字符编码

计算机如何处理字符

因为计算机只能处理数字,如果要处理文本,就必须先把文本转化为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个bit作为一个字节(byte),所以,一个字节能表示的最大的整数就是255(二级制11111111),如果要表示更大的整数,就必须用更多的字节。比如两个字节可以表示的最大整数是216-1=65535,4个字节可以表示的最大整数是232-1=4294967295。

字符编码大乱斗

由于计算机是美国人儿发明的,因此,最早只有127个字母被编码到计算机里面去,也就是大小写英文字母、数字和一些符号,这个编码表被称为ASCII编码,比如大写字母A的编码是65,小写字母a的编码是97。
但是要处理中文显然一个字节是不够的,至少需要两个字节,而且还不能和ASCII编码冲突,所以中国制定了GB2312编码,用来把中文编进去。
你可以想象得到的是,世界上有上百种语言,日本把日文编到Shift_JIS里,韩国把韩文编到Euc_kr里,各国有各国的标准,就会不可避免地出现冲突,结果就是多语言混合的文本中,显示出来会有乱码。

字符编码大统一

因此,Unicode应运而生。Unicode把所有语言都统一到一套编码里,这样就不会再有乱码问题了。
Unicode标准也在不断发展,但最常用的是用两个字节表示一个字符(如果要用到非常偏僻的字符,就需要四个字节)。现代操作系统和大多数编程语言都直接支持Unicode。

现在,捋一捋ASCII编码和Unicode编码的区别:ASCII编码是一个字节,而Unicode编码通常是两个字节。
举个栗子
字符0,用ASCII码是十进制的48,二进制的00110000,注意字符0和整数0的区别。
字符0,用Unicode编码只需在前面补零就可以了,即二进制00000000 00110000.
汉字中,已经超出了ASCII码的范围,用Unicode编码是十进制的20013,二进制01001110 00101101。

新的王者UTF-8

新的问题又出现了:
如果统一成Unicode编码,乱码问题从此消失了。但是如果你写的文本基本上全部是英文的话,用Unicode编码比ASCII编码需要多一倍的存储空间,在存储和传输上很不划算。
所以本着节约的精神,又出现了把Unicode编码转化为“可变长编码”的UTF-8编码。UTF-8编码把一个Unicode字符根据不同的数字大小编码成1-6个字节,常用的英文字母被编码成了1个字节,汉字通常是3个字节,只有很生僻的字符才会被编码成4-6个字节。如果你要传输的文本包含大量英文字符,用UTF-8编码就能节省空间。

字符A
ASCII:01000001
Unicode:00000000 01000001
UTF-8:01000001
字符
ASCII:没有NON
Unicode:01001110 00101101
UTF-8:11100100 10111000 10101101

从上面的表格可以看出,UTF-8编码有一个额外的好处,就是ASCII编码实际上可以被看做是UTF-8编码的一部分,所以,大量只支持ASCII编码的历史遗留软件可以在UTF-8编码下继续工作。

字符编码工作方式

计算机系统通用的字符编码工作方式:
在计算机内存中,统一使用Unicode编码;
当需要保存到硬盘或者需要传输的时候,就转换成UTF-8编码。

用记事本编辑的时候,从文本读取的UTF-8字符被转换为Unicode字符到内存里;
编辑完成后,保存的时候再把Unicode转换为UTF-8编码。
因此,我感觉,显示看到的都是UTF-8,在内存中的都是Unicode。

总结

  1. 计算机只能处理数字,文本需转化成数字再处理;
  1. 美国人发明了ASCII编码来编码字母、数字和符号;
  2. 中国人发明了GB2312编码来处理汉字的编码;
  3. 为了解决多语言的编码冲突,创造了Unicode编码;
  4. Unicode编码把所有语言都统一到一套编码里;
  5. 为了节约资源,创造了UTF-8编码;
  6. ASCII编码是UTF-8编码的子集;
  7. 显示看到的都是UTF-8,在内存中的都是Unicode。
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