C++ UTF-16サロゲートペア判定とUTF-16／UTF-32文字列の相互変換

UTF-16サロゲートペア判定とUTF-16／UTF-32文字列の相互変換コードです。Unicodeの仕様はネット上の解説ページを参照しているため、間違えてる可能性もあります。

#include <algorithm>
#include <string>

namespace u16_surrogatepair
{
    const char16_t high_surrogate_first = 0xd800;
    const char16_t high_surrogate_last = 0xdbff;
    const char16_t low_surrogate_first = 0xdc00;
    const char16_t low_surrogate_last = 0xdfff;
    const char32_t codepoint_surrogatepair_first = 0x010000;
    const char32_t codepoint_surrogatepair_last = 0x10ffff;

    // 文字が上位サロゲートであれば真を返します。
    constexpr bool is_high_surrogate(char16_t c) {
        return high_surrogate_first <= c && c <= high_surrogate_last;
    }

    // 文字が下位サロゲートであれば真を返します。
    constexpr bool is_low_surrogate(char16_t c) {
        return low_surrogate_first <= c && c <= low_surrogate_last;
    }

    // 2つの文字がサロゲートペアであれば真を返します。
    constexpr bool is_surrogatepair(char16_t high, char16_t low) {
        return is_high_surrogate(high) && is_low_surrogate(low);
    }

    // 2つの文字がサロゲートペアであればコードポイントへ変換して真を返します。
    // サロゲートペアでない場合は偽を返します。
    constexpr bool surrogatepair_to_codepoint(char16_t high, char16_t low, char32_t& codepoint) {
        if (!is_surrogatepair(high, low)) {
            return false;
        }
        codepoint = codepoint_surrogatepair_first
            + ((high - high_surrogate_first) << 10) | (low - low_surrogate_first);
        return true;
    }

    // コードポイントがサロゲートペアに対応する場合は真を返します。
    constexpr bool is_codepoint_surrogatepair(char32_t codepoint)
    {
        return codepoint_surrogatepair_first <= codepoint && codepoint <= codepoint_surrogatepair_last;
    }

    // コードポイントがサロゲートペアに対応する場合は変換して真を返します。
    // サロゲートペアに対応しない場合は偽を返します。
    constexpr bool codepoint_to_surrogatepair(char32_t codepoint, char16_t& high, char16_t& low)
    {
        if (!is_codepoint_surrogatepair(codepoint)) {
            return false;
        }
        auto c = codepoint - codepoint_surrogatepair_first;
        high = (c >> 10) | high_surrogate_first;
        low = (c & 0b1111111111) | low_surrogate_first;
        return true;
    }
}

// UTF-16文字列をUTF-32文字列へ変換します。
// 変換が成功した場合は真を返します。
bool to_u32string(const std::u16string& s, std::u32string& result)
{
    result.clear();
    result.reserve(s.size() / 2);
    for (size_t i = 0, l = s.size(); i < l; i++)
    {
        auto c1 = s[i];
        if (u16_surrogatepair::is_high_surrogate(c1))
        {
            if (++i == l)
                return false;
            auto c2 = s[i];
            char32_t codepoint;
            if (!u16_surrogatepair::surrogatepair_to_codepoint(c1, c2, codepoint))
                return false;
            result.push_back(codepoint);
        }
        else
        {
            result.push_back(c1);
        }
    }
    return true;
}

// UTF-16文字列をUTF-32文字列へ変換します。
// 変換は常に成功するため、常に真を返します。
bool to_u16string(const std::u32string& s, std::u16string& result)
{
    result.clear();
    result.reserve(s.size() * 2);
    for (size_t i = 0, l = s.size(); i < l; i++)
    {
        auto c = s[i];
        if (u16_surrogatepair::is_codepoint_surrogatepair(c))
        {
            char16_t high, low;
            u16_surrogatepair::codepoint_to_surrogatepair(c, high, low);
            result.push_back(high);
            result.push_back(low);
        }
        else
        {
            result.push_back(static_cast<char16_t>(c));
        }
    }
    return true;
}

int main()
{
    std::u32string s32;
    to_u32string(u"🍊🍎😁", s32);

    std::u16string s16;
    to_u16string(s32, s16);
}