This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
Regenerated mktables.lst per Yves Orton's suggestion.
[perl5.git] / pod / perlunitut.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlunitut - Perl Unicode Tutorial
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 The days of just flinging strings around are over. It's well established that
8 modern programs need to be capable of communicating funny accented letters, and
9 things like euro symbols. This means that programmers need new habits. It's
10 easy to program Unicode capable software, but it does require discipline to do
11 it right.
12
13 There's a lot to know about character sets, and text encodings. It's probably
14 best to spend a full day learning all this, but the basics can be learned in
15 minutes. 
16
17 These are not the very basics, though. It is assumed that you already
18 know the difference between bytes and characters, and realise (and accept!)
19 that there are many different character sets and encodings, and that your
20 program has to be explicit about them. Recommended reading is "The Absolute
21 Minimum Every Software Developer Absolutely, Positively Must Know About Unicode
22 and Character Sets (No Excuses!)" by Joel Spolsky, at
23 L<http://joelonsoftware.com/articles/Unicode.html>.
24
25 This tutorial speaks in rather absolute terms, and provides only a limited view
26 of the wealth of character string related features that Perl has to offer. For
27 most projects, this information will probably suffice.
28
29 =head2 Definitions
30
31 It's important to set a few things straight first. This is the most important
32 part of this tutorial. This view may conflict with other information that you
33 may have found on the web, but that's mostly because many sources are wrong.
34
35 You may have to re-read this entire section a few times...
36
37 =head3 Unicode
38
39 B<Unicode> is a character set with room for lots of characters. The ordinal
40 value of a character is called a B<code point>. 
41
42 There are many, many code points, but computers work with bytes, and a byte can
43 have only 256 values. Unicode has many more characters, so you need a method
44 to make these accessible.
45
46 Unicode is encoded using several competing encodings, of which UTF-8 is the
47 most used. In a Unicode encoding, multiple subsequent bytes can be used to
48 store a single code point, or simply: character.
49
50 =head3 UTF-8
51
52 B<UTF-8> is a Unicode encoding. Many people think that Unicode and UTF-8 are
53 the same thing, but they're not. There are more Unicode encodings, but much of
54 the world has standardized on UTF-8. 
55
56 UTF-8 treats the first 128 codepoints, 0..127, the same as ASCII. They take
57 only one byte per character. All other characters are encoded as two or more
58 (up to six) bytes using a complex scheme. Fortunately, Perl handles this for
59 us, so we don't have to worry about this.
60
61 =head3 Text strings (character strings)
62
63 B<Text strings>, or B<character strings> are made of characters. Bytes are
64 irrelevant here, and so are encodings. Each character is just that: the
65 character.
66
67 On a text string, you would do things like:
68
69     $text =~ s/foo/bar/;
70     if ($string =~ /^\d+$/) { ... }
71     $text = ucfirst $text;
72     my $character_count = length $text;
73
74 The value of a character (C<ord>, C<chr>) is the corresponding Unicode code
75 point.
76
77 =head3 Binary strings (byte strings)
78
79 B<Binary strings>, or B<byte strings> are made of bytes. Here, you don't have
80 characters, just bytes. All communication with the outside world (anything
81 outside of your current Perl process) is done in binary.
82
83 On a binary string, you would do things like:
84
85     my (@length_content) = unpack "(V/a)*", $binary;
86     $binary =~ s/\x00\x0F/\xFF\xF0/;  # for the brave :)
87     print {$fh} $binary;
88     my $byte_count = length $binary;
89
90 =head3 Encoding
91
92 B<Encoding> (as a verb) is the conversion from I<text> to I<binary>. To encode,
93 you have to supply the target encoding, for example C<iso-8859-1> or C<UTF-8>.
94 Some encodings, like the C<iso-8859> ("latin") range, do not support the full
95 Unicode standard; characters that can't be represented are lost in the
96 conversion.
97
98 =head3 Decoding
99
100 B<Decoding> is the conversion from I<binary> to I<text>. To decode, you have to
101 know what encoding was used during the encoding phase. And most of all, it must
102 be something decodable. It doesn't make much sense to decode a PNG image into a
103 text string.
104
105 =head3 Internal format
106
107 Perl has an B<internal format>, an encoding that it uses to encode text strings
108 so it can store them in memory. All text strings are in this internal format.
109 In fact, text strings are never in any other format!
110
111 You shouldn't worry about what this format is, because conversion is
112 automatically done when you decode or encode.
113
114 =head2 Your new toolkit
115
116 Add to your standard heading the following line:
117
118     use Encode qw(encode decode);
119
120 Or, if you're lazy, just:
121
122     use Encode;
123
124 =head2 I/O flow (the actual 5 minute tutorial)
125
126 The typical input/output flow of a program is:
127
128     1. Receive and decode
129     2. Process
130     3. Encode and output
131
132 If your input is binary, and is supposed to remain binary, you shouldn't decode
133 it to a text string, of course. But in all other cases, you should decode it.
134
135 Decoding can't happen reliably if you don't know how the data was encoded. If
136 you get to choose, it's a good idea to standardize on UTF-8.
137
138     my $foo   = decode('UTF-8', get 'http://example.com/');
139     my $bar   = decode('ISO-8859-1', readline STDIN);
140     my $xyzzy = decode('Windows-1251', $cgi->param('foo'));
141
142 Processing happens as you knew before. The only difference is that you're now
143 using characters instead of bytes. That's very useful if you use things like
144 C<substr>, or C<length>.
145
146 It's important to realize that there are no bytes in a text string. Of course,
147 Perl has its internal encoding to store the string in memory, but ignore that.
148 If you have to do anything with the number of bytes, it's probably best to move
149 that part to step 3, just after you've encoded the string. Then you know
150 exactly how many bytes it will be in the destination string.
151
152 The syntax for encoding text strings to binary strings is as simple as decoding:
153
154     $body = encode('UTF-8', $body);
155
156 If you needed to know the length of the string in bytes, now's the perfect time
157 for that. Because C<$body> is now a byte string, C<length> will report the
158 number of bytes, instead of the number of characters. The number of
159 characters is no longer known, because characters only exist in text strings.
160
161     my $byte_count = length $body;
162
163 And if the protocol you're using supports a way of letting the recipient know
164 which character encoding you used, please help the receiving end by using that
165 feature! For example, E-mail and HTTP support MIME headers, so you can use the
166 C<Content-Type> header. They can also have C<Content-Length> to indicate the
167 number of I<bytes>, which is always a good idea to supply if the number is
168 known.
169
170     "Content-Type: text/plain; charset=UTF-8",
171     "Content-Length: $byte_count"
172
173 =head2 Q and A
174
175 =head3 This isn't really a Unicode tutorial, is it?
176
177 No, Perl has an abstracted interface for all supported character encodings, so
178 this is actually a generic C<Encode> tutorial. But many people think that
179 Unicode is special and magical, and I didn't want to disappoint them, so I
180 decided to call this document a Unicode tutorial.
181
182 =head3 What about binary data, like images?
183
184 Well, apart from a bare C<binmode $fh>, you shouldn't treat them specially.
185 (The binmode is needed because otherwise Perl may convert line endings on Win32
186 systems.)
187
188 Be careful, though, to never combine text strings with binary strings. If you
189 need text in a binary stream, encode your text strings first using the
190 appropriate encoding, then join them with binary strings. See also: "What if I
191 don't encode?".
192
193 =head3 What about the UTF-8 flag?
194
195 Please, unless you're hacking the internals, or debugging weirdness, don't
196 think about the UTF-8 flag at all. That means that you very probably shouldn't
197 use C<is_utf8>, C<_utf8_on> or C<_utf8_off> at all.
198
199 Perl's internal format happens to be UTF-8. Unfortunately, Perl can't keep a
200 secret, so everyone knows about this.  That is the source of much confusion.
201 It's better to pretend that the internal format is some unknown encoding,
202 and that you always have to encode and decode explicitly.
203
204 =head3 When should I decode or encode?
205
206 Whenever you're communicating with anything that is external to your perl
207 process, like a database, a text file, a socket, or another program. Even if
208 the thing you're communicating with is also written in Perl.
209
210 =head3 What if I don't decode?
211
212 Whenever your encoded, binary string is used together with a text string, Perl
213 will assume that your binary string was encoded with ISO-8859-1, also known as
214 latin-1. If it wasn't latin-1, then your data is unpleasantly converted. For
215 example, if it was UTF-8, the individual bytes of multibyte characters are seen
216 as separate characters, and then again converted to UTF-8. Such double encoding
217 can be compared to double HTML encoding (C<&amp;gt;>), or double URI encoding
218 (C<%253E>).
219
220 This silent implicit decoding is known as "upgrading". That may sound
221 positive, but it's best to avoid it.
222
223 =head3 What if I don't encode?
224
225 Your text string will be sent using the bytes in Perl's internal format. In
226 some cases, Perl will warn you that you're doing something wrong, with a
227 friendly warning:
228
229     Wide character in print at example.pl line 2.
230
231 Because the internal format is often UTF-8, these bugs are hard to spot,
232 because UTF-8 is usually the encoding you wanted! But don't be lazy, and don't
233 use the fact that Perl's internal format is UTF-8 to your advantage. Encode
234 explicitly to avoid weird bugs, and to show to maintenance programmers that you
235 thought this through.
236
237 =head3 Is there a way to automatically decode or encode?
238
239 If all data that comes from a certain handle is encoded in exactly the same
240 way, you can tell the PerlIO system to automatically decode everything, with
241 the C<encoding> layer. If you do this, you can't accidentally forget to decode
242 or encode anymore, on things that use the layered handle.
243
244 You can provide this layer when C<open>ing the file:
245
246     open my $fh, '>:encoding(UTF-8)', $filename;  # auto encoding on write
247     open my $fh, '<:encoding(UTF-8)', $filename;  # auto decoding on read
248
249 Or if you already have an open filehandle:
250
251     binmode $fh, ':encoding(UTF-8)';
252
253 Some database drivers for DBI can also automatically encode and decode, but
254 that is typically limited to the UTF-8 encoding, because they cheat.
255
256 =head3 Cheat?! Tell me, how can I cheat?
257
258 Well, because Perl's internal format is UTF-8, you can just skip the encoding
259 or decoding step, and manipulate the UTF-8 flag directly.
260
261 Instead of C<:encoding(UTF-8)>, you can simply use C<:utf8>. This is widely
262 accepted as good behavior.
263
264 Instead of C<decode> and C<encode>, you could use C<_utf8_on> and C<_utf8_off>.
265 But this is, contrary to C<:utf8>, considered bad style.
266
267 There are some shortcuts for oneliners; see C<-C> in L<perlrun>.
268
269 =head3 What if I don't know which encoding was used?
270
271 Do whatever you can to find out, and if you have to: guess. (Don't forget to
272 document your guess with a comment.)
273
274 You could open the document in a web browser, and change the character set or
275 character encoding until you can visually confirm that all characters look the
276 way they should.
277
278 There is no way to reliably detect the encoding automatically, so if people
279 keep sending you data without charset indication, you may have to educate them.
280
281 =head3 Can I use Unicode in my Perl sources?
282
283 Yes, you can! If your sources are UTF-8 encoded, you can indicate that with the
284 C<use utf8> pragma.
285
286     use utf8;
287
288 This doesn't do anything to your input, or to your output. It only influences
289 the way your sources are read. You can use Unicode in string literals, in
290 identifiers (but they still have to be "word characters" according to C<\w>),
291 and even in custom delimiters.
292
293 =head3 Data::Dumper doesn't restore the UTF-8 flag; is it broken?
294
295 No, Data::Dumper's Unicode abilities are as they should be. There have been
296 some complaints that it should restore the UTF-8 flag when the data is read
297 again with C<eval>. However, you should really not look at the flag, and
298 nothing indicates that Data::Dumper should break this rule.
299
300 Here's what happens: when Perl reads in a string literal, it sticks to 8 bit
301 encoding as long as it can. (But perhaps originally it was internally encoded
302 as UTF-8, when you dumped it.) When it has to give that up because other
303 characters are added to the text string, it silently upgrades the string to
304 UTF-8. 
305
306 If you properly encode your strings for output, none of this is of your
307 concern, and you can just C<eval> dumped data as always.
308
309 =head3 How can I determine if a string is a text string or a binary string?
310
311 You can't. Some use the UTF-8 flag for this, but that's misuse, and makes well
312 behaved modules like Data::Dumper look bad. The flag is useless for this
313 purpose, because it's off when an 8 bit encoding (by default ISO-8859-1) is
314 used to store the string.
315
316 This is something you, the programmer, has to keep track of; sorry. You could
317 consider adopting a kind of "Hungarian notation" to help with this.
318
319 =head3 How do I convert from encoding FOO to encoding BAR?
320
321 By first converting the FOO-encoded byte string to a text string, and then the
322 text string to a BAR-encoded byte string:
323
324     my $text_string = decode('FOO', $foo_string);
325     my $bar_string  = encode('BAR', $text_string);
326
327 or by skipping the text string part, and going directly from one binary
328 encoding to the other:
329
330     use Encode qw(from_to);
331     from_to($string, 'FOO', 'BAR');  # changes contents of $string
332
333 or by letting automatic decoding and encoding do all the work:
334
335     open my $foofh, '<:encoding(FOO)', 'example.foo.txt';
336     open my $barfh, '>:encoding(BAR)', 'example.bar.txt';
337     print { $barfh } $_ while <$foofh>;
338
339 =head3 What about the C<use bytes> pragma?
340
341 Don't use it. It makes no sense to deal with bytes in a text string, and it
342 makes no sense to deal with characters in a byte string. Do the proper
343 conversions (by decoding/encoding), and things will work out well: you get
344 character counts for decoded data, and byte counts for encoded data.
345
346 C<use bytes> is usually a failed attempt to do something useful. Just forget
347 about it.
348
349 =head3 What are C<decode_utf8> and C<encode_utf8>?
350
351 These are alternate syntaxes for C<decode('utf8', ...)> and C<encode('utf8',
352 ...)>.
353
354 =head3 What's the difference between C<UTF-8> and C<utf8>?
355
356 C<UTF-8> is the official standard. C<utf8> is Perl's way of being liberal in
357 what it accepts. If you have to communicate with things that aren't so liberal,
358 you may want to consider using C<UTF-8>. If you have to communicate with things
359 that are too liberal, you may have to use C<utf8>. The full explanation is in
360 L<Encode>.
361
362 C<UTF-8> is internally known as C<utf-8-strict>. This tutorial uses UTF-8
363 consistently, even where utf8 is actually used internally, because the
364 distinction can be hard to make, and is mostly irrelevant.
365
366 Okay, if you insist: the "internal format" is utf8, not UTF-8. (When it's not
367 some other encoding.)
368
369 =head3 I lost track; what encoding is the internal format really?
370
371 It's good that you lost track, because you shouldn't depend on the internal
372 format being any specific encoding. But since you asked: by default, the
373 internal format is either ISO-8859-1 (latin-1), or utf8, depending on the
374 history of the string.
375
376 Perl knows how it stored the string internally, and will use that knowledge
377 when you C<encode>. In other words: don't try to find out what the internal
378 encoding for a certain string is, but instead just encode it into the encoding
379 that you want.
380
381 =head3 What character encodings does Perl support?
382
383 To find out which character encodings your Perl supports, run:
384
385     perl -MEncode -le "print for Encode->encodings(':all')"
386
387 =head3 Which version of perl should I use?
388
389 Well, if you can, upgrade to the most recent, but certainly C<5.8.1> or newer.
390 This tutorial is based on the status quo as of C<5.8.7>.
391
392 You should also check your modules, and upgrade them if necessary. For example,
393 HTML::Entities requires version >= 1.32 to function correctly, even though the
394 changelog is silent about this.
395
396 =head1 SUMMARY
397
398 Decode everything you receive, encode everything you send out. (If it's text
399 data.)
400
401 =head1 ACKNOWLEDGEMENTS
402
403 Thanks to Johan Vromans from Squirrel Consultancy. His UTF-8 rants during the
404 Amsterdam Perl Mongers meetings got me interested and determined to find out
405 how to use character encodings in Perl in ways that don't break easily.
406
407 Thanks to Gerard Goossen from TTY. His presentation "UTF-8 in the wild" (Dutch
408 Perl Workshop 2006) inspired me to publish my thoughts and write this tutorial.
409
410 Thanks to the people who asked about this kind of stuff in several Perl IRC
411 channels, and have constantly reminded me that a simpler explanation was
412 needed.
413
414 Thanks to the people who reviewed this document for me, before it went public.
415 They are: Benjamin Smith, Jan-Pieter Cornet, Johan Vromans, Lukas Mai, Nathan
416 Gray.
417
418 =head1 AUTHOR
419
420 Juerd Waalboer <juerd@cpan.org>
421
422 =head1 SEE ALSO
423
424 L<perlunicode>, L<perluniintro>, L<Encode>
425