestring. Затем они автоматически преобразуются обратно в ansistring (либо во время компиляции, либо во время исполнения), но это может привести к искажениям, если вы попытаетесь смешать в одной строковой константе символы, напечатанные в тексте исходника и символы, заданные числовым представлением:

Например:

program project1;
{$codepage utf8}
{$mode objfpc}{$H+}
{$ifdef unix}
uses cwstring;
{$endif}
var
  a,b,c: string;
begin
  a:='ä';
  b:='='#$C3#$A4; // #$C3#$A4 - закодированный в UTF-8 символ ä
  c:='ä='#$C3#$A4; // после не относящегося к  ascii 'ä' компилятор интерпретирует #$C3 в качестве отдельного widechar.
  writeln(a,b); // выводит ä=ä
  writeln(c);   // выводит ä=ä
end.

После компиляции и исполнения программа выведет:

ä=ä
ä=ä

Причина в том, что после того как в строке обнаружен символ ä, как упоминалось выше, оставшаяся часть строковой константы, присваиваемой переменной 'c', будет обработана как widestring. В результате #$C3 и #$A4 интерпретируются как widechar(#$C3) и widechar(#$A4), вместо прямой трансляции в байтовое представление.

Вызовы функций WinAPI в библиотеках FPC

• Unit registry, TRegistry - этот unit использует Ansi функции Windows API и поэтому вам придётся пользоваться UTF8ToWinCP, WinCPToUTF8. Раньше для этого требовался вызов UTF8ToSys.
• Все вызовы Windows функций с Ansi API в библиотеках FPC должны быть заменены версией W-API. Это в любом случае будет сделано для будущей поддержки UTF-16, поэтому никакого конфликта интересов нет. (прим. перев. - однако, эти действия означают декларированный отказ от дальнейшей поддержки версий Windows с неполной поддержкой Unicode - Windows 98, 95 и более ранних, а также некоторых мобильных и встроенных)
• TProcess - под Windows TProcess FPC 3.0 поддерживает только системную кодовую страницу. Необходимо либо использовать TProcessUTF8 из unit utf8process или патчить FPC, см. баг 29136

ToDo: Перечислить все относящиеся к багтрекеру FPC проблемы и патчи, которые могут эти проблемы решить.

Будущее

Целью проекта FPC является создание решения, базирующегося на Delphi-совместимом UnicodeString (UTF-16), но пока мы к этому не готовы. Потребуется длительное время для такой реализации.

Реализацию LCL на базе UTF-8 в её имеющемся виде необходимо рассматривать как временное решение. В будущем, когда в FPC будет полная поддержка UnicodeString как в RTL, так и в FCL, проект Lazarus обеспечит решения для LCL, использующее эти возможности. В то же время целью является и сохранение поддержки UTF-8, несмотря на то, что это может потребовать изменения в строковых типах или чего-то ещё. Деталей пока не знает никто. Мы обязательно сообщим вам о них, когда станет известно...

В сущности, LCL скорее всего придётся в будущем разделиться на две версии - одну для UTF-8, и другую для UTF-16.

FAQ

Что насчёт режима DelphiUnicode?

Директива {$mode delphiunicode} была добавлена в FPC 2.7.1 и работает как комбинация {$Mode Delphi} совместно с {$ModeSwitch UnicodeStrings}. См. следующий вопрос относительно ModeSwitch UnicodeStrings.

Что насчёт ModeSwitch UnicodeStrings?

Директива {$ModeSwitch UnicodeStrings} была добавлена в FPC 2.7.1 и определяет тип "String" синонимом "UnicodeString" (UTF-16), "Char" синонимом "WideChar", "PChar" синонимом "PWideChar" и т.д. Директива действует только на unit, в котором она объявлена. Другие юниты, имеющие в списке uses юнит с это директивой, имеют собственное определение типа "String". Многие строки и типы RTL (такие как TStringList) используют 8-битовые строки, что требует преобразований из/в UnicodeString, и необходимый для этого код автоматически добавляется компилятором. LCL использует строки UTF-8. Рекомендуется пользоваться исходниками в кодировке UTF-8 и компилировать с ключем "-FcUTF8".

Почему в Lazarus не используется строковый тип UTF8String?

Короткий ответ: потому что FCL не использует этот тип данных.

Развёрнутый ответ: UTF8String определяется в unit system как

UTF8String          = type AnsiString(CP_UTF8);

Компилятор подразумевает, что такая строка всегда имеет кодировку UTF-8 (CP_UTF8), которая является мультибайтовой кодировкой (т.е. 1-4 байта на кодовую точку). Обратите внимание на то, что оператор [] на данных такого типа обеспечивает доступность байтов, а не символов и не кодовых точек. То же верно и для UnicodeString, только здесь доступны слова (тип word) вместо байтов. С другой стороны, константам String во время компиляции присваивается маркировка кодовой страницы DefaultSystemCodePage (CP_ACP). DefaultSystemCodePage определяется во время исполнения, поэтому компилятор консервативно подразумевает, что String и UTF8String имеют различные кодировки. Когда вы присваиваете или комбинируете String и UTF8String, компилятор вставляет код преобразования. То же для ShortString и UTF8String.

Lazarus использует FCL, повсеместно построенный на применении String, поэтому использование UTF8String добавит дополнительные преобразования. Если DefaultSystemCodePage не в кодировке UTF-8, вы потеряете символы. Если же она в кодировке UTF-8, то и в этом случае нет никаких преимуществ в использовании отдельного типа UTF8String.

UTF8String станет полезной, когда FCL начнет работать со строками UTF-16.