JavaScript String length 转换为 byteLength

[xiaoxiaojx]

看 Node.js 中这段代码较为疑惑, 如下 StorageSize 函数通过 JavaScript 字符串的长度（str->Length）估算出转换为 UTF-8 编码会占用的最大字节数为 3 * str->Length(), 说明长度为 1 的 JavaScript 字符串转换为 UTF-8 编码最多需要 3 个字节来存储, 那么这个结论是如何得出来的?

Maybe<size_t> StringBytes::StorageSize(Isolate* isolate,
                                       Local<Value> val,
                                       enum encoding encoding) {
  HandleScope scope(isolate);
  size_t data_size = 0;

  Local<String> str;
  if (!val->ToString(isolate->GetCurrentContext()).ToLocal(&str))
    return Nothing<size_t>();

  switch (encoding) {
    // 省略 ...
    
    case UTF8:
      data_size = 3 * str->Length();
      break

    default:
      CHECK(0 && "unknown encoding");
      break;
  }

  return Just(data_size);
}

MDN String length: The length read-only property of a string contains the length of the string in UTF-16 code units.

通过查阅 MDN 发现 JavaScript 字符串是 UTF-16 编码, 那么 UTF-16 的编码规则是怎样的了?

通过查阅 UTF-16 维基百科 发现 UTF-16 共2种情况的编码, 码点范围 0-65535 的字符在 UTF-16 是 2 个字节, 65536 以上为 4 个字节

最后我们再查阅 统一码 百度百科 发现 UTF-8 共4种情况的编码

于是我们可以从码点范围 0-127, 128-2047, 2048-65535 中任意取一个数来验证 JavaScript 字符串的长度与转换为 UTF-8 编码的字节数的关系

// 码点范围 0～127, "1".codePointAt(): 49
"1".length
// length: 1, Buffer.byteLength("1", "utf16le"): 2, Buffer.byteLength("1", "utf8"): 1

// 码点范围 128~2047, "®".codePointAt(): 174
"®".length
// length: 1, Buffer.byteLength("®", "utf16le"): 2, Buffer.byteLength("®", "utf8"): 2

// 码点范围 2048~65535, "多".codePointAt(): 22810
"多".length
// length: 1, Buffer.byteLength("多", "utf16le"): 2, Buffer.byteLength("多", "utf8"): 3

// 码点范围 65536~2097151, "𐀀".codePointAt(): 65536
"𐀀".length
// length: 2, Buffer.byteLength("𐀀", "utf16le"): 4, Buffer.byteLength("𐀀", "utf8"): 4

上面的验证结果来看, 当 JavaScript 字符串的长度为 1 时 UTF-8 编码的字节数可能为1个或者2个或者3个, ✅ 从而验证了 JavaScript 字符串转换为 UTF-8 编码最多需要 3 * str->Length() 个字节来存储。

• Unicode 字符对照表见: Unicode/Character reference