最近笔者在项目中遇到了 emoji 表情的处理，期间发现 js 处理多字节字符时会有较多坑，记录一下与各位分享。
本文涉及知识点：

Unicode (BMP/SP)
UTF-8 UTF-16 UTF-32 UCS-2
javascript 字符处理

Unicode

Unicode 是目前绝大多数程序使用的字符编码，定义也很简单，用一个码点 (code point) 映射一个字符。码点值的范围是从 U+0000 到 U+10FFFF，可以表示超过 110 万个符号。下面是一些符号与它们的码点

• A 的码点 U+0041
• a 的码点 U+0061
• ©的码点 U+00A9
• 的码点 U+2603
• 的码点 U+1F4A9

对于每个码点，Unicode 还会配上一小段文字说明，可以在 codepoints.net 查到，比如 的码点说明

Unicode 最前面的 65536 个字符位，称为基本平面（BMP-—Basic Multilingual Plane），它的码点范围是从 U+0000 到 U+FFFF。最常见的字符都放在这个平面，这是 Unicode 最先定义和公布的一个平面。
剩下的字符都放在补充平面（Supplementary Plane），码点范围从 U+010000 一直到 U+10FFFF，共 16 个。

UTF 与 UCS

UTF（Unicode transformation format）Unicode 转换格式，是服务于 Unicode 的，用于将一个 Unicode 码点转换为特定的字节序列。常见的 UTF 有

UTF-8 可变字节序列，用 1 到 4 个字节表示一个码点
UTF-16 可变字节序列，用 2 或 4 个字节表示一个码点
UTF-32 固定字节序列，用 4 个字节表示一个码点

UTF-8 对 ASCⅡ编码是兼容的，都是一个字节，超过 U+07FF 的部分则用了复杂的转换方式来映射 Unicode，具体不再详述。

UTF-16 对于 BMP 的码点，采用 2 个字节进行编码，而 BMP 之外的码点，用 4 个字节组成代理对（surrogate pair）来表示。其中前两个字节范围是 U+D800 到 U+DBFF，后两个字节范围是 U+DC00 到 U+DFFF，通过以下公式完成映射（H：高字节 L：低字节 c：码点）
H = Math.floor((c-0x10000) / 0x400)+0xD800
L = (c - 0x10000) % 0x400 + 0xDC00

比如用 UTF-16 表示就是"\uD83D\uDCA9"

UCS（Universal Character Set）通用字符集，是一个 ISO 标准，目前与 Unicode 可以说是等价的。
相对于 UTF，UCS 也有自己的转换方法（编码）。如

UCS-2 用 2 个字节表示 BMP 的码点
UCS-4 用 4 个字节表示码点

UCS-2 是一个过时的编码方式，因为它只能编码基本平面（BMP) 的码点，在 BMP 的编码上，与 UTF-16 是一致的，所以可以认为是 UTF-16 的一个子集。
UCS-4 则与 UTF-32 等价，都是用 4 个字节来编码 Unicode。

javascript 字符处理

辣莫，js 到底是用的啥编码呢？答案是 UCS-2。咦，刚刚不是说 UCS-2 过时了吗？首先看下年表

1990 UCS-2 诞生
1995.5 JavaScript 诞生
1996.7 UTF-16 诞生

也就是说，Brendan Eich 在写 JS 的时候，UTF-16 还没问世，所以只能用 UCS-2 的方式来处理字符，也因此留下了隐患。

坑 1——length 属性

先看一个简单的例子：

>"\uD83D\uDCA9" === ""
>true
>"".length
>2

因为""在 JS 的编码是"\uD83D\uDCA9"，而 JS 认为每 16 位 (2 字节）即表示一个字符，所以一坨大便是占 2 个字符的。我们经常用 length 来判断字符串长度，那产品不干了呀，说好可以输入 10 个字，为毛输了 5 个 emoji 就不给输入了？
怎么破？可以用万能的正则匹配

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var regexAstralSymbols = /[\uD800-\uDBFF][\uDC00-\uDFFF]/g; // 匹配UTF-16的代理对   function countSymbols(string) { return string // 把代理对改为一个BMP的字符. .replace(regexAstralSymbols, '_') // …这时候取长度就妥妥的啦. .length; } countSymbols(''); // 1

坑 2——反转字符串

js 里怎么反转（reverse）字符串？相信有些同学已经想到了一个极简的方案

js 虽没有直接的反转字符串的 API，但是数组有啊，转数组反转之后再转回字符串，嘿嘿嘿，是不是很机智？这时候 Unicode 大爷又出来打脸了：你们呐，sometimes naive！
拿刚才的函数反转带有的字符串试试

1 2	reverse('这是一坨') "��坨一是这"

�的 Unicode 码点是+UFFFD，通常用来表示 Unicode 转换时无法识别的字符（也就是乱码）
当（\uD83D\uDCA9）通过上述方法反转时，变成\uDCA9\uD83D，不是一个合法的代理对（高低字节范围不同），同时，Unicode 规定代理对范围内的码点不能单独出现，所以 js 只能用�表示了。
怎么破？

1. ES6 的 Array.from 支持代理对的解析

1. 使用 Esrever（reverse 反转之后就是 esrever...)

坑 3——码点与字符互转

String.fromCharCode 可以将一个码点转换为字符，比如

但超过 BMP 平面的就跪了。

事实上这个 API 是支持俩参数的，分别是代理对的高低字节。所以需要通过公式计算出对应的高低字节

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>> String.fromCharCode(0xD83D, 0xDCA9) '' // U+1F4A9 >> ''.charCodeAt(0) 0xD83D

一个字，蛋疼！
怎么破？ ES6 大法好。

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>> String.fromCodePoint(0x1F4A9) '' // U+1F4A9 >> ''.codePointAt(0) 0x1F4A9

坑 4——正则匹配

正则匹配符. 只能匹配单个 “字符”，但 js 将代理对当成两个单独的 “字符” 处理，所以匹配不到任何辅助平面字符。

1 2	>> /foo.bar/.test('foobar') false

思考一下，什么正则表达式可以表示任何 Unicode 字符？ 显然. 是不够的，因为它不能匹配辅助平面字符或者换行符。那么用\s\S 呢？

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``` >> /^[\s\S]$/.test('') false ```

怀疑人生了~~正确的匹配任意 Unicode 字符的正则如下：

1 2	>> /[\0-\uD7FF\uE000-\uFFFF]|[\uD800-\uDBFF][\uDC00-\uDFFF]|[\uD800-\uDBFF](?![\uDC00-\uDFFF])|(?:[^\uD800-\uDBFF]|^)[\uDC00-\uDFFF]/.test('') // wtf true

怎么破？ ES6 给出一个简单的方法——增加一个 u 标志

1 2	>> /foo.bar/u.test('foobar') true

注意：这里的. 还是不能匹配换行符。

ES6 的 Unicode 支持

从上面的例子中可以看出，ES6 已经在很努力地填坑了。对于 Unicode 字符，ES6 支持新的表示方法
\u{1F4A9} 加上花括号后，可以把码点直接填进去来表示，而不用去计算代理对。再补充 2 点：
1. 为了向后兼容，字符串的 length 属性还是用双字节判断的，所以要用 Array.from(str).length。
2. 遍历字符串的时候，可以用 for(let s of str) {}

参考资料：
Unicode 与 JavaScript 详解
JavaScript has a Unicode problem