科普字符编码

常见非Unicode编码

ASCII

全称美国信息交换标准编码
128个字符用7位刚好可以表示,计算机存储的最小单位是byte,即8位,ASCII码中最高位设置为0,用剩下的7位表示字符。这7位可以看作数字0~127, ASCII码规定了从0~127的每个数字代表什么含义。

  • 欧洲

ISO 8859-1

基于ASCII码又称Latin-1,表示欧洲的一些字符(因为标准早于欧元而产生,所以没有欧元符号)。

Windows-1252

跟 ISO 8859-1差不多,多了一些特殊符号,比如欧元符号,现在很多时候所说的ISO 8859-1其实使用的是Windows-1252进行编码,几乎已经取代了ISO 8859-1。

  • 中国

GB2312

GB2312固定使用两个字节表示汉字,在这两个字节中,最高位都是1,如果是0,就认为是ASCII字符。在这两个字节中,其中高位字节范围是0xA1~0xF7,低位字节范围是0xA1~0xFE。

GBK

GBK建立在GB2312的基础上,向下兼容GB2312,也就是说,GB2312编码的字符和二进制表示,在GBK编码里是完全一样的。GBK增加了14 000多个汉字,共计约21 000个汉字,其中包括繁体字。GBK同样使用固定的两个字节表示,其中高位字节范围是0x81~0xFE,低位字节范围是0x40~0x7E和0x80~0xFE。

GB18030

GB18030向下兼容GBK,增加了55 000多个字符,共76 000多个字符,包括了很多少数民族字符,以及中日韩统一字符。用两个字节已经表示不了GB18030中的所有字符,GB18030使用变长编码,有的字符是两个字节,有的是四个字节。在两字节编码中,字节表示范围与GBK一样。

Big5

Big5是针对繁体中文的,广泛用于我国台湾地区和我国香港特别行政区等地。Big5包括13 000多个繁体字,和GB2312类似,一个字符同样固定使用两个字节表示。在这两个字节中,高位字节范围是0x81~0xFE,低位字节范围是0x40~0x7E和0xA1~0xFE。

Unicode编码

Unicode 做了一件事,就是给世界上所有字符都分配了一个唯一的数字编号,这个编号范围从0x000000~0x10FFFF,包括110多万。但大部分常用字符都在0x0000~0xFFFF之间,即65 536个数字之内。每个字符都有一个Unicode编号,这个编号一般写成十六进制,在前面加U+。大部分中文的编号范围为U+4E00~U+9FFF,例如,“马”的Unicode是U+9A6C。

简单理解,Unicode主要做了这么一件事,就是给所有字符分配了唯一数字编号。它并没有规定这个编号怎么对应到二进制表示,这是与上面介绍的其他编码不同的,其他编码都既规定了能表示哪些字符,又规定了每个字符对应的二进制是什么,而Unicode本身只规定了每个字符的数字编号是多少。

那编号怎么对应到二进制表示呢?有多种方案,主要有UTF-32、UTF-16和UTF-8。

UTF-32

这个最简单,就是字符编号的整数二进制形式,4个字节。
可以看出,每个字符都用4个字节表示,非常浪费空间,实际采用的也比较少。
(但有个细节,就是字节的排列顺序,如果第一个字节是整数二进制中的最高位,最后一个字节是整数二进制中的最低位,那这种字节序就叫“大端”(Big Endian,BE),否则,就叫“小端”(Little Endian, LE)。对应的编码方式分别是UTF-32BE和UTF-32LE)。

UTF-16

UTF-16使用变长字节表示:1)对于编号在U+0000~U+FFFF的字符(常用字符集),直接用两个字节表示。需要说明的是,U+D800~U+DBFF的编号其实是没有定义的。2)字符值在U+10000~U+10FFFF的字符(也叫做增补字符集),需要用4个字节表示。前两个字节叫高代理项,范围是U+D800~U+DBFF;后两个字节叫低代理项,范围是U+DC00~U+DFFF。数字编号和这个二进制表示之间有一个转换算法,本书就不介绍了。

区分是两个字节还是4个字节表示一个字符就看前两个字节的编号范围,如果是U+D800~U+DBFF,就是4个字节,否则就是两个字节。

UTF-16也有和UTF-32一样的字节序问题,如果高位存放在前面就叫大端(BE),编码就叫UTF-16BE,否则就叫小端,编码就叫UTF-16LE。

UTF-16常用于系统内部编码,UTF-16比UTF-32节省了很多空间,但是任何一个字符都至少需要两个字节表示,对于美国和西欧国家而言,还是很浪费的。

UTF-8

UTF-8使用变长字节表示,每个字符使用的字节个数与其Unicode编号的大小有关,编号小的使用的字节就少,编号大的使用的字节就多,使用的字节个数为1~4不等。
小于128的,编码与ASCII码一样,最高位为0。其他编号的第一个字节有特殊含义,最高位有几个连续的1就表示用几个字节表示,而其他字节都以10开头。

对以上的小总结:UTF-32使用4个字节,UTF-16大部分是两个字节,少部分是4个字节,它们都不兼容ASCII编码,都有字节顺序的问题。UTF-8使用1~4个字节表示,兼容ASCII编码,英文字符使用1个字节,中文字符大多用3个字节。


以上内容参考自《Java编程的逻辑》

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