Unicode?ASCII?UTF-8?

作者: 果汁凉茶丶 | 来源:发表于2019-04-27 15:15 被阅读25次

      我们知道,计算机内部,所有信息最终都是一个二进制值,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),从0000000011111111
     

    # ASCII

      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SPACE32(二进制00100000),大写的字母A65(二进制01000001)。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,最前面的一位统一规定为0。而最高位为1 的另128 个字符(80H—FFH)被称为“扩展ASCII”,一般用来存放英文的制表符、部分音标字符等等的一些其它符号
     

    # Unicode

      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。比如中文就有约十万种字符,因此一些国家开始编制自己的编码。如由中国国家标准总局1980年发布的《信息交换用汉字编码字符集》GB2312。但这导致一个问题,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。

      Unicode作为一个全新的编码系统应运而生,它可以将中文、法文、德文……等等所有的文字统一起来考虑,为每一个文字都分配一个单独的编码。正如它的名字所表示的含义一样。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AinU+0041表示英语的大写字母AU+4E25表示汉字。具体的符号对应表,可以查询unicode.org,或者专门的汉字对应表。

      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。这两个问题造成的结果是: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。

      Unicode编码,又称统一码、万国码、单一码,它是全世界一种通用的编码,范围:\u0000-\uFFFF,作为中国人,我们肯定关心中文的使用,关于中文的码号如下:

    • 汉字:[0x4e00, 0x9fa5](或十进制[19968, 40869]
    • 数字:[0x30, 0x39](或十进制[48, 57]
    • 大写字母:[0x41, 0x5a](或十进制[65, 90]
    • 小写字母:[0x61, 0x7a](或十进制[97, 122]
    // 是否包含汉字: JavaScript
    function isContainChinese(str) {
      // [\u4E00-\u9FA5]表示汉字,[\uFE30-\uFFA0]表示全角
      var pattern = /[\u4E00-\u9FA5]|[\uFE30-\uFFA0]/gi; 
      return !pattern.exec(str)
    }
    

     

    # 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(字符用两个字节或四个字节表示)和 UTF-32(字符用四个字节表示),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。他的规则很简单,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。


      UTF-8的编码规则

    分析
      也就是说:如果一个字节的第一位是0,则这个字节单独就是一个字符;如果第一位是1,则1的个数就表示当前字符占用多少个字节。

      以为例,它的 Unicode 是4E25100111000100101),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

    # 工具

    中文和unicode转换工具
    Unicode编码对照表参考

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