UNICODE与ASCII

1.ASCII的特点

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，因此，ASCII 编码可以表示的最大字符数是255（00H—FFH）。这对于英文而言，是没有问题的，一般只什么用到前128个(00H--7FH,最高位为0)。而最高位为1 的另128 个字符（80H—FFH）被称为“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它符号。

但是对于中文等比较复杂的语言，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，以区分ASCII 码部分。
     但是这个方法有问题，最大的问题就是中文的文字编码和扩展ASCII 码有重叠。而很多软件利用扩展ASCII 码的英文制表符来画表格，这样的软件用到中文系统中，这些表格就会被误认作中文字符，出现乱码。另外，由于各国和各地区都有自己的文字编码规则，它们互相冲突，这给各国和各地区交换信息带来了很大的麻烦。

2.UNICODE的产生

要真正解决这个问题，不能从扩展ASCII 的角度入手，UNICODE作为一个全新的编码系统应运而生，它可以将中文、法文、德文……等等所有的文字统一起来考虑，为每一个文字都分配一个单独的编码。

3.什么是UNICODE

Unicode与ASCII一样也是一种字符编码方法，它占用两个字节（0000H—FFFFH）,容纳65536 个字符，这完全可以容纳全世界所有语言文字的编码。在Unicode 里，所有的字符都按一个字符来处理， 它们都有一个唯一的Unicode 码。

4.使用UNICODE的好处

使用Unicode 编码可以使您的工程同时支持多种语言， 使您的工程国际化。即在不同语言的系统下不至于产生乱码。

 

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UNICODE   UTF8

ASCII码

在计算机内部，所有的信息最终都表示为一个二进制的字符串。

每一个二进制位有0和1两种状态，因此八个二进制位就可以组合出256种状态，这被称为一个字节。

一个字节一共可以用来表示256种不同的状态，每一个状态对应一个符号，就是256个符号，从0000000到11111111。

上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。

这被称为ASCII码，一直沿用至今。

ASCII码一共规定了128个字符的编码。

这128个符号，只占用了一个字节的后面7位，最前面的1位统一规定为0。

ASCII 码刚开始制定时虽然用了一个字节的长度，但是空着最前的一位，所以只用了7位，还有一位没用起来，那么如果把这一位也用起来的话，也就是8位二进制，那么就可以表示256个字符了，于是扩展 ASCII 码诞生，保留原始的7位的基础上，使用了最前的一位。

2、非ASCII编码

英语用128个符号编码就够了，但是用来表示其他语言，128个符号是不够的。

于是，一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。

这样一来，这些欧洲国家使用的编码体系，可以表示最多256个符号。

但是，这里又出现了新的问题。

不同的国家有不同的字母，因此，哪怕它们都使用256个符号的编码方式，代表的字母却不一样。

3.Unicode

正如上一节所说，世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。

可以想象，如果有一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，那么乱码问题就会消失。这就是Unicode，就像它的名字都表示的，这是一种所有符号的编码。

Unicode当然是一个很大的集合，现在的规模可以容纳100多万个符号。每个符号的编码都不一样，比如，U+0639表示阿拉伯字母Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字"严"。具体的符号对应表，可以查询unicode.org，或者专门的汉字对应表。

4. Unicode的问题

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。

这里就有两个严重的问题，第一个问题是，如何才能区别Unicode和ASCII？

计算机怎么知道三个字节表示一个符号，而不是分别表示三个符号呢？

第二个问题是，英文字母只用一个字节表示就够了，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，这对于存储来说是极大的浪费，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：

1）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。

2）Unicode在很长一段时间内无法推广，直到互联网的出现。

5.UTF-8

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1~4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的编码规则很简单，只有二条：

1）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。

2）对于n字节的符号，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。

Unicode符号范围 | UTF-8编码方式

(十六进制) | （二进制）

--------------------+---------------------------------------------

0000 0000-0000 007F | 0xxxxxxx

0000 0080-0000 07FF | 110xxxxx 10xxxxxx

0000 0800-0000 FFFF | 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

0001 0000-0010 FFFF | 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

跟据上表，解读UTF-8编码非常简单。如果一个字节的第一位是0，则这个字节单独就是一个字符；

如果第一位是1，则连续有多少个1，就表示当前字符占用多少个字节。

6. Little endian和Big endian

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。

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）。

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"，用FEFF表示。这正好是两个字节，而且FF比FE大1。

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。

Unicode 虽然能容纳上百万数量的字符，但是它只是一个巨大的字符集，仅仅规定了每个符号的二进制代码，却没有制定细化的存储规则，例如当用三个字节存储一个字符时，它同时也可以被理解为存储了三个 ASCII 码，另外我们之前知道 ASCII 码只需要一个字节，但是如果 Unicode 规定每个字符使用三个字节来存储的话，那岂不是额外浪费两个字节的空间？所有这些未细化的问题都将导致 Unicode 的不一致性。

首先我们要明确 UTF-8（8-bit Unicode Transformation Format）是在统一码（Unicode）基础上细化并优化后的一种长度可变的字符编码方式，它是实现 Unicode 的方式之一，除了 UTF-8，还有UTF-16，UTF-32 等都可以实现 Unicode，但是 UTF-8 相对而言是用的最为广泛的。

UTF-8 可以使用1到4个字节来表示字符，它通过自身的规则能够灵活地变化长度来存储 Unicode 字符。