La logique d'optimisation en PHP n'étant pas la même que dans les autres languages, je me demande si un preg_match_all (voire un preg_replace_callback) ne serait pas plus rapide que toutes tes recherches. Ça dépend du nombre de remplacements à faire au total, mais s'il y en a beaucoup, alors les preg_* iront probablement plus vite même si elles utilisent des regexp.

(en règle générale, le langage est tellement lent que souvent une builtin lente est plus rapide qu'un bout de code algorithmiquement mieux optimisé)

Sinon les +2 et +4 c'est juste n'importe quoi, je ne sais pas trop ce que tu essaies de simuler avec ça, mais tu ne remplaceras pas le rôle de "mb_*" avec juste deux décalages d'offset, et ta fonction exécutée telle quelle sur de l'UTF-8 peut renvoyer des chaines invalides, tronquées, etc.