Структура System.Char

Статья
01/08/2024

В этой статье приводятся дополнительные замечания к справочной документации по этому API.

Структура Char представляет кодовые точки Юникода с помощью кодировки UTF-16. Значением объекта Char является его 16-разрядное числовое (порядковое) значение.

Если вы не знакомы с Юникодом, скалярными значениями, точками кода, суррогатными парами, UTF-16 и типом Rune , см . статью "Введение в кодировку символов" в .NET.

В этой статье рассматриваются отношения между Char объектом и символом и обсуждаются некоторые распространенные задачи, выполняемые с Char экземплярами. Рекомендуется рассмотреть тип, представленный Rune в .NET Core 3.0, в качестве альтернативы выполнению Char некоторых из этих задач.

Объекты типа char, символы Юникода и строки

Объект String является упорядоченной коллекцией структур Char, представляющей строку текста. Большинство символов Юникода могут быть представлены одним объектом Char, но знак, который кодируется как базовый символ, суррогатная пара и/или последовательность несамостоятельных знаков представляется с помощью нескольких объектов Char. Поэтому структура Char в объекте String не обязательно эквивалентна одному символу Юникода.

Для представления одного символа Юникода используется несколько 16-разрядных кодовых единиц в следующих случаях:

Глифы, которые могут состоять из одного символа или базового символа со следующими за ним несамостоятельными знаками (одним или более). Например, символ ä представлен объектом Char с кодовой единицей U+0061, за которым следует объект Char с кодовой единицей U+0308. (Символ ä также может быть представлен как один объект Char с кодовой единицей U+00E4.) В следующем примере показано, что символ ä состоит из двух объектов Char.

using System;
using System.IO;

public class Example1
{
    public static void Main()
    {
        StreamWriter sw = new StreamWriter("chars1.txt");
        char[] chars = { '\u0061', '\u0308' };
        string strng = new String(chars);
        sw.WriteLine(strng);
        sw.Close();
    }
}
// The example produces the following output:
//       ä

open System
open System.IO

let sw = new StreamWriter("chars1.txt")
let chars = [| '\u0061'; '\u0308' |]
let string = String chars
sw.WriteLine string
sw.Close()

// The example produces the following output:
//       ä

Imports System.IO

Module Example2
    Public Sub Main()
        Dim sw As New StreamWriter("chars1.txt")
        Dim chars() As Char = {ChrW(&H61), ChrW(&H308)}
        Dim strng As New String(chars)
        sw.WriteLine(strng)
        sw.Close()
    End Sub
End Module
' The example produces the following output:
'       ä

Символы вне основной многоязыковой плоскости Юникода (BMP). Юникод поддерживает шестнадцать плоскостей помимо BMP, которая представляет плоскость 0. Кодовая точка Юникода в UTF-32 представляется 21-битовым значением, которое содержит плоскость. Например, U+1D160 представляет символ MUSICAL SYMBOL EIGHTH NOTE (музыкальный символ восьмая). Поскольку кодировка UTF-16 имеет только 16 разрядов, символы за пределами BMP в кодировке UTF-16 представляются суррогатными парами. В следующем примере показано, что U+D834 U+DD60 является эквивалентом U+1D160, символа MUSICAL SYMBOL EIGHTH NOTE, в UTF-32. U+D834 является старшим символом-заместителем; старшие символы-заместители находятся в диапазоне от U+D800 до U+DBFF. U+DD60 является младшим символом-заместителем; младшие символы-заместители находятся в диапазоне от U+DC00 до U+DFFF.

using System;
using System.IO;

public class Example3
{
    public static void Main()
    {
        StreamWriter sw = new StreamWriter(@".\chars2.txt");
        int utf32 = 0x1D160;
        string surrogate = Char.ConvertFromUtf32(utf32);
        sw.WriteLine("U+{0:X6} UTF-32 = {1} ({2}) UTF-16",
                     utf32, surrogate, ShowCodePoints(surrogate));
        sw.Close();
    }

    private static string ShowCodePoints(string value)
    {
        string retval = null;
        foreach (var ch in value)
            retval += String.Format("U+{0:X4} ", Convert.ToUInt16(ch));

        return retval.Trim();
    }
}
// The example produces the following output:
//       U+01D160 UTF-32 = ð (U+D834 U+DD60) UTF-16

open System
open System.IO

let showCodePoints (value: char seq) =
    let str =
        value
        |> Seq.map (fun ch -> $"U+{Convert.ToUInt16 ch:X4}")
        |> String.concat ""
    str.Trim()

let sw = new StreamWriter(@".\chars2.txt")
let utf32 = 0x1D160
let surrogate = Char.ConvertFromUtf32 utf32
sw.WriteLine $"U+{utf32:X6} UTF-32 = {surrogate} ({showCodePoints surrogate}) UTF-16"
sw.Close()

// The example produces the following output:
//       U+01D160 UTF-32 = ð (U+D834 U+DD60) UTF-16

Imports System.IO

Module Example4
    Public Sub Main()
        Dim sw As New StreamWriter(".\chars2.txt")
        Dim utf32 As Integer = &H1D160
        Dim surrogate As String = Char.ConvertFromUtf32(utf32)
        sw.WriteLine("U+{0:X6} UTF-32 = {1} ({2}) UTF-16",
                   utf32, surrogate, ShowCodePoints(surrogate))
        sw.Close()
    End Sub

    Private Function ShowCodePoints(value As String) As String
        Dim retval As String = Nothing
        For Each ch In value
            retval += String.Format("U+{0:X4} ", Convert.ToUInt16(ch))
        Next
        Return retval.Trim()
    End Function
End Module
' The example produces the following output:
'       U+01D160 UTF-32 = ð (U+D834 U+DD60) UTF-16

Символы и категории символов

Каждый символ Юникода или допустимая суррогатная пара принадлежит к определенной категории Юникода. В .NET категории Юникода представлены элементами UnicodeCategory перечисления и включают такие значения, как UnicodeCategory.CurrencySymbol, UnicodeCategory.LowercaseLetterи UnicodeCategory.SpaceSeparator, например.

Чтобы определить категорию символа Юникода, вызовите GetUnicodeCategory метод. В следующем примере GetUnicodeCategory используется для отображения категории Юникода каждого символа в строке. Пример работает правильно, только если в экземпляре String нет суррогатных пар.

using System;
using System.Globalization;

class Example
{
   public static void Main()
   {
      // Define a string with a variety of character categories.
      String s = "The red car drove down the long, narrow, secluded road.";
      // Determine the category of each character.
      foreach (var ch in s)
         Console.WriteLine("'{0}': {1}", ch, Char.GetUnicodeCategory(ch));
   }
}
// The example displays the following output:
//      'T': UppercaseLetter
//      'h': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'r': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      'd': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'c': LowercaseLetter
//      'a': LowercaseLetter
//      'r': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'd': LowercaseLetter
//      'r': LowercaseLetter
//      'o': LowercaseLetter
//      'v': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'd': LowercaseLetter
//      'o': LowercaseLetter
//      'w': LowercaseLetter
//      'n': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      't': LowercaseLetter
//      'h': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'l': LowercaseLetter
//      'o': LowercaseLetter
//      'n': LowercaseLetter
//      'g': LowercaseLetter
//      ',': OtherPunctuation
//      ' ': SpaceSeparator
//      'n': LowercaseLetter
//      'a': LowercaseLetter
//      'r': LowercaseLetter
//      'r': LowercaseLetter
//      'o': LowercaseLetter
//      'w': LowercaseLetter
//      ',': OtherPunctuation
//      ' ': SpaceSeparator
//      's': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      'c': LowercaseLetter
//      'l': LowercaseLetter
//      'u': LowercaseLetter
//      'd': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      'd': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'r': LowercaseLetter
//      'o': LowercaseLetter
//      'a': LowercaseLetter
//      'd': LowercaseLetter
//      '.': OtherPunctuation

open System

// Define a string with a variety of character categories.
let s = "The red car drove down the long, narrow, secluded road."
// Determine the category of each character.
for ch in s do
    printfn $"'{ch}': {Char.GetUnicodeCategory ch}"

// The example displays the following output:
//      'T': UppercaseLetter
//      'h': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'r': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      'd': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'c': LowercaseLetter
//      'a': LowercaseLetter
//      'r': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'd': LowercaseLetter
//      'r': LowercaseLetter
//      'o': LowercaseLetter
//      'v': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'd': LowercaseLetter
//      'o': LowercaseLetter
//      'w': LowercaseLetter
//      'n': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      't': LowercaseLetter
//      'h': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'l': LowercaseLetter
//      'o': LowercaseLetter
//      'n': LowercaseLetter
//      'g': LowercaseLetter
//      ',': OtherPunctuation
//      ' ': SpaceSeparator
//      'n': LowercaseLetter
//      'a': LowercaseLetter
//      'r': LowercaseLetter
//      'r': LowercaseLetter
//      'o': LowercaseLetter
//      'w': LowercaseLetter
//      ',': OtherPunctuation
//      ' ': SpaceSeparator
//      's': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      'c': LowercaseLetter
//      'l': LowercaseLetter
//      'u': LowercaseLetter
//      'd': LowercaseLetter
//      'e': LowercaseLetter
//      'd': LowercaseLetter
//      ' ': SpaceSeparator
//      'r': LowercaseLetter
//      'o': LowercaseLetter
//      'a': LowercaseLetter
//      'd': LowercaseLetter
//      '.': OtherPunctuation

Imports System.Globalization

Module Example1
    Public Sub Main()
        ' Define a string with a variety of character categories.
        Dim s As String = "The car drove down the narrow, secluded road."
        ' Determine the category of each character.
        For Each ch In s
            Console.WriteLine("'{0}': {1}", ch, Char.GetUnicodeCategory(ch))
        Next
    End Sub
End Module
' The example displays the following output:
'       'T': UppercaseLetter
'       'h': LowercaseLetter
'       'e': LowercaseLetter
'       ' ': SpaceSeparator
'       'r': LowercaseLetter
'       'e': LowercaseLetter
'       'd': LowercaseLetter
'       ' ': SpaceSeparator
'       'c': LowercaseLetter
'       'a': LowercaseLetter
'       'r': LowercaseLetter
'       ' ': SpaceSeparator
'       'd': LowercaseLetter
'       'r': LowercaseLetter
'       'o': LowercaseLetter
'       'v': LowercaseLetter
'       'e': LowercaseLetter
'       ' ': SpaceSeparator
'       'd': LowercaseLetter
'       'o': LowercaseLetter
'       'w': LowercaseLetter
'       'n': LowercaseLetter
'       ' ': SpaceSeparator
'       't': LowercaseLetter
'       'h': LowercaseLetter
'       'e': LowercaseLetter
'       ' ': SpaceSeparator
'       'l': LowercaseLetter
'       'o': LowercaseLetter
'       'n': LowercaseLetter
'       'g': LowercaseLetter
'       ',': OtherPunctuation
'       ' ': SpaceSeparator
'       'n': LowercaseLetter
'       'a': LowercaseLetter
'       'r': LowercaseLetter
'       'r': LowercaseLetter
'       'o': LowercaseLetter
'       'w': LowercaseLetter
'       ',': OtherPunctuation
'       ' ': SpaceSeparator
'       's': LowercaseLetter
'       'e': LowercaseLetter
'       'c': LowercaseLetter
'       'l': LowercaseLetter
'       'u': LowercaseLetter
'       'd': LowercaseLetter
'       'e': LowercaseLetter
'       'd': LowercaseLetter
'       ' ': SpaceSeparator
'       'r': LowercaseLetter
'       'o': LowercaseLetter
'       'a': LowercaseLetter
'       'd': LowercaseLetter
'       '.': OtherPunctuation

На внутреннем уровне для символов вне диапазона ASCII (от U+0000 до U+00FF) метод GetUnicodeCategory зависит от категорий Юникода, сообщаемых классом CharUnicodeInfo. Начиная с платформа .NET Framework 4.6.2 символы Юникода классифицируются по стандарту Юникода версии 8.0.0. В версиях платформа .NET Framework от платформа .NET Framework 4 до платформа .NET Framework 4.6.1 они классифицируются по стандарту Юникода версии 6.3.0.

Символы и текстовые элементы

Так как один символ может быть представлен несколькими объектами Char, не всегда имеет смысл работать с отдельными объектами Char. Например, в следующем примере кодовые точки Юникода, представляющие эгейские цифры 0–9, преобразуются в кодовые единицы в кодировке UTF-16. Так как в нем объекты Char ошибочно приравниваются к символам, он неточно сообщает, что результирующая строка содержит 20 символов.

using System;

public class Example5
{
    public static void Main()
    {
        string result = String.Empty;
        for (int ctr = 0x10107; ctr <= 0x10110; ctr++)  // Range of Aegean numbers.
            result += Char.ConvertFromUtf32(ctr);

        Console.WriteLine("The string contains {0} characters.", result.Length);
    }
}
// The example displays the following output:
//     The string contains 20 characters.

open System

let result =
    [ for i in 0x10107..0x10110 do  // Range of Aegean numbers.
        Char.ConvertFromUtf32 i ]
    |> String.concat ""

printfn $"The string contains {result.Length} characters."


// The example displays the following output:
//     The string contains 20 characters.

Module Example5
    Public Sub Main()
        Dim result As String = String.Empty
        For ctr As Integer = &H10107 To &H10110     ' Range of Aegean numbers.
            result += Char.ConvertFromUtf32(ctr)
        Next
        Console.WriteLine("The string contains {0} characters.", result.Length)
    End Sub
End Module
' The example displays the following output:
'     The string contains 20 characters.

Чтобы избежать предположения, что Char объект представляет один символ, можно сделать следующее:

Можно работать с объектом String целиком, а не с отдельными его символами, при представлении и анализе его лингвистического содержимого.

Вы можете использовать String.EnumerateRunes , как показано в следующем примере:

int CountLetters(string s)
{
    int letterCount = 0;

    foreach (Rune rune in s.EnumerateRunes())
    {
        if (Rune.IsLetter(rune))
        { letterCount++; }
    }

    return letterCount;
}

let countLetters (s: string) =
    let mutable letterCount = 0

    for rune in s.EnumerateRunes() do
        if Rune.IsLetter rune then
            letterCount <- letterCount + 1

    letterCount

Можно использовать класс StringInfo для работы с элементами текста вместо отдельных объектов Char. В следующем примере для подсчета количества элементов текста в строке, состоящей из эгейских цифр от нуля до девяти, используется объект StringInfo. Так как он считает суррогатную пару одним символом, он правильно сообщает, что строка содержит десять символов.

using System;
using System.Globalization;

public class Example4
{
    public static void Main()
    {
        string result = String.Empty;
        for (int ctr = 0x10107; ctr <= 0x10110; ctr++)  // Range of Aegean numbers.
            result += Char.ConvertFromUtf32(ctr);

        StringInfo si = new StringInfo(result);
        Console.WriteLine("The string contains {0} characters.",
                          si.LengthInTextElements);
    }
}
// The example displays the following output:
//       The string contains 10 characters.

open System
open System.Globalization

let result =
    [ for i in 0x10107..0x10110 do  // Range of Aegean numbers.
        Char.ConvertFromUtf32 i ]
    |> String.concat ""


let si = StringInfo result
printfn $"The string contains {si.LengthInTextElements} characters."

// The example displays the following output:
//       The string contains 10 characters.

Imports System.Globalization

Module Example6
    Public Sub Main()
        Dim result As String = String.Empty
        For ctr As Integer = &H10107 To &H10110     ' Range of Aegean numbers.
            result += Char.ConvertFromUtf32(ctr)
        Next
        Dim si As New StringInfo(result)
        Console.WriteLine("The string contains {0} characters.", si.LengthInTextElements)
    End Sub
End Module
' The example displays the following output:
'       The string contains 10 characters.

Если строка содержит базовый символ с одним или несколькими несамостоятельными знаками, можно вызвать метод String.Normalize для преобразования подстроки в одиночную кодовую единицу в кодировке UTF-16. В следующем примере метод String.Normalize используется для преобразования базового символа U+0061 (LATIN SMALL LETTER A — латинская строчная буква "a") и несамостоятельного знака U+0308 (COMBINING DIAERESIS — комбинируемое надстрочное двоеточие) в U+00E4 (LATIN SMALL LETTER A WITH DIAERESIS — латинская строчная буква "a" с диэризисом).

using System;

public class Example2
{
    public static void Main()
    {
        string combining = "\u0061\u0308";
        ShowString(combining);

        string normalized = combining.Normalize();
        ShowString(normalized);
    }

    private static void ShowString(string s)
    {
        Console.Write("Length of string: {0} (", s.Length);
        for (int ctr = 0; ctr < s.Length; ctr++)
        {
            Console.Write("U+{0:X4}", Convert.ToUInt16(s[ctr]));
            if (ctr != s.Length - 1) Console.Write(" ");
        }
        Console.WriteLine(")\n");
    }
}
// The example displays the following output:
//       Length of string: 2 (U+0061 U+0308)
//
//       Length of string: 1 (U+00E4)

open System

let showString (s: string) =
    printf $"Length of string: {s.Length} ("
    for i = 0 to s.Length - 1 do
        printf $"U+{Convert.ToUInt16 s[i]:X4}"
        if i <> s.Length - 1 then printf " "
    printfn ")\n"

let combining = "\u0061\u0308"
showString combining

let normalized = combining.Normalize()
showString normalized

// The example displays the following output:
//       Length of string: 2 (U+0061 U+0308)
//
//       Length of string: 1 (U+00E4)

Module Example3
    Public Sub Main()
        Dim combining As String = ChrW(&H61) + ChrW(&H308)
        ShowString(combining)

        Dim normalized As String = combining.Normalize()
        ShowString(normalized)
    End Sub

    Private Sub ShowString(s As String)
        Console.Write("Length of string: {0} (", s.Length)
        For ctr As Integer = 0 To s.Length - 1
            Console.Write("U+{0:X4}", Convert.ToUInt16(s(ctr)))
            If ctr <> s.Length - 1 Then Console.Write(" ")
        Next
        Console.WriteLine(")")
        Console.WriteLine()
    End Sub
End Module
' The example displays the following output:
'       Length of string: 2 (U+0061 U+0308)
'       
'       Length of string: 1 (U+00E4)

Распространенные операции

Структура Char предоставляет методы для сравнения объектов Char, преобразования значения заданного объекта Char в объект другого типа и определения категории Юникода для объекта Char:

Действие	Используйте эти методы `System.Char`
Сравнение Char объектов	CompareTo и Equals.
Преобразование точки кода в строку	ConvertFromUtf32 См. Rune также тип.
Преобразовать объект Char или суррогатную пару объектов Char в кодовую точку	Для одного символа: Convert.ToInt32(Char) Для суррогатной пары или символа в строке: Char.ConvertToUtf32 См. Rune также тип.
Получение категории Юникода символа	GetUnicodeCategory См. также Rune.GetUnicodeCategory.
Определить, принадлежит ли символ определенной категории Юникода, например: цифры, буквы, знаки препинания, управляющие символы и т. д.	IsControl, IsDigit, IsHighSurrogate, IsLetter, IsLetterOrDigit, IsLower, IsLowSurrogate, IsNumber, IsPunctuation, IsSeparator, IsSurrogate, IsSurrogatePair, IsSymbol, IsUpper и IsWhiteSpace См. также соответствующие методы для Rune типа.
Преобразовать объект Char, который представляет число, в значение числового типа	GetNumericValue См. также Rune.GetNumericValue.
Преобразует символ в строке в объект Char	Parse и TryParse.
Преобразовать объект Char в объект String	ToString
Изменение регистра объекта Char	ToLower, ToLowerInvariant, ToUpper и ToUpperInvariant См. также соответствующие методы для Rune типа.

Значения Char и взаимодействие

Если управляемый Char тип, представленный в кодировке Юникод UTF-16, передается в неуправляемый код, маршализатор взаимодействия преобразует набор символов в ANSI по умолчанию. Можно применить атрибут DllImportAttribute к объявлениям вызова неуправляемого кода и атрибут StructLayoutAttribute к объявлениям COM-взаимодействия для управления набором символов, используемым при маршалинге типа Char.