Windows系统下R绘图Unicode字符显示异常的原因问询

关联问题：this question
在尝试解答上述关联问题时，我发现了如下现象：

> '\u226A'
[1] "≪"

但当我尝试在绘图中使用同一个符号时，显示的却是方块占位符：

plot(1, 1, main = '\u226A')

Unicode标题显示失败（原图示为方块占位符）
而如果我将该字符包裹在空expression中，符号就能正常显示：

plot(1, 1, main = expression('\u226A' ~ ''))

Unicode标题显示正常（原图示为正常显示的≪符号）
我的问题是：为什么该Unicode字符在R控制台可以正常显示，第一种绘图方式下显示失败，第二种包裹expression的方式又可以正常显示？

附系统和R版本信息如下：

> Sys.info()
          sysname           release           version          nodename           machine 
        "Windows"          "10 x64"     "build 19043" "LAPTOP-NGIP5B78"          "x86-64" 
            login              user    effective_user 
          "olive"           "olive"           "olive" 
> sessionInfo()
R version 4.1.0 (2021-05-18)
Platform: x86_64-w64-mingw32/x64 (64-bit)
Running under: Windows 10 x64 (build 19043)

Matrix products: default

locale:
[1] LC_COLLATE=English_Denmark.1252  LC_CTYPE=English_Denmark.1252   
[3] LC_MONETARY=English_Denmark.1252 LC_NUMERIC=C                    
[5] LC_TIME=English_Denmark.1252    

attached base packages:
[1] stats     graphics  grDevices utils     datasets  methods   base     

loaded via a namespace (and not attached):
[1] compiler_4.1.0   tools_4.1.0      Rcpp_1.0.6       cellranger_1.1.0 readxl_1.3.1    

原因说明 #

• 控制台可正常显示的原因：R控制台调用的是系统层面的文本渲染逻辑，支持自动字体 fallback：当你当前控制台默认字体没有覆盖U+226A（远小于号≪）这个Unicode字符时，系统会自动匹配其他安装了的、包含该字符的字体来渲染，因此可以正常显示。
• 直接传字符串到plot标题显示失败的原因：你使用的是Windows平台的R 4.1默认图形设备，该设备处理普通文本字符串时，会优先匹配你系统locale（当前是1252西欧编码）对应的默认字体，这类字体通常仅覆盖西欧常用字符，没有包含该数学符号的字形；且默认图形设备处理普通字符串时不支持自动字体 fallback，找不到对应字形就会显示方块占位符。
• 包裹expression后可正常显示的原因：expression是R的plotmath数学表达式对象，当图形参数接收到expression类型的值时，会自动切换到数学符号渲染逻辑：该逻辑会专门调用支持数学符号的字体库（如系统内置的Symbol字体）来匹配字符，因此可以正确加载到U+226A的字形完成渲染。

替代解决方案 #

如果不想每次都写expression包裹字符，也可以通过以下两种方式解决普通字符串的Unicode符号显示问题：

1. 切换到支持字体 fallback 的cairo图形设备：

# 绘图前先运行该代码，设置默认Windows图形设备用cairo渲染
options(grDevices.windows.options = list(type = "cairo"))

2. 手动指定图形设备使用包含该符号的字体：

# 示例：指定使用支持全字符的微软雅黑作为绘图字体
windowsFonts(yahei = windowsFont("微软雅黑"))
par(family = "yahei")

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Oliver