Ansi,UTF8,Unicode,ASCII编码有什么不同

作者: Rememberautumn 分类: 其他 发布时间: 2015-01-10 13:16 阅读: 4,828

1.  ASCII和Ansi编码
字符内码(charcter code)指的是用来代表字符的内码.读者在输入和存储文档时都要使用内码,内码分为
单字节内码 — Single-Byte character sets (SBCS),可以支持256个字符编码.
双字节内码 — Double-Byte character sets)(DBCS),可以支持65000个字符编码.
前者即为ASCII编码,后者对应ANSI.
至于简体中文编码GB2312,实际上它是ANSI的一个代码页936

2. Unicode
如上,ANSI有很多代码页,使用不同代码页的内码无法在其他代码也正常显示,这就是为什么日文版/繁体中文版游戏无法在简体中文平台直接显示的原因.
Unicode也是一种字符编码方法,不过它是由国际组织设计,可以容纳全世界所有语言文字的编码方案.它是一种2字节编码,能够提供65536个字符,这个数字是不够表示所有的字符的(汉语就有55000多字符),所以,通过一个代理对的机制来实现附加的917,476个字符表示,以达到所有字符都具有唯一编码.

3.Unicode和BigEndianUnicode
这两者只是存储顺序不同,如"A"的unicode编码为65 00
其BigEndianUnicode编码为00 65

4.  UTF-8

这是为传输而设计的编码,其系列还有UTF-7和UTF-16
其中UTF-16和Unicode编码大致一样, UTF-8就是以8位为单元对Unicode进行编码。从Unicode到UTF-8的编码方式如下:
Unicode编码(16进制)      UTF-8 字节流(二进制)
0000 – 007F         0xxxxxxx
0080 – 07FF         110xxxxx 10xxxxxx
0800 – FFFF         1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

例如“汉”字的Unicode编码是6C49。6C49在0800-FFFF之间,所以肯定要用3字节模板了:1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx。将6C49写成二进制是:0110 110001 001001, 用这个比特流依次代替模板中的x,得到:11100110 10110001 10001001,即E6 B1 89。

 

 

ANSI:系统预设的标准文字储存格式。ANSI是American National Standards Institute的缩写。它成立于1918年,是一个自愿性的组织,拥有超过1300个会员,包括所有大型的电脑公司。ANSI专为电脑工业建立标准,它是世界上相当重要的标准。

Unicode:世界上所有主要指令文件的联集,包括商业和个人电脑所使用的公用字集。当采用Unicode格式储存文件时,可使用Unicode控制字符辅助说明语言的文字覆盖范围,如阿拉伯语、希伯来语。用户在“记事本”中输入含有Unicode字符的文字并储存文件时,系统会提示你必须选取“另存为”中的Unicode编码,这些字符才不会被遗失。需要提醒大家的是,部分Windows 2000字型无法显示所有的Unicode字符。如果发现文件中缺少了某些字符,只需将其变更为其它字型即可。

Unicode big endian:在Big-endian处理器(如苹果Macintosh电脑)上建立的Unicode文件中的文字位元组(存放单位)排列顺序,与在Intel处理器上建立的文件的文字位元组排列顺序相反。最重要的位元组拥有最低的地址,且会先储存文字中较大的一端。为使这类电脑的用户能够存取你的文件,可选择Unicode big-endian格式。

UTF-8:UTF意为通用字集转换格式(Universal Character Set Transformation Format),UTF-8是Unicode的8位元格式。如果使用只能在同类位元组内支持8个位元的重要资料一类的旧式传输媒体,可选择UTF-8格式。

 

 

Unicode是一种字符编码规范 。

先从ASCII说起。ASCII是用来表示英文字符的一种编码规范,每个ASCII字符占用1个字节(8bits)

因此,ASCII编码可以表示的最大字符数是256,其实英文字符并没有那么多,一般只用前128个(最高位为0),其中包括了控制字符、数字、大小写字母和其他一些符号

而最高位为1的另128个字符被成为“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他符号

这种字符编码规范显然用来处理英文没有什么问题
。(实际上也可以用来处理法文、德文等一些其他的西欧字符,但是不能和英文通用),但是面对中文、阿拉伯文之类复杂的文字,255个字符显然不够用

于是,各个国家纷纷制定了自己的文字编码规范,其中中文的文字编码规范叫做“GB2312-80”,它是和ASCII兼容的一种编码规范,其实就是利用扩展ASCII没有真正标准化这一点,把一个中文字符用两个扩展ASCII字符来表示。

但是这个方法有问题,最大的问题就是,中文文字没有真正属于自己的编码,因为扩展ASCII码虽然没有真正的标准化,但是PC里的ASCII码还是有一个事实标准的(存放着英文制表符),所以很多软件利用这些符号来画表格。这样的软件用到中文系统中,这些表格符就会被误认作中文字,破坏版面。而且,统计中英文混合字符串中的字数,也是比较复杂的,我们必须判断一个ASCII码是否扩展,以及它的下一个ASCII是否扩展,然后才“猜”那可能是一个中文字

总之当时处理中文是很痛苦的。而更痛苦的是GB2312是国家标准,台湾当时有一个Big5编码标准,很多编码和GB是相同的,所以……,嘿嘿。

这时候,我们就知道,要真正解决中文问题,不能从扩展ASCII的角度入手,也不能仅靠中国一家来解决。而必须有一个全新的编码系统,这个系统要可以将中文、英文、法文、德文……等等所有的文字统一起来考虑,为每个文字都分配一个单独的编码,这样才不会有上面那种现象出现。

于是,Unicode诞生了。

Unicode有两套标准,一套叫UCS-2(Unicode-16),用2个字节为字符编码,另一套叫UCS-4(Unicode-32),用4个字节为字符编码。

以目前常用的UCS-2为例,它可以表示的字符数为2^16=65535,基本上可以容纳所有的欧美字符和绝大部分的亚洲字符

UTF-8的问题后面会提到 。

在Unicode里,所有的字符被一视同仁。汉字不再使用“两个扩展ASCII”,而是使用“1个Unicode”,注意,现在的汉字是“一个字符”了,于是,拆字、统计字数这些问题也就自然而然的解决了

但是,这个世界不是理想的,不可能在一夜之间所有的系统都使用Unicode来处理字符,所以Unicode在诞生之日,就必须考虑一个严峻的问题:和ASCII字符集之间的不兼容问题。

我们知道,ASCII字符是单个字节的,比如“A”的ASCII是65。而Unicode是双字节的,比如“A”的Unicode是0065,这就造成了一个非常大的问题:以前处理ASCII的那套机制不能被用来处理Unicode了

另一个更加严重的问题是,C语言使用’/0’作为字符串结尾,而Unicode里恰恰有很多字符都有一个字节为0,这样一来,C语言的字符串函数将无法正常处理Unicode,除非把世界上所有用C写的程序以及他们所用的函数库全部换掉

于是,比Unicode更伟大的东东诞生了,之所以说它更伟大是因为它让Unicode不再存在于纸上,而是真实的存在于我们大家的电脑中。那就是:UTF

UTF= UCS Transformation Format UCS转换格式

它是将Unicode编码规则和计算机的实际编码对应起来的一个规则。现在流行的UTF有2种:UTF-8和UTF-16

其中UTF-16和上面提到的Unicode本身的编码规范是一致的,这里不多说了。而UTF-8不同,它定义了一种“区间规则”,这种规则可以和ASCII编码保持最大程度的兼容

UTF-8有点类似于Haffman编码,它将Unicode编码为00000000-0000007F的字符,用单个字节来表示;

00000080-000007FF的字符用两个字节表示

00000800-0000FFFF的字符用3字节表示

因为目前为止Unicode-16规范没有指定FFFF以上的字符,所以UTF-8最多是使用3个字节来表示一个字符。但理论上来说,UTF-8最多需要用6字节表示一个字符。

在UTF-8里,英文字符仍然跟ASCII编码一样,因此原先的函数库可以继续使用。而中文的编码范围是在0080-07FF之间,因此是2个字节表示(但这两个字节和GB编码的两个字节是不同的),用专门的Unicode处理类可以对UTF编码进行处理。

下面说说中文的问题。

由于历史的原因,在Unicode之前,一共存在过3套中文编码标准。

GB2312-80,是中国大陆使用的国家标准,其中一共编码了6763个常用简体汉字。Big5,是台湾使用的编码标准,编码了台湾使用的繁体汉字,大概有8千多个。HKSCS,是中国香港使用的编码标准,字体也是繁体,但跟Big5有所不同。

这3套编码标准都采用了两个扩展ASCII的方法,因此,几套编码互不兼容,而且编码区间也各有不同

因为其不兼容性,在同一个系统中同时显示GB和Big5基本上是不可能的。当时的南极星、RichWin等等软件,在自动识别中文编码、自动显示正确编码方面都做了很多努力

他们用了怎样的技术我就不得而知了,我知道好像南极星曾经以同屏显示繁简中文为卖点。

后来,由于各方面的原因,国际上又制定了针对中文的统一字符集GBK和GB18030,其中GBK已经在Windows、Linux等多种操作系统中被实现。

GBK兼容GB2312,并增加了大量不常用汉字,还加入了几乎所有的Big5中的繁体汉字。但是GBK中的繁体汉字和Big5中的几乎不兼容。

GB18030相当于是GBK的超集,比GBK包含的字符更多。据我所知目前还没有操作系统直接支持GB18030。

谈谈Unicode编码,简要解释UCS、UTF、BMP、BOM等名词
这是一篇程序员写给程序员的趣味读物。所谓趣味是指可以比较轻松地了解一些原来不清楚的概念,增进知识,类似于打RPG游戏的升级。整理这篇文章的动机是两个问题:

问题一:
使用Windows记事本的“另存为”,可以在GBK、Unicode、Unicode big
endian和UTF-8这几种编码方式间相互转换。同样是txt文件,Windows是怎样识别编码方式的呢?

我很早前就发现Unicode、Unicode big
endian和UTF-8编码的txt文件的开头会多出几个字节,分别是FF、FE(Unicode),FE、FF(Unicode big
endian),EF、BB、BF(UTF-8)。但这些标记是基于什么标准呢?

问题二:
最近在网上看到一个ConvertUTF.c,实现了UTF-32、UTF-16和UTF-8这三种编码方式的相互转换。对于Unicode(UCS2)、GBK、UTF-8这些编码方式,我原来就了解。但这个程序让我有些糊涂,想不起来UTF-16和UCS2有什么关系。
查了查相关资料,总算将这些问题弄清楚了,顺带也了解了一些Unicode的细节。写成一篇文章,送给有过类似疑问的朋友。本文在写作时尽量做到通俗易懂,但要求读者知道什么是字节,什么是十六进制。

0、big endian和little endian
big endian和little
endian是CPU处理多字节数的不同方式。例如“汉”字的Unicode编码是6C49。那么写到文件里时,究竟是将6C写在前面,还是将49写在前面?如果将6C写在前面,就是big
endian。还是将49写在前面,就是little endian。

“endian”这个词出自《格列佛游记》。小人国的内战就源于吃鸡蛋时是究竟从大头(Big-Endian)敲开还是从小头(Little-Endian)敲开,由此曾发生过六次叛乱,其中一个皇帝送了命,另一个丢了王位。

我们一般将endian翻译成“字节序”,将big endian和little
endian称作“大尾”和“小尾”。

1、字符编码、内码,顺带介绍汉字编码
字符必须编码后才能被计算机处理。计算机使用的缺省编码方式就是计算机的内码。早期的计算机使用7位的ASCII编码,为了处理汉字,程序员设计了用于简体中文的GB2312和用于繁体中文的big5。

GB2312(1980年)一共收录了7445个字符,包括6763个汉字和682个其它符号。汉字区的内码范围高字节从B0-F7,低字节从A1-FE,占用的码位是72*94=6768。其中有5个空位是D7FA-D7FE。

GB2312支持的汉字太少。1995年的汉字扩展规范GBK1.0收录了21886个符号,它分为汉字区和图形符号区。汉字区包括21003个字符。2000年的GB18030是取代GBK1.0的正式国家标准。该标准收录了27484个汉字,同时还收录了藏文、蒙文、维吾尔文等主要的少数民族文字。现在的PC平台必须支持GB18030,对嵌入式产品暂不作要求。所以手机、MP3一般只支持GB2312。

从ASCII、GB2312、GBK到GB18030,这些编码方法是向下兼容的,即同一个字符在这些方案中总是有相同的编码,后面的标准支持更多的字符。在这些编码中,英文和中文可以统一地处理。区分中文编码的方法是高字节的最高位不为0。按照程序员的称呼,GB2312、GBK到GB18030都属于双字节字符集
(DBCS)。

有的中文Windows的缺省内码还是GBK,可以通过GB18030升级包升级到GB18030。不过GB18030相对GBK增加的字符,普通人是很难用到的,通常我们还是用GBK指代中文Windows内码。

这里还有一些细节:

GB2312的原文还是区位码,从区位码到内码,需要在高字节和低字节上分别加上A0。

在DBCS中,GB内码的存储格式始终是big endian,即高位在前。

GB2312的两个字节的最高位都是1。但符合这个条件的码位只有128*128=16384个。所以GBK和GB18030的低字节最高位都可能不是1。不过这不影响DBCS字符流的解析:在读取DBCS字符流时,只要遇到高位为1的字节,就可以将下两个字节作为一个双字节编码,而不用管低字节的高位是什么。

2、Unicode、UCS和UTF
前面提到从ASCII、GB2312、GBK到GB18030的编码方法是向下兼容的。而Unicode只与ASCII兼容(更准确地说,是与ISO-8859-1兼容),与GB码不兼容。例如“汉”字的Unicode编码是6C49,而GB码是BABA。

Unicode也是一种字符编码方法,不过它是由国际组织设计,可以容纳全世界所有语言文字的编码方案。Unicode的学名是”Universal
Multiple-Octet Coded Character Set”,简称为UCS。UCS可以看作是”Unicode
Character Set”的缩写。

根据维基百科全书(http://zh.wikipedia.org/wiki/)的记载:历史上存在两个试图独立设计Unicode的组织,即国际标准化组织(ISO)和一个软件制造商的协会(unicode.org)。ISO开发了ISO
10646项目,Unicode协会开发了Unicode项目。

在1991年前后,双方都认识到世界不需要两个不兼容的字符集。于是它们开始合并双方的工作成果,并为创立一个单一编码表而协同工作。从Unicode2.0开始,Unicode项目采用了与ISO
10646-1相同的字库和字码。

目前两个项目仍都存在,并独立地公布各自的标准。Unicode协会现在的最新版本是2005年的Unicode
4.1.0。ISO的最新标准是10646-3:2003。

UCS规定了怎么用多个字节表示各种文字。怎样传输这些编码,是由UTF(UCS
Transformation Format)规范规定的,常见的UTF规范包括UTF-8、UTF-7、UTF-16。

IETF的RFC2781和RFC3629以RFC的一贯风格,清晰、明快又不失严谨地描述了UTF-16和UTF-8的编码方法。我总是记不得IETF是Internet
Engineering Task
Force的缩写。但IETF负责维护的RFC是Internet上一切规范的基础。

3、UCS-2、UCS-4、BMP

UCS有两种格式:UCS-2和UCS-4。顾名思义,UCS-2就是用两个字节编码,UCS-4就是用4个字节(实际上只用了31位,最高位必须为0)编码。下面让我们做一些简单的数学游戏:

UCS-2有2^16=65536个码位,UCS-4有2^31=2147483648个码位。

UCS-4根据最高位为0的最高字节分成2^7=128个group。每个group再根据次高字节分为256个plane。每个plane根据第3个字节分为256行
(rows),每行包含256个cells。当然同一行的cells只是最后一个字节不同,其余都相同。

group 0的plane 0被称作Basic Multilingual Plane,
即BMP。或者说UCS-4中,高两个字节为0的码位被称作BMP。

将UCS-4的BMP去掉前面的两个零字节就得到了UCS-2。在UCS-2的两个字节前加上两个零字节,就得到了UCS-4的BMP。而目前的UCS-4规范中还没有任何字符被分配在BMP之外。

4、UTF编码

UTF-8就是以8位为单元对UCS进行编码。从UCS-2到UTF-8的编码方式如下:

UCS-2编码(16进制) UTF-8 字节流(二进制)
0000 – 007F 0xxxxxxx
0080 – 07FF 110xxxxx 10xxxxxx
0800 – FFFF 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

例如“汉”字的Unicode编码是6C49。6C49在0800-FFFF之间,所以肯定要用3字节模板了:1110xxxx
10xxxxxx 10xxxxxx。将6C49写成二进制是:0110 110001 001001,
用这个比特流依次代替模板中的x,得到:11100110 10110001 10001001,即E6 B1 89。

读者可以用记事本测试一下我们的编码是否正确。

UTF-16以16位为单元对UCS进行编码。对于小于0x10000的UCS码,UTF-16编码就等于UCS码对应的16位无符号整数。对于不小于0x10000的UCS码,定义了一个算法。不过由于实际使用的UCS2,或者UCS4的BMP必然小于0x10000,所以就目前而言,可以认为UTF-16和UCS-2基本相同。但UCS-2只是一个编码方案,UTF-16却要用于实际的传输,所以就不得不考虑字节序的问题。

5、UTF的字节序和BOM
UTF-8以字节为编码单元,没有字节序的问题。UTF-16以两个字节为编码单元,在解释一个UTF-16文本前,首先要弄清楚每个编码单元的字节序。例如收到一个“奎”的Unicode编码是594E,“乙”的Unicode编码是4E59。如果我们收到UTF-16字节流“594E”,那么这是“奎”还是“乙”?

Unicode规范中推荐的标记字节顺序的方法是BOM。BOM不是“Bill Of
Material”的BOM表,而是Byte Order Mark。BOM是一个有点小聪明的想法:

在UCS编码中有一个叫做”ZERO WIDTH NO-BREAK
SPACE”的字符,它的编码是FEFF。而FFFE在UCS中是不存在的字符,所以不应该出现在实际传输中。UCS规范建议我们在传输字节流前,先传输字符”ZERO
WIDTH NO-BREAK SPACE”。

这样如果接收者收到FEFF,就表明这个字节流是Big-Endian的;如果收到FFFE,就表明这个字节流是Little-Endian的。因此字符”ZERO
WIDTH NO-BREAK SPACE”又被称作BOM。

UTF-8不需要BOM来表明字节顺序,但可以用BOM来表明编码方式。字符”ZERO
WIDTH NO-BREAK SPACE”的UTF-8编码是EF BB
BF(读者可以用我们前面介绍的编码方法验证一下)。所以如果接收者收到以EF BB
BF开头的字节流,就知道这是UTF-8编码了。

Windows就是使用BOM来标记文本文件的编码方式的。

 

 

系统支持
Windows 98 :只支持ANSI。
Windows 2k :既支持ANSI又支持UNICODE。
Windows CE :只支持UNICODE。

Windows 2000整个OS系统都是基于UNICODE的,为此在windows 2000下使用ANSI是需要付出代价的,虽然在编码上不用任何的转换,但是这种转化是隐藏的,是占用系统资源的(CPU,内存)。

在Windows 98下必须使用UNICODE,则需要自己手动的编码切换。

 

 

在计算机中字符通常并不是保存为图像,每个字符都是使用一个编码来表示的,而每个字符究竟使用哪个编码代表,要取决于使用哪个字符集(charset)。

在最初的时候,Internet上只有一种字符集——ANSI的ASCII字符集,它使用7 bits来表示一个字符,总共表示128个字符,其中包括了英文字母、数字、标点符号等常用字符。之后,又进行扩展,使用8 bits表示一个字符,可以表示256个字符,主要在原来的7 bits字符集的基础上加入了一些特殊符号例如制表符。

后来,由于各国语言的加入,ASCII已经不能满足信息交流的需要,因此,为了能够表示其它国家的文字,各国在ASCII的基础上制定了自己的字符集,这些从ANSI标准派生的字符集被习惯的统称为ANSI字符集,它们正式的名称应该是MBCS(Multi-Byte Chactacter System,即多字节字符系统)。这些派生字符集的特点是以ASCII 127 bits为基础,兼容ASCII 127,他们使用大于128的编码作为一个Leading Byte,紧跟在Leading Byte后的第二(甚至第三)个字符与Leading Byte一起作为实际的编码。这样的字符集有很多,我们常见的GB-2312就是其中之一。

例如在GB-2312字符集中,“连通”的编码为C1 AC CD A8,其中C1和CD就是Leading Byte。前127个编码为标准ASCII保留,例如“0”的编码是30H(30H表示十六进制的30)。软件在读取时,如果看到30H,知道它小于128就是标准ASCII,表示“0”,看到C1大于128就知道它后面有一个另外的编码,因此C1 AC一同构成一个整个的编码,在GB-2312字符集中表示“连”。

由于每种语言都制定了自己的字符集,导致最后存在的各种字符集实在太多,在国际交流中要经常转换字符集非常不便。因此,提出了Unicode字符集,它固定使用16 bits(两个字节、一个字)来表示一个字符,共可以表示65536个字符。将世界上几乎所有语言的常用字符收录其中,方便了信息交流。标准的Unicode称为UTF-16。后来为了双字节的Unicode能够在现存的处理单字节的系统上正确传输,出现了UTF-8,使用类似MBCS的方式对Unicode进行编码。注意UTF-8是编码,它属于Unicode字符集。Unicode字符集有多种编码形式,而ASCII只有一种,大多数MBCS(包括GB-2312)也只有一种。

例如“连通”两个字的Unicode标准编码UTF-16 (big endian)为:DE 8F 1A 90
而其UTF-8编码为:E8 BF 9E E9 80 9A

最后,当一个软件打开一个文本时,它要做的第一件事是决定这个文本究竟是使用哪种字符集的哪种编码保存的。软件有三种途径来决定文本的字符集和编码:

最标准的途径是检测文本最开头的几个字节,如下表:

开头字节 Charset/encoding
EF BB BF    UTF-8
FE FF     UTF-16/UCS-2, little endian
FF FE     UTF-16/UCS-2, big endian
FF FE 00 00  UTF-32/UCS-4, little endian.
00 00 FE FF  UTF-32/UCS-4, big-endian.

例如插入标记后,连通”两个字的UTF-16 (big endian)和UTF-8码分别为:
FF FE DE 8F 1A 90
EF BB BF E8 BF 9E E9 80 9A

但是MBCS文本没有这些位于开头的字符集标记,更不幸的是,一些早期的和一些设计不良的软件在保存Unicode文本时不插入这些位于开头的字符集标记。因此,软件不能依赖于这种途径。这时,软件可以采取一种比较安全的方式来决定字符集及其编码,那就是弹出一个对话框来请示用户,例如将那个“连通”文件拖到MS Word中,Word就会弹出一个对话框。

如果软件不想麻烦用户,或者它不方便向用户请示,那它只能采取自己“猜”的方法,软件可以根据整个文本的特征来猜测它可能属于哪个charset,这就很可能不准了。使用记事本打开那个“连通”文件就属于这种情况。

我们可以证明这一点:在记事本中键入“连通”后,选择“Save As”,会看到最后一个下拉框中显示有“ANSI”,这时保存。当再当打开“连通”文件出现乱码后,再点击“File”->“Save As”,会看到最后一个下拉框中显示有“UTF-8”,这说明记事本认为当前打开的这个文本是一个UTF-8编码的文本。而我们刚才保存时是用ANSI字符集保存的。这说明,记事本猜测了“连通”文件的字符集,认为它更像一个UTF-8编码文本。这是因为“连通”两个字的GB-2312编码看起来更像UTF-8编码导致的,这是一个巧合,不是所有文字都这样。可以使用记事本的打开功能,在打开“连通”文件时在最后一个下拉框中选择ANSI,就能正常显示了。反过来,如果之前保存时保存为UTF-8编码,则直接打开也不会出现问题。

如果将“连通”文件放入MS Word中,Word也会认为它是一个UTF-8编码的文件,但它不能确定,因此会弹出一个对话框询问用户,这时选择“简体中文(GB2312)”,就能正常打开了。记事本在这一点上做得比较简化罢了,这与这个程序的定位是一致的。

如果觉得我的文章对您有用,请随意打赏。您的支持将鼓励我继续创作!

24条评论

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注