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关于UTF8,UTF16,UTF32,UTF16-LE,UTF16-BE

时间:2015-04-03 17:50 来源:未知 标签: 作者:谭博 阅读:

     Unicode是Unicode.org制定的编码标准,目前得到了绝大部分操作系统和编程语言的支持。Unicode.org官方对Unicode的定义是:Unicode provides a unique number for every character。可见,Unicode所做的是为每个字符定义了一个相应的数字表示。比如,“a“的Unicode值是0x0061,“一”的Unicde值是0x4E00,这是最简单的情况,每个字符用2个字节表示。

        Unicode.org定义了百万个以上的字符,如果将所有的字符用统一的格式表示,需要的是4个字节。“a“的Unicode表示就会变成0x00000061,而“一“的Unicode值是0x00004E00。实际上,这就是UTF32,Linux操作系统上所使用的Unicode方案。

        但是,仔细分析可以发现,其实绝大部分字符只使用2个字节就可以表示了。英文的Unicode范围是0x0000-0x007F,中文的Unicode范围是0x4E00-0x9F**,真正需要扩展到4个字节来表示的字符少之又少,所以有些系统直接使用2个字节来表示Unicode。比如Windows系统上,Unicode就是两个字节的。对于那些需要4个字节才能表示的字符,使用一种代理的手法来扩展(其实就是在低两个字节上做一个标记,表示这是一个代理,需要连接上随后的两个字节,才能组成一个字符)。这样的好处是大量的节约了存取空间,也提高了处理的速度。这种Unicode表示方法就是UTF16。一般在Windows平台上,提到Unicode,那就是指UTF16了。
        
        至于UTF16-LE和UTF16-BE,与计算机的CPU构架有关。LE指Little Endian,而BE指Big Endian。关于这方面的信息,网上有很多相关的帖子。我们一般的X86系统都是Little Endian的,可以认为UTF16=UTF16-LE.

        由于对于欧洲和北美,实际上使用的编码范围在0x0000-0x00FF之间,只需要一个字符就可以表示所有的字符。即使是使用UTF16来作为内存的存取方式,还是会带来巨大的空间浪费,因此就有了UTF8的编码方式。这是一种很灵活的编码,对于只需要1个字节的字符,就使用一个字节,对于中日韩等原本需要两个字节才能表示的字符,则通过一个UTF16-UTF8的算法实现相互之间的转换(一般需要3个字节才能表示),而对于需要4个字节才能表示的字符,UTF8可以扩展到6个字节每个字符。UTF8使用的算法很有意思,大致映射关系如下:
        UTF-32                                    UTF8
        0x00000000 - 0x0000007F          0xxxxxxx 
         0x00000080 - 0x000007FF           110xxxxx 10xxxxxx 
         0x00000800 - 0x0000FFFF          1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 
         0x00010000 - 0x001FFFFF          11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 
         0x00200000 - 0x03FFFFFF          111110xx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 
         0x04000000 - 0x7FFFFFFF          1111110x 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 

        可以发现这和IP的分址算法很是相像。
        由于UTF8可以方便的转换为UTF16和UTF32(不需要码表,转换算法可以在Unicode.org上找到C代码)。而且UTF8在每个操作系统平台上的实现都是一样的,也不存在跨平台的问题,所以UTF8成为跨平台的Unicode很好的解决方案。当然,对于中文来说,由于每个字符需要3个字节才能表示,还是有点浪费的。

 

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