`
congjl2002
  • 浏览: 215709 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 辽宁
社区版块
存档分类
最新评论

gbk, gb2312,big5,unicode,utf-8,utf-16的区别

阅读更多
以前收藏的一篇

标题 谈谈Unicode编码,简要解释UCS、UTF、BMP、BOM等名词 选择自 fmddlmyy 的 Blog
关键字 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。

6、进一步的参考资料
本文主要参考的资料是 "Short overview of ISO-IEC 10646 and Unicode" (http://www.nada.kth.se/i18n/ucs/unicode-iso10646-oview.html)。

我还找了两篇看上去不错的资料,不过因为我开始的疑问都找到了答案,所以就没有看:

"Understanding Unicode A general introduction to the Unicode Standard" (http://scripts.sil.org/cms/scripts/page.php?site_id=nrsi&item_id=IWS-Chapter04a)
"Character set encoding basics Understanding character set encodings and legacy encodings" (http://scripts.sil.org/cms/scripts/page.php?site_id=nrsi&item_id=IWS-Chapter03)
我写过UTF-8、UCS-2、GBK相互转换的软件包,包括使用Windows API和不使用Windows API的版本。以后有时间的话,我会整理一下放到我的个人主页上(http://fmddlmyy.home4u.china.com/)。

我是想清楚所有问题后才开始写这篇文章的,原以为一会儿就能写好。没想到考虑措辞和查证细节花费了很长时间,竟然从下午1:30写到9:00。希望有读者能从中受益。
分享到:
评论

相关推荐

    GB/BIG5/UTF-8 文件编码批量转换程序

    "GB/BIG5/UTF-8 文件编码批量转换程序"就是解决这个问题的工具,它可以将GB2312(GBK)、BIG5编码的文件批量转换为UTF-8编码,确保在各种环境中正确显示文本。 3. **批量转换** 批量转换功能使得用户无需逐个文件...

    豆葵GB-BIG5-UTF-8 文件编码批量转换工具

    字符编码是用来表示文本的数字表示方式,常见的有ASCII、GB2312、GBK、BIG5和UTF-8等。ASCII是最基础的7位编码,主要针对英文字符;GB2312是中国大陆早期的简体中文编码,GBK是其扩展,包含了更多的汉字;BIG5则是...

    编码转换器 绿色版 gb2312 gbk utf-8

    常见的字符编码有ASCII、GB2312、GBK、Big5和UTF-8等。 - **GB2312**:全称为“汉字机内码”,是中国大陆最早的一种简体中文字符集,主要包含常用汉字和部分符号,总共6763个字符。 - **GBK**:是GB2312的扩展...

    UTF-8与GB与 Big5之间的转换

    UTF-8、GBK(或GB2312)以及Big5都是广泛使用的字符编码标准,它们各有特点,适用于不同的应用场景。 UTF-8是一种变长的Unicode编码方式,它可以表示世界上几乎所有的字符。UTF-8最大的优点在于其兼容性,它在...

    GB/BIG5/UTF-8文件编码批量转换程序

    不同的编码标准如GBK(GB2312的扩展)、BIG5和UTF-8各自有着特定的应用场景和特性。在处理跨平台或者多语言的项目时,文件编码的兼容性问题时常出现,这时就需要相应的工具进行编码转换。"GB/BIG5/UTF-8文件编码批量...

    字符编码转换类,支持 ANSI、Unicode、Unicode big endian、UTF-8、UTF-8+Bom互相转换

    "CharsetConv"类提供了一个工具,帮助开发者在ANSI、Unicode(Little Endian和Big Endian)、UTF-8及UTF-8+BOM之间灵活转换,从而避免编码问题带来的困扰。通过深入学习和实践,开发者可以更好地应对各种编码挑战,...

    豆葵 GB/BIG5/UTF-8 文件编码批量转换工具

    在信息技术领域,文件编码是一个重要的概念,不同的编码格式适用于不同的场景,如GBK(兼容GB2312)、BIG5(主要应用于繁体中文)和UTF-8(全球通用的多语言编码)。在处理跨平台或跨地区的信息交流时,文件编码的不...

    c gbk和 utf-8 转换

    - 字节顺序问题:对于UTF-16编码,需要考虑字节序(Little-Endian或Big-Endian)的问题,确保正确解码。 - 错误处理:在处理非法的GBK编码或超出Unicode范围的码点时,需要有适当的错误处理机制,例如忽略、替换或抛...

    记事本的各种编码转换 GBK GB2312 UNICODE UTF8

    本资源主要关注的是“记事本”的各种编码转换,包括GBK、GB2312、UNICODE(UTF-16)以及UTF-8等格式。下面将详细介绍这些编码类型及其相互转换的方法。 首先,GBK编码,全称为“汉字内码扩展规范”,是在GB2312基础...

    UTF-8转GBK C语言 Linux

    GBK是中国大陆的汉字编码标准,它是GB2312的扩展,包含更多的汉字和符号,但不支持Unicode。 在C语言中实现编码转换,通常需要理解两种编码的规则并手动进行字节的转换。UTF-8编码的每个字符由连续的一组字节表示,...

    GB/BIG5文件批量转UTF-8

    标题 "GB/BIG5文件批量转UTF-8" 指的是一个工具或程序,它的主要功能是将编码格式为GB(GBK/GB2312)或BIG5的文件转换为UTF-8编码。在计算机领域,字符编码是表示文本的方式,不同的编码方式适用于不同的语言和地区...

    PHP编码转换函数utf-gb-big5

    首先,我们来看标题中的"utf-gb-big5",这代表了UTF-8、GBK(GB2312)和Big5三种编码格式。UTF-8是一种广泛使用的多字节编码,能表示Unicode字符集中的所有字符;GBK是中国大陆的标准,兼容GB2312,扩展了更多的汉字...

    GBK/BIG/UTF-8 批量文件编码转换

    同时,这种工具可能还支持其他编码格式,如从UTF-8转GBK,或者从BIG5转UTF-8等。 批量文件编码转换对于处理跨平台、跨地区的信息交流至关重要,确保文件在不同系统和环境中都能正确显示。了解和掌握各种编码标准及...

    文件编码转换(UTF-8、GB、BIG5)第三版

    本教程主要聚焦于三种常见的字符编码:UTF-8、GB(通常指的是GBK)以及BIG5,这些都是在中文环境下广泛使用的编码格式。 **UTF-8** 是Unicode Transformation Format - 8位的缩写,是一种变长的字符编码,它支持...

    GB/BIG/UTF-8转换器

    标题中的“GB/BIG/UTF-8转换器”是指一个工具,它能够处理文本编码的转换,特别是从GBK(简体中文的通用编码)或BIG5(繁体中文的常见编码)转换到UTF-8编码。UTF-8是一种广泛使用的多语言字符编码,能支持世界上...

    VBS实现GB2312,UTF-8,Unicode,BIG5编码转换工具

    这个VBS工具由两个脚本组成:GB2Ue.vbs和Ue2U8.vbs,分别用于GB2312到Unicode(UCS-2 Little Endian格式,通常简称为UTF-16LE)的转换和Unicode到UTF-8的转换。通过组合这两个脚本,可以实现GB2312到UTF-8以及其他...

    GBK编码转换和UTF-8编码转换模块源码

    GBK基于Big5编码,与GB2312兼容,但在GB2312的基础上增加了许多繁体字和少数民族文字。 UTF-8(Unicode Transformation Format - 8 bit)是一种变长的Unicode编码方式,它能表示Unicode字符集中所有的字符。UTF-8的...

    中文 Big5/GBK/Unicode/UTF8 内码转换器

    《中文编码转换器详解:Big5、GBK、Unicode与UTF8的互换之道》 在计算机世界里,字符编码是沟通人类语言与机器之间的重要桥梁。本文将详细讲解标题所提及的“中文 Big5/GBK/Unicode/UTF8 内码转换器”这一工具,...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics