python中文编码问题深入分析（一）：字符编码基础

　　背景：笔者作为一名刚接触python语言的新手，在实际的项目中，遇到过一些中文编码问题，初次遇到这些问题的时候，刚开始显得有些手足无措，也不知从何查起。常言道：有问题，找度娘！当我打开www.baidu.com后，并键入遇到的问题时，才发现这个问题非常泛滥，几乎可以用霸屏来形容（心中窃喜，终于有救了），但是关于python中文编码问题产生的原因和解决方法的描述可谓百花齐放，不够系统和彻底，顿觉空欢喜一场。因此，笔者写下这篇文章，深入分析一下python中文编码问题，第一是想自己与中文编码问题来个了断，提高自己，以后遇到同样的问题，就来查看这篇文档；二来希望能帮助到那些正在身陷python编码囹圄，不可自拔的人士。由于笔者水平有限，文中不免出现错误，希望各位大神不吝指正。

　　这篇文章主要简要介绍一下字符编码的一些基本知识和python字符编码的基础概念，便于后续章节的展开和论述。

1.字符编码简介

　　该部分字符编码的介绍主要转自http://www.cnblogs.com/huxi/archive/2010/12/05/1897271.html。

　　1.1 ASCII编码

　　ASCII(American Standard Code for Information Interchange)，是一种单字节的编码。计算机世界里一开始只有英文，而单字节可以表示256个不同的字符，可以表示所有的英文字符和许多的控制符号。不过ASCII只用到了其中的一半（\x80以下），这也是MBCS得以实现的基础。

　　1.2 MBCS编码

　　然而计算机世界里很快就有了其他语言，单字节的ASCII已无法满足需求。后来每个语言就制定了一套自己的编码，由于单字节能表示的字符太少，而且同时也需要与ASCII编码保持兼容，所以这些编码纷纷使用了多字节来表示字符，如GBxxx、BIGxxx等等，他们的规则是，如果第一个字节是\x80以下，则仍然表示ASCII字符；而如果是\x80以上，则跟下一个字节一起（共两个字节）表示一个字符，然后跳过下一个字节，继续往下判断。

　　这里，IBM发明了一个叫Code Page的概念，将这些编码都收入囊中并分配页码，GBK是第936页，也就是CP936。所以，也可以使用CP936表示GBK。

　　MBCS(Multi-Byte Character Set)是这些编码的统称。目前为止大家都是用了双字节，所以有时候也叫做DBCS(Double-Byte Character Set)。必须明确的是，MBCS并不是某一种特定的编码，Windows里根据你设定的区域不同，MBCS指代不同的编码，而Linux里无法使用MBCS作为编码。在Windows中你看不到MBCS这几个字符，因为微软为了更加洋气，使用了ANSI来吓唬人，记事本的另存为对话框里编码ANSI就是MBCS。同时，在简体中文Windows默认的区域设定里，指代GBK。

　　1.3 Unicode编码

　　后来，有人开始觉得太多编码导致世界变得过于复杂了，让人脑袋疼，于是大家坐在一起拍脑袋想出来一个方法：所有语言的字符都用同一种字符集来表示，这就是Unicode。

最初的Unicode标准UCS-2使用两个字节表示一个字符，所以你常常可以听到Unicode使用两个字节表示一个字符的说法。但过了不久有人觉得256*256太少了，还是不够用，于是出现了UCS-4标准，它使用4个字节表示一个字符，不过我们用的最多的仍然是UCS-2。

　　UCS(Unicode Character Set)还仅仅是字符对应码位的一张表而已，比如"汉"这个字的码位是6C49。字符具体如何传输和储存则是由UTF(UCS Transformation Format)来负责。一开始这事很简单，直接使用UCS的码位来保存，这就是UTF-16，比如，"汉"直接使用\x6C\x49保存(UTF-16-BE)，或是倒过来使用\x49\x6C保存(UTF-16-LE)。但用着用着美国人觉得自己吃了大亏，以前英文字母只需要一个字节就能保存了，现在大锅饭一吃变成了两个字节，空间消耗大了一倍……于是UTF-8横空出世

　　1.4 Utf-8编码

　　UTF-8是一种很别扭的编码，具体表现在他是变长的，并且兼容ASCII，ASCII字符使用1字节表示。然而这里省了的必定是从别的地方抠出来的，你肯定也听说过UTF-8里中文字符使用3个字节来保存吧？4个字节保存的字符更是在泪奔……（具体UCS-2是怎么变成UTF-8的请自行搜索）

　　另外值得一提的是BOM(Byte Order Mark)。我们在储存文件时，文件使用的编码并没有保存，打开时则需要我们记住原先保存时使用的编码并使用这个编码打开，这样一来就产生了许多麻烦。（你可能想说记事本打开文件时并没有让选编码？不妨先打开记事本再使用文件 -> 打开看看）而UTF则引入了BOM来表示自身编码，如果一开始读入的几个字节是其中之一，则代表接下来要读取的文字使用的编码是相应的编码：

　　BOM_UTF8 '\xef\xbb\xbf'
　　BOM_UTF16_LE '\xff\xfe'
　　BOM_UTF16_BE '\xfe\xff'

　　并不是所有的编辑器都会写入BOM，但即使没有BOM，Unicode还是可以读取的，只是像MBCS的编码一样，需要另行指定具体的编码，否则解码将会失败。

你可能听说过UTF-8不需要BOM，这种说法是不对的，只是绝大多数编辑器在没有BOM时都是以UTF-8作为默认编码读取。即使是保存时默认使用ANSI(MBCS)的记事本，在读取文件时也是先使用UTF-8测试编码，如果可以成功解码，则使用UTF-8解码。记事本这个别扭的做法造成了一个BUG：如果你新建文本文件并输入"姹塧"然后使用ANSI(MBCS)保存，再打开就会变成"汉a"，你不妨试试 ：）

2.python2.7中的字符编码　　

2.1 str 和 unicode

　　python中有两种数据模型来支持字符串这种数据类型，str和unicode，它们的基类都是basestring。严格意义上说，str其实是字节串，它是unicode经过编码（例k如：unicode编码成utf-8、GBK等）后的字节组成的序列。在python中,str对象可以和unicode对象可以使用decode和encode函数相互转换。

 

　　python中str对象和unicode的定义如下：

　　1 #coding=utf-8
 　  2 str = "测试"     #str类型的字符串
 　  3 unStr=u"测试" #unicode类型的字符串：通过字符串前的u标识

　　                                                                        

2.2 decode()和encode()函数

　　2.2.1 decode函数:
　　使用方法:unStr=str.decode(“dec_mode”),意即：按照dec_mode编码方式解析str对象，然后转换成unicode对象，当dec_mode与str对象本身的编码方式不吻合时，容易出现问题。示例源码charDecode.py 如下：

　　  1 #coding=utf-8
 　 　2 str = "测试"
　  　3 #unStr=str.decode("utf-8")
 　　 4 unStr=str.decode("ascii")
 　　 5 print type(str)    #打印str的类型
 　　 6 print type(unStr)  #打印unStr的类型
 　　 7 print repr(str)
　　  8 print repr(unStr)

　　1）此时，以python charDecode.py运行该脚本，会提示如下错误：

　　Traceback (most recent call last):
 　　 File "charDecode.py", line 4, in <module>
   　　 unStr=str.decode("ascii");
　　UnicodeDecodeError: 'ascii' codec can't decode byte 0xe6 in position 0: ordinal not in range(128)

　　2）如果将上述代码中的第4行注释掉，第3行取消注释，再运行，就是正常的，结果如下：

　　<type 'str'>
      <type 'unicode'>
　　'\xe6\xb5\x8b\xe8\xaf\x95'
　　u'\u6d4b\u8bd5'
　　原因就是:代码中的str对象的编码方式是utf-8的(根据python的官方说明，sys.getdefaultencoding()函数，会返回str类型字符串的默认编码方式)，编码值为'\xe6\xb5\x8b\xe8\xaf\x95'。在1)中,当通过ascii方(取值0-127)解码str对象时，发现超出了127范围，当然就报错了; 而在2)中，str对象自身的编码方式和调用decode指定的编码方式是一致的，因此不会出现问题。

　　一般遇到UnicodeDecodeError错误，首先检查调用decode时的指定的dec_mode是否和待解码str自身的编码方式是否一致。

　　

　　2.2.2 encode函数

　　使用方法:str=unStr.encode(“enc_mode”),意即：按照enc_mode编码转换 unicode对象unStr，得到enc_mode编码格式的str对象。如果enc_mode与unStr不适配，那么也会出现问题(例如：unicode编码成ascii)，这个问题会在下一章结合print语句，给出示例和解释。

　　本章主要介绍了字符串编码和python中字符串的相关知识，下一章会分析一下python中print中文出现编码错误以及显示乱码的原因和解决方案。