【转载】Perl中字符串编码的处理

在 Perl看来, 字符串只有两种形式. 一种是octets, 即8位序列, 也就是我们通常说的字节数组. 另一种utf8编码的字符串, perl管它叫string. 也就是说: Perl只熟悉两种编码: Ascii(octets)和utf8(string).

utf8 flag
在perl内部, 字符串结构由两部分组成: 数据和utf8 flag. 比如字符串"中国"在perl内部的存储是这样:
utf8 flag 数据
On 中国
假如utf8 flag是On的话, perl就会把中国当成utf8字符串来处理, 假如utf8 flag为Off, perl就会把他当成octets来处理. 所有字符串相关的函数包括正则表达式都会受utf8 flag的影响. 让我们来看个例子:
程序代码:
use Encode;
use strict;
my $str = "中国";
Encode::_utf8_on($str);
print length($str) . "\n";
Encode::_utf8_off($str);
print length($str) . "\n";
运行结果是:
程序代码:
2
6
这里我们使用Encode模块的_utf8_on函数和_utf8_off函数来开关字符串"中国"的utf8 flag. 可以看到, utf8 flag打开的时候, "中国"被当成utf8字符串处理, 所以其长度是2. utf8 flag关闭的时候, "中国"被当成octets(字节数组)处理, 出来的长度是6(我的编辑器用的是utf8编码, 假如你的编辑器用的是gb2312编码, 那么长度应该是4).

再来看看正则表达式的例子:
程序代码:
use Encode;
use strict;
my $a = "china----中国";
my $b = "china----中国";
Encode::_utf8_on($a);
Encode::_utf8_off($b);
$a =~ s/\W //g;
$b =~ s/\W //g;
print $a, "\n";
print $b, "\n";
运行结果:
程序代码:
Wide character in print at unicode.pl line 10.
china中国
china
结果第一行是一条警告, 这个我们稍后再讨论. 结果的第二行说明, utf8 flag开启的情况下, 正则表达式中的\w能够匹配中文, 反之则不能.
如何确定一个字符串的utf8 flag是否已开启? 使用Encode::is_utf8($str). 这个函数并不是用来检测一个字符串是不是utf8编码, 而是仅仅看看它的utf8 flag是否开启.

eq是一个字符串比较操作符, 只有当字符串的内容一致并且utf8 flag的状态也是一致的时候, eq才会返回真.

unicode转码
假如你有一个字符串"中国", 它是gb2312编码的. 假如它的utf8 flag是关闭的, 它就会被当成octets来处理, length()会返回4, 这通常不是你想要的. 而假如你开启它的utf8 flag, 则它会被当做utf8编码的字符串来处理. 由于它本来的编码是gb2312的, 不是utf8的, 这就可能导致错误发生. 由于gb2312和utf8内码范围部分重叠, 所以很多时候, 不会有错误报出来, 但是perl可能已经错误地拆解了字符. 严重的时候, perl会报警, 说某个字节不是合法的utf8内码.
解决的方法很显然, 假如你的字符串本来不是utf8编码的, 应该先把它转成utf8编码, 并且使它的utf8 flag处于开启状态. 对于一个gb2312编码的字符串, 你可以使用
程序代码:
$str = Encode::decode("gb2312", $str);
来将其转化为utf8编码并开启utf8 flag. 假如你的字符串编码本来就是utf8, 只是utf8 flag没有打开, 那么你可以使用以下三种方式中的任一种来开启utf8 flag:
程序代码:
$str = Encode::decode_utf8($str);
$str = Encode::decode("utf8", $str);
Encode::_utf8_on($str);
最后一种方式效率最高, 但是官方不推荐. 以下划线开头的函数是内部函数, 出于礼貌, 一般不从外部调用.

字符串连接
. 是字符串连接操作符. 连接两个字符串时, 假如两个字符串的utf8 flag都是Off, 那么结果字符串也是Off. 假如其中任何一个字符串的utf8 flag是On的话, 那么结果字符串的utf8 flag将是On. 连接字符串并不会改变它们原来的编码, 所以假如你把两个不同编码的字符串连在一起, 那么以后不管对这个字符串怎么转码, 都总会有一段是乱码. 这种情况一定要避免, 连接两个字符串之前应该确保它们编码一致. 如有必要, 先进行转码, 再连接字符串.

perl unicode编程基本原则
对于任何要处理的unicode字符串, 1)把它的编码转换成utf8; 2)开启它的utf8 flag

字符串来源
为了应用上面说到的基本原则, 我们首先要知道字符串本来的编码和utf8 flag开关情况, 这里我们讨论几种情况.
1) 命令行参数和标准输入. 从命令行参数或标准输入(STDIN)来的字符串, 它的编码跟locale有关. 假如你的locale是zh_CN或zh_CN.gb2312, 那么进来的字符串就是gb2312编码, 假如你的locale是zh_CN.gbk, 那么进来的编码就是gbk, 假如你的编码是zh_CN.UTF8, 那进来的编码就是utf8. 不管是什么编码, 进来的字符串的utf8 flag都是关闭的状态.
2) 你的源代码里的字符串. 这要看你编写源代码时用的是什么编码. 在editplus里, 你可以通过"文件"->"另存为"查看和更改编码. 在linux下, 你可以cat一个源代码文件, 假如中文正常显示, 说明源代码的编码跟locale是一致的. 源代码里的字符串的utf8 flag同样是关闭的状态.
假如你的源代码里含有中文, 那么你最好遵循这个原则: 1) 编写代码时使用utf8编码, 2)在文件的开头加上use utf8;语句. 这样, 你源代码里的字符串就都会是utf8编码的, 并且utf8 flag也已经打开.
3) 从文件读入. 这个毫无疑问, 你的文件是什么编码, 读进来就是什么编码了. 读进来以后, utf8 flag是off状态.
4) 抓取网页. 网页是什么编码就是什么编码, utf8 flag是off状态. 网站的编码可以从响应头里或者html的http://www.sina.com.cn";
eval {my $str2 = $str; Encode::decode("gbk", $str2, 1)};
print "not gbk: $@\n" if $@;
eval {my $str2 = $str; Encode::decode("utf8", $str2, 1)};
print "not utf8: $@\n" if $@;
eval {my $str2 = $str; Encode::decode("big5", $str2, 1)};
print "not big5: $@\n" if $@;
输出:
程序代码:
not utf8: utf8 "\xD0" does not map to Unicode at /usr/local/lib/perl/5.8.8/Encode.pm line 162.
not big5: big5-eten "\xC8" does not map to Unicode at /usr/local/lib/perl/5.8.8/Encode.pm line 162.
我们给decode函数传递了第三个参数, 要求有异常字符的时候报错. 我们用eval捕捉错误, 转码失败说明字符串本来不是这种编码. 另外注重我们每次都把$str拷贝到$str2, 这是因为decode第三个参数为1时, decode以后, 传给它的字符串参数(第二个参数会被清空). 我们拷贝一下, 这样每次被清空的都是$str2, $str不变.
来看结果, 既然不是utf8, 也不是big5, 那就应该是gbk了. 对于其他不知编码的字符串, 也可以使用这种方法来猜. 不过因为几种编码的内码范围都差不多, 所以假如字符串比较短, 就可能出不了异常字符, 所以这个方法只适用于大段的文字.

输出字符串
在程序内被正确地处理后, 要展现给用户. 这时我们需要把字符串从perl internal form转化成用户能接受的形式. 简单地说, 就是把字符串从utf8编码转换成输出的编码或表现界面的编码. 这时候, 我们使用$str = Encode::encode(charset, $str);. 同样可以分为几种情况.
1) 标准输出. 标准输出的编码跟locale一致. 输出的时候utf8 flag应该关闭, 不然就会出现我们前面看到的那行警告:
程序代码:
Wide character in print at unicode.pl line 10.
2) GUI程序. 这个应该是不用干什么, utf8编码, utf8 flag开启就行. 没有实际测试过.
3) 做http post. 看网页表单要求什么编码. utf8 flag开或关无所谓, 因为http post发送出去的只是字符串中的数据部分, 不管utf8 flag.
PerlIO
PerlIO为我们的输入/输出转码提供了便利. 它可以针对某个文件句柄, 输入的时候自动帮你转码并开启utf8 flag, 输出的时候, 自动帮你转码并关闭utf8 flag. 假设你的终端locale是gb2312, 看下面的例子:
程序代码:
use strict;
binmode(STDIN, ":encoding(gb2312)");
binmode(STDOUT, ":encoding(gb2312)");
while (<>) {
chomp;
print $_, length, "\n";
}
运行后输入"中国", 结果:
程序代码:
中国2
这样我们就省去了输入和输出时转码的麻烦. PerlIO可以作用于任何文件句柄, 具体请参考perldoc PerlIO.

相关API
都是Encode模块的:
$octets = encode(ENCODING, $string [, CHECK]) 把字符串从utf8编码转成指定的编码, 并关闭utf8 flag.
$string = decode(ENCODING, $octets [, CHECK]) 把字符串从其他编码转成utf8编码, 并开启utf8 flag, 不过有个例外就是, 假如字符串是仅仅ascii编码或EBCDIC编码的话, 不开启utf8 flag.
is_utf8(STRING [, CHECK]) 看看utf8 flag是否开启. 假如第二个参数为真, 则同时检查编码是否符合utf8. 这个检测不一定准确, 跟decode方式检测效果一样.
_utf8_on(STRING) 打开字符串的utf flag
_utf8_off(STRING) 关闭字符串的utf flag
最后两个是内部函数, 不推荐使用.
参考perldoc Encode.

utf8和utf-8
前面我们提到的一直都是utf8. 在perl中, utf8和utf-8是不一样的. utf-8是指国际上标准的utf-8定义, 而utf8是perl在国际标准上做了一些扩展, 能兼容的内码要比国际标准的多一些. perl internal form使用的是utf8. 另外顺便提一下, 字符集的名称是不区分大小写的并且"_"和"-"是等价的.

EBCDIC是一套遗留的宽字符解决方案, 不同于unicode, 它不是Ascii的超集. 上面介绍的方案并不完全适用于EBCDIC. 关于EBCDIC, 请参考perldoc perlebcdic.