摘自网络+修改整理

最初的unicode编码是固定长度的，16位，也就是2两个字节代表一个字符，这样一共可以表示65536个字符。显然，这样要表示各种语言中所有的字符是远远不够的。Unicode4.0规范考虑到了这种情况，定义了一组附加字符编码，附加字符编码采用2个16位来表示，这样最多可以定义1048576个附加字符，unicode4.0只定义了45960个附加字符。


Unicode只是一个编码规范，主要有两种：UCS-2（或UTF-16）[Unicode 的 2 字节形式]，UCS-4 （或UTF-32）[Unicode 的 4 字节形式]。


Unicode的实现方式包括UTF-7、 UTF-7.5、Punycode、CESU-8、SCSU、UTF-32、GB18030等，这些实现方式有些仅在一定的国家和地区使用，有些则属于未来的规划方式。当前通用的实现方式是UTF-16小端序（LE）、UTF-16大端序（BE）和UTF-8，几种unicode字符集之间可以按照规范进行转换。

win10 文本格式存储类型
在微软公司Windows 10附带的记事本（Notepad）中，“另存为”对话框可以选择的四种编码方式除去非Unicode编码的ANSI（对于英文系统即ASCII编码，中文系统则为GB2312、GBK、GB18030、或Big5编码）外，其余三种为“Unicode”（对应UTF-16 LE）、“Unicode big endian”（对应UTF-16 BE）和“UTF-8”。

最新的Unicode规范是Unicode 12.0

从GB2312（1980年）、GBK（1995年）到GB18030（2000年），这些编码方法是向下兼容的

2016-06-21 颁发的 Unicode 9.0 新增支持7500种新字符，总数达到128,172种

UTF-8、UTF-7、UTF-16 都是被广泛接受的传输、保存方案。

1. ASCII码
   我们知道，在计算机内部，所有的信息最终都表示为一个二进制串的表示。每一个二进制位（bit）有0和1两种状态，因此八个二进制位就可以组合出256种状态，这被称为一个字节（byte）。也就是说，一个字节一共可以用来表示256种不同的状态，每一个状态对应一个符号，就是256个符号，从0000 0000到1111 1111。
   上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为ASCII码，一直沿用至今。
   ASCII码一共规定了128个字符的编码，比如空格“SPACE”是32（二进制0010 0000），大写的字母A是65（二进制0100 0001）。这128个符号（包括32个不能打印出来的控制符号），只占用了一个字节的后面7位，最前面的1位统一规定为0。

2、非ASCII编码
英语用128个符号编码就够了，但是用来表示其他语言，128个符号是不够的。比如，在法语中，字母上方有注音符号，它就无法用ASCII码表示。于是，一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。比如，法语中的é的编码为130（二进制10000010）。这样一来，这些欧洲国家使用的编码体系，可以表示最多256个符号。
但是，这里又出现了新的问题。不同的国家有不同的字母，因此，哪怕它们都使用256个符号的编码方式，代表的字母却不一样。比如，130在法语编码中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母Gimel (?)，在俄语编码中又会代表另一个符号。但是不管怎样，所有这些编码方式中，0—127表示的符号是一样的，不一样的只是128—255的这一段。
至于亚洲国家的文字，使用的符号就更多了，汉字就多达10万左右。一个字节只能表示256种符号，肯定是不够的，就必须使用多个字节表达一个符号。比如，简体中文常见的编码方式是GB2312，使用两个字节表示一个汉字，所以理论上最多可以表示256x256=65536个符号。
中文编码的问题需要专文讨论，这篇笔记不涉及。这里只指出，虽然都是用多个字节表示一个符号，但是GB类的汉字编码与后文的Unicode和UTF-8是毫无关系的。

3.Unicode
正如上一节所说，世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误的编码方式解读，就会出现乱码。为什么电子邮件常常出现乱码？就是因为发信人和收信人使用的编码方式不一样。
可以想象，如果有一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，那么乱码问题就会消失。这就是Unicode，就像它的名字都表示的，这是一种所有符号的编码。Unicode当然是一个很大的集合，现在的规模可以容纳100多万个符号。每个符号的编码都不一样，比如，U+0639表示阿拉伯字母Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字“严”。具体的符号对应表，可以查询unicode.org，或者专门的汉字对应表。

4. Unicode的问题
   需要注意的是，Unicode只是一个符号集，它只规定了符号的二进制代码，却没有规定这个二进制代码应该如何存储。
   比如，汉字“严”的unicode是十六进制数4E25，转换成二进制数足足有15位（100111000100101），也就是说这个符号的表示至少需要2个字节。表示其他更大的符号，可能需要3个字节或者4个字节，甚至更多。
   这里就有两个严重的问题，第一个问题是，如何才能区别unicode和ascii？计算机怎么知道三个字节表示一个符号，而不是分别表示三个符号呢？第二个问题是，我们已经知道，英文字母只用一个字节表示就够了，如果unicode统一规定，每个符号用三个或四个字节表示，那么每个英文字母前都必然有二到三个字节是0，这对于存储来说是极大的浪费，文本文件的大小会因此大出二三倍，这是无法接受的。
   它们造成的结果是：
   1）出现了unicode的多种存储方式，也就是说有许多种不同的二进制格式，可以用来表示unicode。
   2）unicode在很长一段时间内无法推广，直到互联网的出现。

5.UTF-8
互联网的普及，强烈要求出现一种统一的编码方式。UTF-8就是在互联网上使用最广的一种unicode的实现方式。其他实现方式还包括UTF-16和UTF-32，不过在互联网上基本不用。重复一遍，这里的关系是，UTF-8是Unicode的实现方式之一。
UTF-8最大的一个特点，就是它是一种变长的编码方式。它可以使用1~4个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度。
UTF-8的编码规则很简单，只有二条：
1）对于单字节的符号，字节的第一位设为0，后面7位为这个符号的unicode码。因此对于英语字母，UTF-8编码和ASCII码是相同的。
2）对于n字节的符号（n>1），第一个字节的前n位都设为1，第n+1位设为0，后面字节的前两位一律设为10。剩下的没有提及的二进制位，全部为这个符号的unicode码。

下表总结了编码规则，字母x表示可用编码的位：

Unicode符号范围	UTF-8编码方式
(十六进制)	（二进制）
0000 0000-0000 007F	0xxxxxxx
0000 0080-0000 07FF	110xxxxx 10xxxxxx
0000 0800-0000 FFFF	1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
0001 0000-0010 FFFF	11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

下面，还是以汉字“严”为例，演示如何实现UTF-8编码。
已知“严”的unicode是4E25（100111000100101），根据上表，可以发现4E25处在第三行的范围内（0000 0800-0000 FFFF），因此“严”的UTF-8编码需要三个字节，即格式是“1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx”。然后，从“严”的最后一个二进制位开始，依次从后向前填入格式中的x，多出的位补0。这样就得到了，“严”的UTF-8编码是“11100100 10111000 10100101”，转换成十六进制就是E4B8A5。

why:
[1] 这样便于识别，比如我随便读取到一个字节，根据 8 位中的开始的两位即可区分究竟是一个字符的头字节，还是一个字符的未完的字节（非头字节）。如果是 10 ，那必然是非头字节。本质是浪费了一定的位，用来降低误码的影响，一个字符的编码出错了，不会影响后续的字符。

一个字节被读入并以utf8格式识别流程示意图

6. Unicode与UTF-8之间的转换
   通过上一节的例子，可以看到“严”的Unicode码是4E25，UTF-8编码是E4B8A5，两者是不一样的。它们之间的转换可以通过程序实现。
   在Windows平台下，有一个最简单的转化方法，就是使用内置的记事本小程序Notepad.exe。打开文件后，点击“文件”菜单中的“另存为”命令，会跳出一个对话框，在最底部有一个“编码”的下拉条。
   里面有四个选项：ANSI，Unicode，Unicode big endian 和 UTF-8。
   1）ANSI是默认的编码方式。对于英文文件是ASCII编码，对于简体中文文件是GB2312编码（只针对Windows简体中文版，如果是繁体中文版会采用Big5码）。
   2）Unicode编码指的是UCS-2编码方式，即直接用两个字节存入字符的Unicode码。这个选项用的little endian格式。
   3） Unicode big endian编码与上一个选项相对应。
   4）UTF-8编码，也就是上一节谈到的编码方法。
   选择完”编码方式“后，点击”保存“按钮，文件的编码方式就立刻转换好了。

7. Little endian和Big endian
   上一节已经提到，Unicode码可以采用UCS-2格式直接存储。以汉字”严“为例，Unicode码是4E25，需要用两个字节存储，一个字节是4E，另一个字节是25。存储的时候，4E在前，25在后，就是Big endian方式；25在前，4E在后，就是Little endian方式。
   这两个古怪的名称来自英国作家斯威夫特的《格列佛游记》。在该书中，小人国里爆发了内战，战争起因是人们争论，吃鸡蛋时究竟是从大头(Big-Endian)敲开还是从小头(Little-Endian)敲开。为了这件事情，前后爆发了六次战争，一个皇帝送了命，另一个皇帝丢了王位。
   因此，第一个字节在前，就是”大头方式“（Big endian），第二个字节在前就是”小头方式“（Little endian）。
   那么很自然的，就会出现一个问题：计算机怎么知道某一个文件到底采用哪一种方式编码？
   Unicode规范中定义，每一个文件的最前面分别加入一个表示编码顺序的字符，这个字符的名字叫做”零宽度非换行空格“（ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE），用FEFF表示。这正好是两个字节，而且FF比FE大1。
   如果一个文本文件的头两个字节是FE FF，就表示该文件采用大头方式；如果头两个字节是FF FE，就表示该文件采用小头方式。

参考资料：

[1] UTF-8为什么会比UTF-16浪费？
[2]unicode和utf-8是什么关系
[3]字符编码笔记：ASCII，Unicode和UTF-8__排版好看

[4]不依赖任何系统API,用c语言实现gbk/utf8/unicode编码转换__以后看
[5]C语言汉字gbk转utf-8__以后看

[6]发到贴吧转码___图片处理 __什么鬼

unicode都是16位的么？难道世界上的文字，总共不超过65536个？