字符编码发展史(ascii、gb2312、Unicode、utf-8都是什么)

背景


很久很久以前,美国人发明了计算机。计算机存储数据的基本单位叫做字节,一个字节用8个位(0/1)来表示,每一位只能是0或者1。

我们知道,在人类的世界中,我们可不是活在0/1中的(程序员除外),我们常见的是各种字符,英文的、中文的...。为了把人类世界的信息存储到计算机中,编码出现了!

ASCII码

最早的时候,只有美国人在用计算机,他们需要存储自己的英文。怎么办呢?把咱们需要的字符编个码吧,一个字节有2^8=256种不同的状态,够我们美国人用啦。于是乎,ASCII码出现了(全称是 American startand code for information interchange,美国信息互换标准码),每一个固定的编号,代表一个特定的意义。

ASCII码的0-32这些状态,被称为“控制码”。(遇上0×10, 终端就换行;遇上0×07, 终端就嘟嘟叫),接下来,又把数字、空格、大小写字母一股劲的都编码,一直用到了127号(仅仅7位就够了,为了方便就一个字节表示吧)。于是美国人开心的使用起来了计算机

ISO 8859-1

正式编号为ISO/IEC 8859-1:1998,又称Latin-1或“西欧语言”

计算机好用呀,于是紧随其后的其他西方国家也用了起来。但是发现一个问题,有些西欧字符他不支持呀,怎么办呀?之前咱那个256不是才只用到127号了吗?继续编码呗,于是乎ISO 8859-1诞生了,一大众西欧国家开心的用起来了。

ISO 8859-1

GB2312

等到中国人民要使用计算机的时候,问题来了,我们的中文字符怎么编码并在计算机中使用呢?原来的一个字节已经被用光了,而且我们的象形文字至少几千个。于是乎,智慧的中国人民制定了自己的编码规定:原有的前127(0x7f)个字符编码保持不变,大于127的统统去掉。然后呢,如果两个大于127的字节在一起,就表示一个中文字符。其中前面的一个字节(他称之为高字节)从0xA1用到0xF7,后面一个字节(低字节)从0xA1到0xFE,这样我们就可以组合出大约7000多个简体汉字了(关于高字节和低字节为何从这些数字开始,可以参考中文的区位码介绍)。       除了汉字,我们又把一些数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了,连在 ASCII 里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码,这就是常说的”全角”字符,而原来在127号以下的那些就叫”半角”字符了。中国人民看到这样很不错,于是就把这种汉字方案叫做 “GB2312“。可以看出,GB2312 是对 最早的ASCII 的中文扩展。

GBK等

本以为万事大吉了。可是实际使用中发现,中国的文字实在太多了,有些人名字比较偏僻,那么就不在GB2312中(毕竟2312也只能表示)。于是我们又需要一大波编码。最终新的规定是:低字节不再要求必须大于127。因此看一个编码是否是中文,只要高字节大于127即可。新扩充后的中文编码集(包括繁体字和一些新的特殊服务)被称为GBK。后来又扩充了少数民族的一些文字,编码被成为GB18030。

可以看到无论是GBK、还是GB18030,又是对GB2312的扩充,对原GB2312是兼容的(及原来GB2312的编码保持不变)。最终我们把所有的这些中文字符编码标准统一称为DBCS(double byte character set,双字节字符集)。这套字符集对原有Ascii里的字符集依然用一个字节表示(小于127)。剩下的字符统一使用2个字节表示(高字节大于127)。

问题来了

通过上边我们可以看到,大部分的数据编码标准是由各国自己去制定的。如果一个国家和另外一个国家用计算机进行数据交互,就必须安装对方的编码系统,否则解析出来的数据就是我们常说的乱码。这可不行啊,怎么办呢?


这个时候国际标准组织ISO出来了,他决定一统天下,把全球的文字都采用统一的编码。这个编码标准就是Unicode!简称UCS(universal Mutiple-octet coded character set)。事实上,Unicode只是一种字符编号集,算是给每一个字符分配一个编号id。

Unicode编号一般使用U+,后边跟上四个十六进制的字符表示。Unicode分为USC-2和USC-4,我们常见的一般是USC-2,也就是对应USC-4中的BMP(Basic Multilingual Plane,基本平面),一共能表示6万多字。

Unicode推出的一段时间内都无法得到大规模推广,为什么呢?因为如果按照Unicode方式编码,原有的ASCII码均需要两个字节去存储,浪费了空间,因此得不到广大西方群众的支持。

UTF-8

随着互联网的产生,大家迫切需要一种无国界、省空间的编码方式来进行数据传输,于是乎 UTF(UCS Transfer Format)系列的编码产生了。为什么UTF系列编码就会得到大家的支持了?以UTF-8编码为例,UTF-8编码采用了变长编码方式,原有的ASCII码依然用一个字节存储,其他的字符使用两个、三个字节存储,尽可能的优化了编码占用的空间。目前UTF-8是互联网中最为流行的编码方式。

to be continue

参考文章

https://www.zhihu.com/question/23374078/answer/69732605

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