Avant toute chose, une explication du sous-titre et une petite définition :
Un « grapheme cluster », en bon français, c’est un groupe de graphèmes. Cette terminologie est utilisée pour caractériser un fait curieux : on voit parfois sur l’écran un seul caractère alors qu’il y en a fait plusieurs dans la machine.
Les termes « grapheme cluster » sont mal choisis, car tant en anglais qu’en français, le mot graphème correspond à une lettre ou un ensemble de lettres pour former un phonème, ce qui n’a pas grand-chose à voir avec le fait curieux cité ci-dessus.
C’est pourtant la terminologie utilisée par Unicode. 
Unicode permet de coder tous les caractères du « jeu universel de caractères » dont l’acronyme anglais est UCS. Chaque caractère de l'UCS est représenté par un nombre hexadécimal entre 0x0000 et 0x10FFFF. Ce nombre est appelé « point de code ». La valeur de ce nombre peut être codée avec un des trois codages suivants : UTF-32, UTF-16 et UTF-8.
Un point de code Unicode est désigné par l’écriture « U+ » suivi de son numéro hexadécimal de U+0000 à U+10FFFF.
L'UCS fait partie de la norme ISO 10646 (qui a une version en français). Cette norme fournit un nom pour les caractères de l'UCS.
Beaucoup de caractères sont codés de manière unique. Mais pour des raisons historiques, certains peuvent avoir un codage alternatif. C’est le cas les caractères composés (par exemple les caractères coréens ou les lettres accentuées).
Sélectionnez le é ci-contre, et puis le recopier dans un document vide, par exemple avec Notepad++.
Faire un retour arrière ⌫ back pace. Surprise, l’accent a disparu, il reste juste un e sans accents !
Explication
Au lieu de le coder 0xC3 0xA8 (standard Unicode, en UTF-8), il est codé 0x65 oxCC 0x81, c’est à dire un e suivi d’un accent aigu. On voit un seul caractère : é alors qu’il y en a deux dans la machine.
Il y a des représentations graphiques qui ne sont pas dans l'UCS. Ces représentations sont faites en associant plusieurs caractères de l'UCS.
Le présent article s’intéresse en particulier aux drapeaux nationaux et à certains émojis.
Avec les caractères composés, les drapeaux nationaux et certains émojis, la longueur de ce qui s’affiche à l’écran ne correspond plus au nombre de caractères de l'UCS utilisés.
Cela pose des problèmes difficiles. On aimerait bien pouvoir trier, appliquer des expressions régulières, ou pouvoir gérer le curseur lors du développement d’applications dans lesquelles on peut éditer des textes.
Pour compliquer le tout, les règles applicables dépendent de la langue de rédaction. Unicode a écrit un document à ce sujet qui détaille ces problèmes.
Pour en savoir plus sur Unicode et UTF-8, voir L’encodage UTF-8 à la main
On notera qu’Unicode est une norme qui évolue (typiquement, une fois par an), sachant que les nouvelles versions restent compatibles avec les anciennes versions. C’est tout à fait souhaitable, car il s’agit ici d’écrits basés sur des conventions graphiques qui ont une certaine stabilité temporelle. Ce n’est pas tous les jours qu’on change l’alphabet.
Pour obtenir un affichage correct des drapeaux et des émojis sur un PC, il faut utiliser une police d’émojis à jour.
En cas de problèmes, on peut utiliser le navigateur Firefox avec son extension Twemojify.
Les caractères composés
Les caractères composés
Caractères accentués
L’écriture du français nécessite l’utilisation d’accents, de la cédille (sans compter les ligatures). C’est aussi le cas d’autres langues européennes et de diverses transcriptions latines. Les caractères concernés sont dans le supplément Latin-1 d’Unicode.
Mais Unicode prévoit aussi des « caractères diacritiques ». Ce sont des caractères sans chasse destinés à se superposer au caractère précédent. Ces caractères sont dans le bloc U+300 – U+36F « Diacritiques ». On y trouve entre autres les accents pour le français et aussi la cédille. Par exemple é « lettre minuscule latine e accent aigu » (U+00E9) peut aussi être codé e (U+0065) - ◌́ (U+0301).
◌́ (U+0301) est un des caractères diacritiques.
Le cas du hangûl (alphabet coréen)
La langue écrite coréenne est phonétique. Il y a des symboles qui représentent chacun une syllabe. Chaque symbole est construit à partir d’un ensemble de 67 signes élémentaires. Chacun de ces signes est appelé Jamo. Par exemple, la syllabe Gan 간 |(U+AC04) peut aussi se coder avec 3 jamos : ᄀ (U+1100) - ᅡ (U+1161) - ᆫ (U+11AB).
Chaque syllabe est composée de 2,3 ou 4 jamos. Face à une succession de jamos, il n’est pas évident de délimiter chaque syllabe. Traiter des textes en coréen devient compliqué en présence de caractères composés. Unicode recommande d’utiliser les points de code associés aux syllabes et d’éviter les formes composées.
De nombreuses autres langues utilisent des caractères qui peuvent être écrits sous la forme composée.
- Hapax : entrez la valeur d’un point de code dans la barre de recherche (par exemple AC04). On obtient un fichier PDF qui contient à minima le tableau de caractères du bloc de codes concerné. Il y a souvent des informations complémentaires (il n’y en a pas pour le hangûl) avec une entrée par point de code, le nom normalisé en français et la forme composée éventuelle.
- Compart : entrez un point de code (sous la forme U+XXXX) ou un caractère dans la barre de recherche. Vous obtiendrez les informations associées, y compris le nom normalisé en anglais et la forme composée éventuelle.
Les drapeaux nationaux
Pour coder un drapeau national, il faut connaître son code ISO 3166 sur deux lettres (ISO 3166 alpha-2). Ces codes sont décidés par les Nations Unies.
La Plateforme de consultation en ligne (OBP) de l’ISO permet de vérifier ou de trouver un code alpha-2 à jour.
On représente chacune de ces deux lettres en utilisant le Regional Indicator Symbol Letter correspondant. Les 26 lettres de l’alphabet sont codées de U+1F1E6 à U+1F1FF.
Par exemple, pour l’Afghanistan, 🇦🇫 le code alpha-2 est AF, lettres codées U+1F1E6🇦 et U+1F1EB🇫.
Ces lettres apparaissent en blanc sur un carré bleu clair.
A noter que la représentation n’est pas nécessairement une image du drapeau. Ainsi, sous Windows, on voit AF plutôt que le drapeau de l’Afghanistan.
On peut aussi faire apparaître le drapeau européen 🇪🇺(EU), et celui des Nations Unies 🇺🇳 (UN).
Un problème de stabilité
La norme ISO 3166 a été révisée en 1974, 1981, 1988 et 1994 et 2013. Les codes alpha-2 ne sont pas nécessairement stables dans le temps. On a vu des ensembles fédéraux se disloquer, par exemple l’URSS ou la Yougoslavie, ce qui a engrainé l’attribution de nouveaux codes.
Concernant Unicode, le principe de compatibilité ascendante interdit de supprimer quoi que ce soit aux codes nationaux / régionaux déjà présents. Si un code Alpha-2 vient à disparaître, Unicode doit faire une exception au principe de compatibilité.
Les subdivisions nationales sont encore moins stables. C’est ainsi que le drapeau du Québec n’a jamais été accepté, pas plus que ceux des états d’Amérique du Nord.
Depuis 2017, il y a quelques drapeaux régionaux dans la norme : l’Angleterre 🏴, l’Écosse 🏴 et le Pays de Galle 🏴
Les risques d’instabilité n’incitent pas Unicode à introduire d’autres drapeaux régionaux.
Les émojis
Les émojis sont des représentations qui ont été créées dans le cadre de diverses applications ou implémentations propriétaires. Quand il a été question de normaliser ce qui existait de part et d’autre, Unicode s’est trouvé confronté à des approches très diverses. Il en résulte un manque de cohérence.
Dans Unicode 15.1, il y a 3782 émojis recensés. 1374 d’entre eux sont des émojis de base.
Les émojis de base sont dans l’UCS, et font donc partie de la norme ISO 10646.
Unicode fournit une liste partielle des émojis. La liste complète est ici.
De nombreux sites présentent des listes d’émojis, dont le codage peut facilement être copié dans le presse-papier :
Séquences avec liant sans chasse
Le liant sans chasse, c’est quoi ?
Le Liant Sans Chasse (LSC) ou Zero-Width Joiner (ZWJ) en anglais, est un caractère spécial utilisé pour fusionner deux caractères. C’est le point de code U+200D « liant sans chasse ».
Il est en particulier utilisé pour coder des émojis relatifs aux personnes ou aux parties du corps humain au moyen de séquences LSC.
Il n’y a pas de moyen performant pour savoir où s’arrête une séquence.
Actuellement, les plus longues séquences ont 10 composants.
Unicode prévoit un maximum de 32 points de code au total pour un émoji.
Les séquences LSC sont regroupées par type :
- familles
- rôles
- genré
- cheveux
- autres
Le liant sans chasse est également utilisé pour écrire de l’arabe, du sanskrit ou d’autres langues de la région himalayenne.
Les points de code sont nommés à partir de la version en français de la norme ISO 10646, tels qu’ils apparaissent sur le site https://hapax.qc.ca/?. Les noms sont donnés en lettres majuscules. Les mentions en lettre minuscules ne font pas partie de la norme.
Les modificateurs de couleur de peau
Ces modificateurs peuvent s’appliquer dans les cas où la peau humaine est visible.
Il y a 5 couleurs de peau proposées, basées sur la classification de Fitzpatrick. À savoir :
- U+1F3FB 🏻
MODIFICATEUR D'ÉMOJI PHOTOTYPE-1-2 (Peau Claire) - U+1F3FC 🏼
MODIFICATEUR D'ÉMOJI PHOTOTYPE-3 (Peau Moyennement Claire) - U+1F3FD 🏽
MODIFICATEUR D'ÉMOJI PHOTOTYPE-4 (Peau Légèrement Mate) - U+1F3FE 🏾
MODIFICATEUR D'ÉMOJI PHOTOTYPE-5 (Peau Mate) - U+1F3FF 🏿
MODIFICATEUR D'ÉMOJI PHOTOTYPE-6 (Peau Foncée)
À partir d’un personnage ou d’une partie du corps humain ou d’une séquence avec liant sans chasse, il est possible d’ajouter un modificateur de peau pour voir apparaître l’émoji souhaité dans le cas où la plateforme le supporte. Sinon, le modificateur de peau est ignoré.
🧑🏿 adulte peau foncée
U+1F9D1 🧑 ADULTE
U+1F3FF 🏿MODIFICATEUR D'ÉMOJI PHOTOTYPE-6 (Peau Foncée)
Familles
Ce type de séquences LSC regroupe une grande variété de couples et de familles avec ou sans enfants, éventuellement agrémentées de baisers ou de cœurs. Y figure également une combinaison de poignées de mains.
🧑🤝🧑 gens se tenant la main
U+1F9D1🧑 ADULTE
U+200D LSC
U+1F91D 🤝POIGNÉE DE MAIN
U+200D LSC
U+1F9D1 🧑ADULTE
🧑🏻🤝🧑🏼 gens se tenant la main, peaux moyennement claire
U+1F9D1 🧑ADULTE
U+1F3FC 🏼MODIFICATEUR D'ÉMOJI PHOTOTYPE-3 (Peau Moyennement Claire)
U+200D LSC
U+1F91D 🤝POIGNÉE DE MAIN
U+200D LSC
U+1F9D1 🧑ADULTE
U+1F3FC 🏼 MODIFICATEUR D'ÉMOJI PHOTOTYPE-3 (Peau Moyennement Claire)
🫱🏻🫲🏿 poignée de main: peau claire, peau foncée
U+1FAF1 🫱 MAIN VERS LA DROITE
U+1F3FB 🏻MODIFICATEUR D'ÉMOJI PHOTOTYPE-1-2 (Peau Claire)
U+200D LSC
U+1FAF2 🫲 MAIN VERS LA GAUCHE
U+1F3FF 🏿MODIFICATEUR D'ÉMOJI PHOTOTYPE-6 (Peau Foncée)
Dans le monde réel, une poignée de main implique deux mains droites ou deux mains gauches. Dans le monde des émojis, c’est un peu différent ! 
Rôles
Ce sont des personnages illustrant une activité.
👨🎓 étudiant
U+1F468 👨HOMME
U+200D LSC
U+1F393 🎓CHAPEAU DE DIPLÔMÉ
Composant de genre
Le genre des personnes est souvent indécis par exemple pour les personnages évoquant un métier ou pour les têtes. Il est parfois possible de donner un genre à un personnage.
🏃♀️ Femme qui court
U+1F3C3 🏃COUREUR
U+200D LSC
U+2640 ♀️SIGNE FEMELLE
U+FE0F SÉLECTEUR DE VARIANTE-16
U+2640 ♀️ est utilisé en botanique et en zoologie, il ne s’agit pas seulement de l’espèce humaine. C’est pourquoi le texte de la version en français de la norme ISO 10646 est SIGNE FEMELLE et non pas SIGNE FÉMININ.
Le sélecteur de variante sert à indiquer qu’il faut une présentation spéciale ; il fait suite à un composant de genre.
Chevelures
Il y a quatre type de chevelure proposées :
U+1F9B0 🦰 ÉLÉMENT D'ÉMOJI CHEVEUX ROUX
U+1F9B1 🦱 ÉLÉMENT D'ÉMOJI CHEVEUX BOUCLÉS
U+1F9B2 🦲 ÉLÉMENT D'ÉMOJI CHAUVE
U+1F9B3 🦳 ÉLÉMENT D'ÉMOJI CHEVEUX BLANCS
👨🦰 homme à cheveux roux
U+1F468 👨HOMME
U+200D LSC
U+1F9B0 🦰 ÉLÉMENT D'ÉMOJI CHEVEUX ROUX
Autres séquences LSC
Les séquences LSC ne sont pas réservées aux corps humains. Il y a peu d’autres utilisations, par exemple :
🐕🦺 chien d’assistance
U+1F415 🐕 CHIEN
U+200D LSC
U+1F9BA 🦺 GILET DE SÉCURITÉ
Encore des drapeaux !
🏴☠️ drapeau de pirate
U+2691 🏴 DRAPEAU NOIR
U+200D LSC
U+2620 ☠️ TÊTE DE MORT
🏳️🌈 drapeau arc-en-ciel
U+2691 🏴 DRAPEAU NOIR
U+200D LSC
U+1F308 🌈 ARC-EN-CIEL
Pour pallier les difficultés liées à l’incohérence entre ce qu’on voit et ce que contient la machine, le langage Swift définit un caractère comme étant un « grapheme cluster », conformément à ce que l’on voit à l’écran. En Swift, un drapeau national est compté comme un seul caractère dans la machine alors qu’il y a 2 points de code. De même un émoji codé avec 10 points de code est vu comme un seul caractère.
C’est une solution radicale, mais qui nécessite une puissance de calcul importante en cas d’utilisation intensive des chaînes de caractères. De plus, le style de programmation résultant est contestable.
Un petit exemple trouvé sur un forum
comment obtenir les 10 premiers caractères d’un texte, qqc comme substring(text, 0, 10) en langage courant :
let nsRange = NSRange(location:0, length:10)
let r = Range(nsRange)
var start = text.index(text.startIndex, offsetBy: r!.lowerBound)
var end = text.index(text.startIndex, offsetBy: r!.upperBound)
text = String(text[start..<end])
Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué (proverbe Shadock)
Malheureusement, Swift ne prévoit pas un mode « legacy » avec des performances acceptables.
Une tentative d’introduire le concept en Python a été abandonnée, car il y avait un déficit de performances rédhibitoires (et ce n’était pas codé avec les pieds). Du coup, les concepteurs ont pensé que le concept n’était pas très pertinent en Python, qui après tout, n’est pas destiné à coder des interfaces pour les smartphones et les tablettes1.
Il semble qu’avec unicode-segmentation V1.11.0, Rust ait une solution viable. Cela permet de traiter les « grapheme clusters » sans pour autant impacter les traitements plus classiques.
À noter que ces implémentations sont tributaires des évolutions d’Unicode, ce qui implique un travail de maintenance obligatoire pour rester conforme à la norme en vigueur, tout en préservant l’existant.
- Voir ce package python et ce rapport de bug↩
