คำถามง่ายๆ อย่าง ความยาวของ string นี้คือเท่าไหร่? กลับกลายเป็นเรื่องที่ซับซ้อนอย่างน่าประหลาดใจในการเขียนโปรแกรมสมัยใหม่ สิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นตัวอักษรเดียวบนหน้าจออาจจะถูกนับเป็น 5, 7 หรือแม้แต่ 17 ตัวอักษร ขึ้นอยู่กับว่าคุณใช้ภาษาโปรแกรมมิ่งอะไร ความสับสนนี้เกิดจากวิธีที่ระบบต่างๆ จัดการกับ Unicode ซึ่งเป็นมาตรฐานสากลสำหรับการแสดงข้อความ
รากเหง้าของปัญหานี้อยู่ที่แนวทางแบบหลายชั้นของ Unicode ในการจัดการข้อความ อีโมจิเดียวอย่างท่าทางฟาดหน้าผากไม่ใช่แค่ตัวอักษรหนึ่งตัว - แต่จริงๆ แล้วมันถูกสร้างขึ้นจากส่วนประกอบ Unicode หลายตัวที่ทำงานร่วมกัน ส่วนประกอบเหล่านี้รวมถึงอีโมจิพื้นฐาน, ตัวปรับเปลี่ยนสีผิว, ตัวบ่งชี้เพศ และตัวอักษรเชื่อมต่อที่มองไม่เห็นซึ่งบอกระบบว่าจะรวมทุกอย่างเข้าด้วยกันเป็นสัญลักษณ์ภาพเดียวอย่างไร
ความแตกต่างของความยาวสตริงตามภาษา:
- หน่วย UTF-8 : 17 ตัวอักษร
- หน่วย UTF-16 : 7 ตัวอักษร
- หน่วย UTF-32 /ค่า Unicode scalar: 5 ตัวอักษร
- กลุ่ม extended grapheme clusters: 1 ตัวอักษร (การแสดงผลที่มองเห็น)
ภาษาต่างๆ นับแตกต่างกัน
ภาษาโปรแกรมมิ่งจัดการความยาวของ string ในวิธีที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน ทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ไม่สอดคล้องกันข้ามแพลตฟอร์ม Python นับ Unicode code points, JavaScript วัด UTF-16 code units ในขณะที่ภาษาอย่าง C ทำงานกับ raw bytes นี่หมายความว่า text string เดียวกันจะรายงานความยาวที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการพัฒนาของคุณ
ชุมชนได้ระบุว่านี่เป็นแหล่งที่มาหลักของบัก โดยเฉพาะในเว็บแอปพลิเคชันที่ JavaScript ฝั่ง frontend และระบบ backend ใช้วิธีการนับที่แตกต่างกัน นักพัฒนามักจะค้นพบปัญหาเหล่านี้เมื่อผู้ใช้เริ่มป้อนอีโมจิหรือข้อความที่ไม่ใช่ภาษาอังกฤษ ทำให้เกิดการ crash ที่ไม่คาดคิดหรือข้อมูลเสียหาย
องค์ประกอบ Unicode ใน Emoji ที่ซับซ้อน:
- อักขระ emoji พื้นฐาน
- ตัวปรับเปลี่ยนสีผิว Fitzpatrick (ประเภท 1-6)
- ลำดับ Zero Width Joiner (ZWJ)
- อักขระบ่งบอกเพศ (สัญลักษณ์ ♂/♀)
- ตัวเลือกรูปแบบสำหรับการแสดงผลตามต้องการ
ปัญหาการใช้หน่วยความจำ
นอกเหนือจากปัญหาการนับแล้ว Unicode strings ยังใช้หน่วยความจำมากกว่าที่นักพัฒนาหลายคนคาดหวังอย่างมีนัยสำคัญ Unicode character แต่ละตัวสามารถต้องการพื้นที่จัดเก็บหลาย bytes และ overhead จะทบต้นเมื่อแอปพลิเคชันสร้าง string objects จำนวนมาก การทดสอบแสดงให้เห็นว่า Lua ตัวอย่างเช่น ประสบกับการเพิ่มขึ้นของหน่วยความจำอย่างมาก - กระโดดจากประมาณ 41KB ไปมากกว่า 116KB เมื่อ test strings มีความซับซ้อนมากขึ้น
การบวมของหน่วยความจำนี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีทรัพยากรจำกัดเช่นอุปกรณ์มือถือหรือระบบฝังตัว ปัญหาจะแย่ลงเมื่อแอปพลิเคชันสร้าง strings แบบไดนามิกหรือประมวลผลข้อมูลข้อความจำนวนมาก
ผลกระทบต่อการใช้หน่วยความจำในการทดสอบ Lua :
- การใช้หน่วยความจำพื้นฐาน: ~41KB
- สตริงความยาว 1 ตัวอักษร: ~61KB (เพิ่มขึ้น +48%)
- สตริงความยาว 7 ตัวอักษร: ~117KB (เพิ่มขึ้น +185%)
- การใช้หน่วยความจำเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญตามความซับซ้อนของสตริง
ไม่มีวิธีแก้ไขที่สมบูรณ์แบบ
ชุมชนโปรแกรมเมอร์ยังคงแบ่งแยกเกี่ยวกับแนวทางที่ดีที่สุดในการจัดการความยาวของ string บางคนสนับสนุนการปฏิบัติต่อ strings เป็น raw byte arrays ให้นักพัฒนาควบคุมการตีความได้อย่างเต็มที่ คนอื่นๆ ผลักดันให้มีการมาตรฐานใน grapheme clusters - หน่วยภาพที่ผู้ใช้เห็นจริงๆ บนหน้าจอ
ฉันชอบภาษาที่ strings เป็นเพียงลำดับของ bytes และคุณได้ตัดสินใจว่าจะตีความมันอย่างไร
แต่ละแนวทางมีข้อแลกเปลี่ยน การจัดการระดับ byte ให้ความเร็วและความคาดเดาได้แต่จะเสียกับข้อความนานาชาติ การนับ grapheme cluster ตรงกับความคาดหวังของผู้ใช้แต่ต้องการฐานข้อมูล Unicode ที่ซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงตามมาตรฐานที่พัฒนา
ผลกระทบในทางปฏิบัติสำหรับนักพัฒนา
ความซับซ้อนของ Unicode เหล่านี้สร้างปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงนอกเหนือจากการอภิปรายทางวิชาการ ระบบฐานข้อมูลอาจตัดข้อความโดยไม่คาดคิด ส่วนติดต่อผู้ใช้อาจจัดเรียงเนื้อหาผิด และการตรวจสอบข้อมูลอาจล้มเหลวในวิธีที่น่าประหลาดใจ ปัญหาจะรุนแรงเป็นพิเศษเมื่อสร้างแอปพลิเคชันนานาชาติหรือประมวลผลเนื้อหาที่ผู้ใช้สร้างขึ้น
การพัฒนาสมัยใหม่ต้องการการพิจารณาอย่างรอบคอบของการจัดการข้อความตั้งแต่เริ่มต้น นักพัฒนาต้องเลือกแนวทางการประมวลผล string ของพวกเขาตามกรณีการใช้งานเฉพาะ - ไม่ว่าพวกเขาจะต้องการความแม่นยำระดับ byte, ความแม่นยำทางภาพ หรือความเร็วในการประมวลผล ยุคที่สมมติว่าหนึ่งตัวอักษรเท่ากับหนึ่ง byte ได้หมดไปแล้ว และแอปพลิเคชันต้องถูกออกแบบโดยคำนึงถึงความซับซ้อนของ Unicode