关于 unicode utf8
文章来自于 http://blog.****.net/tge7618291/article/details/7599902
ascii
主要来表示英文.但是要全世界那么多语言符号文字,ascii就不够使用了,为了统一,unicode出现了.
unicode
包含全世界所有的语言文字的编码方案.对于每个字符都有一个规定的二进制代码.
需要注意的是, "Unicode只是一个符号集, 它只规定了符号的二进制代码, 却没有规定这
个二进制代码应该如何存储".
unicode的问题
- 如何区分unicode和ascii编码?
- 如果unicode统一规定, 每个符号用三个或四个字节表示, 那么每个英文字母前都必然有二到三个字节是0, 这对于存来说是极大的浪费,文本文件的大小会因此大出二三倍, 这是无法接受的.
它们造成的结果是:
- 出现了unicode的多种存储方式, 也就是说有许多种不同的二进制格式,
可以用来表示unicode. - unicode在很长一段时间内无法推广, 直到互联网的出现
utf-8
互联网的普及, 强烈要求出现一种统一的编码方式. UTF-8就是在互联网上使用最广的一
种unicode的实现方式. 其他实现方式还包括UTF-16和UTF-32, 不过在互联网上基本不用.
重复一遍, 这里的关系是, UTF-8是Unicode的实现方式之一.
UTF-8最大的一个特点, 就是它是一种变长的编码方式. 它可以使用1~6个字节表示一个符
号, 根据不同的符号而变化字节长度.
utf-8的编码规则
对于单字节的符号, 字节的第一位设为0, 后面7位为这个符号的unicode码. 因此对于
英语字母, UTF-8编码和ASCII码是相同的.对于n字节的符号(n>1), 第一个字节的前n位都设为1, 第n+1位设为0, 后面字节的前
两位一律设为10. 剩下的没有提及的二进制位, 全部为这个符号的unicode码.
下表总结了编码规则, 字母x表示可用编码的位.
0 | Unicode符号范围 | UTF-8编码方式
n | (十六进制) | (二进制)
---+-----------------------+------------------------------------------------------
1 | 0000 0000 - 0000 007F | 0xxxxxxx
2 | 0000 0080 - 0000 07FF | 110xxxxx 10xxxxxx
3 | 0000 0800 - 0000 FFFF | 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
4 | 0001 0000 - 0010 FFFF | 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
5 | 0020 0000 - 03FF FFFF | 111110xx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
6 | 0400 0000 - 7FFF FFFF | 1111110x 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
下面, 以汉字"严"为例, 演示如何实现UTF-8编码.
已知"严"的unicode是4E25(1001110 00100101), 根据上表, 可以发现4E25处在第三行的
范围内(0000 0800 - 0000 FFFF), 因此"严"的UTF-8编码需要三个字节, 即格式是
"1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx". 然后, 从"严"的最后一个二进制位开始, 依次从后向前
填入格式中的x, 多出的位补0. 这样就得到了, "严"的UTF-8编码是 "11100100 10111000
10100101", 转换成十六进制就是E4B8A5.
Little endian和Big endian
上一节已经提到, Unicode码可以采用UCS-2格式直接存储. 以汉字"严"为例, Unicode码
是4E25, 需要用两个字节存储, 一个字节是4E, 另一个字节是25. 存储的时候, 4E在前,
25在后, 就是Big endian方式; 25在前, 4E在后, 就是Little endian方式.
// Big Endian(4E25) Little Endian(254E)
因此, 第一个字节在前, 就是"大头方式"(Big endian), 第二个字节在前就是"小头方式
"(Little endian).
计算机怎么知道某一个文件到底采用哪一种方式编码?(零宽度非换行空格(FEFF))
Unicode规范中定义, 每一个文件的最前面分别加入一个表示编码顺序的字符, 这个字符
的名字叫做"零宽度非换行空格"(ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE), 用FEFF表示. 这正好是
两个字节, 而且FF比FE大1.
// Big Endian(FEFF) Little Endian(FFFE)
NOTE:
如果一个文本文件的头两个字节是FE FF, 就表示该文件采用大头方式; 如果头两个字节
是FF FE, 就表示该文件采用小头方式.
utf8 和 unicode 之间的转换代码,
// #c---
/*****************************************************************************
* 将一个字符的Unicode(UCS-2和UCS-4)编码转换成UTF-8编码.
*
* 参数:
* unic 字符的Unicode编码值
* pOutput 指向输出的用于存储UTF8编码值的缓冲区的指针
* outsize pOutput缓冲的大小
*
* 返回值:
* 返回转换后的字符的UTF8编码所占的字节数, 如果出错则返回 0 .
*
* 注意:
* 1. UTF8没有字节序问题, 但是Unicode有字节序要求;
* 字节序分为大端(Big Endian)和小端(Little Endian)两种;
* 在Intel处理器中采用小端法表示, 在此采用小端法表示. (低地址存低位)
* 2. 请保证 pOutput 缓冲区有最少有 6 字节的空间大小!
****************************************************************************/
int enc_unicode_to_utf8_one(unsigned long unic, unsigned char *pOutput,
int outSize){
assert(pOutput != NULL);
assert(outSize >= 6);
if ( unic <= 0x0000007F )
{
// * U-00000000 - U-0000007F: 0xxxxxxx
*pOutput = (unic & 0x7F);
return 1;
}
else if ( unic >= 0x00000080 && unic <= 0x000007FF )
{
// * U-00000080 - U-000007FF: 110xxxxx 10xxxxxx
*(pOutput+1) = (unic & 0x3F) | 0x80;
*pOutput = ((unic >> 6) & 0x1F) | 0xC0;
return 2;
}
else if ( unic >= 0x00000800 && unic <= 0x0000FFFF )
{
// * U-00000800 - U-0000FFFF: 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
*(pOutput+2) = (unic & 0x3F) | 0x80;
*(pOutput+1) = ((unic >> 6) & 0x3F) | 0x80;
*pOutput = ((unic >> 12) & 0x0F) | 0xE0;
return 3;
}
else if ( unic >= 0x00010000 && unic <= 0x001FFFFF )
{
// * U-00010000 - U-001FFFFF: 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
*(pOutput+3) = (unic & 0x3F) | 0x80;
*(pOutput+2) = ((unic >> 6) & 0x3F) | 0x80;
*(pOutput+1) = ((unic >> 12) & 0x3F) | 0x80;
*pOutput = ((unic >> 18) & 0x07) | 0xF0;
return 4;
}
else if ( unic >= 0x00200000 && unic <= 0x03FFFFFF )
{
// * U-00200000 - U-03FFFFFF: 111110xx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
*(pOutput+4) = (unic & 0x3F) | 0x80;
*(pOutput+3) = ((unic >> 6) & 0x3F) | 0x80;
*(pOutput+2) = ((unic >> 12) & 0x3F) | 0x80;
*(pOutput+1) = ((unic >> 18) & 0x3F) | 0x80;
*pOutput = ((unic >> 24) & 0x03) | 0xF8;
return 5;
}
else if ( unic >= 0x04000000 && unic <= 0x7FFFFFFF )
{
// * U-04000000 - U-7FFFFFFF: 1111110x 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
*(pOutput+5) = (unic & 0x3F) | 0x80;
*(pOutput+4) = ((unic >> 6) & 0x3F) | 0x80;
*(pOutput+3) = ((unic >> 12) & 0x3F) | 0x80;
*(pOutput+2) = ((unic >> 18) & 0x3F) | 0x80;
*(pOutput+1) = ((unic >> 24) & 0x3F) | 0x80;
*pOutput = ((unic >> 30) & 0x01) | 0xFC;
return 6;
}
return 0;
}
// #c---end
int enc_get_utf8_size(const unsigned char pInput){
unsigned char c = pInput;
// 0xxxxxxx 返回0
// 10xxxxxx 不存在
// 110xxxxx 返回2
// 1110xxxx 返回3
// 11110xxx 返回4
// 111110xx 返回5
// 1111110x 返回6
if(c< 0x80) return 0;
if(c>=0x80 && c<0xC0) return -1;
if(c>=0xC0 && c<0xE0) return 2;
if(c>=0xE0 && c<0xF0) return 3;
if(c>=0xF0 && c<0xF8) return 4;
if(c>=0xF8 && c<0xFC) return 5;
if(c>=0xFC) return 6;
return -1;
}
/*****************************************************************************
* 将一个字符的UTF8编码转换成Unicode(UCS-2和UCS-4)编码.
*
* 参数:
* pInput 指向输入缓冲区, 以UTF-8编码
* Unic 指向输出缓冲区, 其保存的数据即是Unicode编码值,
* 类型为unsigned long .
*
* 返回值:
* 成功则返回该字符的UTF8编码所占用的字节数; 失败则返回0.
*
* 注意:
* 1. UTF8没有字节序问题, 但是Unicode有字节序要求;
* 字节序分为大端(Big Endian)和小端(Little Endian)两种;
* 在Intel处理器中采用小端法表示, 在此采用小端法表示. (低地址存低位)
****************************************************************************/
int enc_utf8_to_unicode_one(const unsigned char* pInput, unsigned long *Unic)
{
assert(pInput != NULL && Unic != NULL);
// b1 表示UTF-8编码的pInput中的高字节, b2 表示次高字节, ...
char b1, b2, b3, b4, b5, b6;
*Unic = 0x0; // 把 *Unic 初始化为全零
int utfbytes = enc_get_utf8_size(*pInput);
unsigned char *pOutput = (unsigned char *) Unic;
switch ( utfbytes )
{
case 0:
*pOutput = *pInput;
utfbytes += 1;
break;
case 2:
b1 = *pInput;
b2 = *(pInput + 1);
if ( (b2 & 0xE0) != 0x80 )
return 0;
*pOutput = (b1 << 6) + (b2 & 0x3F);
*(pOutput+1) = (b1 >> 2) & 0x07;
break;
case 3:
b1 = *pInput;
b2 = *(pInput + 1);
b3 = *(pInput + 2);
if ( ((b2 & 0xC0) != 0x80) || ((b3 & 0xC0) != 0x80) )
return 0;
*pOutput = (b2 << 6) + (b3 & 0x3F);
*(pOutput+1) = (b1 << 4) + ((b2 >> 2) & 0x0F);
break;
case 4:
b1 = *pInput;
b2 = *(pInput + 1);
b3 = *(pInput + 2);
b4 = *(pInput + 3);
if ( ((b2 & 0xC0) != 0x80) || ((b3 & 0xC0) != 0x80)
|| ((b4 & 0xC0) != 0x80) )
return 0;
*pOutput = (b3 << 6) + (b4 & 0x3F);
*(pOutput+1) = (b2 << 4) + ((b3 >> 2) & 0x0F);
*(pOutput+2) = ((b1 << 2) & 0x1C) + ((b2 >> 4) & 0x03);
break;
case 5:
b1 = *pInput;
b2 = *(pInput + 1);
b3 = *(pInput + 2);
b4 = *(pInput + 3);
b5 = *(pInput + 4);
if ( ((b2 & 0xC0) != 0x80) || ((b3 & 0xC0) != 0x80)
|| ((b4 & 0xC0) != 0x80) || ((b5 & 0xC0) != 0x80) )
return 0;
*pOutput = (b4 << 6) + (b5 & 0x3F);
*(pOutput+1) = (b3 << 4) + ((b4 >> 2) & 0x0F);
*(pOutput+2) = (b2 << 2) + ((b3 >> 4) & 0x03);
*(pOutput+3) = (b1 << 6);
break;
case 6:
b1 = *pInput;
b2 = *(pInput + 1);
b3 = *(pInput + 2);
b4 = *(pInput + 3);
b5 = *(pInput + 4);
b6 = *(pInput + 5);
if ( ((b2 & 0xC0) != 0x80) || ((b3 & 0xC0) != 0x80)
|| ((b4 & 0xC0) != 0x80) || ((b5 & 0xC0) != 0x80)
|| ((b6 & 0xC0) != 0x80) )
return 0;
*pOutput = (b5 << 6) + (b6 & 0x3F);
*(pOutput+1) = (b5 << 4) + ((b6 >> 2) & 0x0F);
*(pOutput+2) = (b3 << 2) + ((b4 >> 4) & 0x03);
*(pOutput+3) = ((b1 << 6) & 0x40) + (b2 & 0x3F);
break;
default:
return 0;
break;
}
return utfbytes;
}
// #c---end
// for test
int main(){
const char* utf_text = "我"; // \u6211
unsigned long unicode_text = 0;
enc_utf8_to_unicode_one((unsigned char*)utf_text,&unicode_text);
printf("unicode is : %lx\n",unicode_text);
// 再将 unicode 转换成 utf8
unsigned char utf_result[8] = {0};
enc_unicode_to_utf8_one(unicode_text,utf_result,8);
printf("utf8 is : %s\n",utf_result);
return 0;
}