计算机字符编码: ASCII, Unicode, utf-8 ,GBK

前言:
最近项目中遇到了utf-8 和 gbk 转换的问题,突然对计算机中字符串的编码问题产生了兴趣,拜读了几篇文章,做了一下简单的总结

一 ASCII

我们知道,计算机的内部只认 二进制 0,1的状态,通常8个二进制代表一个字节,这是计算机最小的存储单位,一个字节可以有 2^8 = 256 个状态。 最开始,美国制定了一套具有128个状态的字符编码,这被称为ASCII码, 这128个字符还包括了大小写和一些键盘的控制符号,比如 空格 ASCII码为32 (00100000),这套ASCII 码基本适用了以英文为基础的国家计算机编码

二 其他国家的编码方式

有了ASCII 码,以英文为主要语言的国家在使用计算机上已经没有问题,但是世界各地使用其他语言的国家确遇到了难题,他们的语言在ASCII 上没有,因此,为了让计算机保存他们的文字,他们决定有 ASCII 码剩余空闲的一位作为他们语言的编码体系,(ASCII 码 为128个字符,而一个字节为8位,即最多可以容纳 256个字符,因此最高位在ASCII 码中统一规定为 0,其他国家利用的就是这一闲置的最高位)
每个国家都用 最高位来作为自己的编码体系,所以出现了不同国家之间编码一样,但是代表的符号不一样,无法统一,从而造成不同语言打开出现乱码现象。

三 中国(GBK 系列)

由于中文汉字个数太多,仅仅用一个字节的长度已经无法容纳各种各自的汉字了,因此,中国采用两个字节来编码,无论中英文都是两个字符,这就是GBK 编码
(详细: 小于127号的还是继续使用,并且用2个大于127的字节表示一个中文字符,前面的一个字节(称之为高字节)从0xA1用到 0xF7,后面一个字节(低字节)从0xA1到0xFE,这样我们就可以组合出大约7000多个简体汉字了。在这些编码里,我们还把数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了,连在 ASCII 里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码,这就是常说的 全角 字符,而原来在127号以下的那些就叫 半角 字符了。 中国人民看到这样很不错,于是就把这种汉字方案叫做 “GB2312“。GB2312 是对 ASCII 的中文扩展。)

四 集大成者(Unicode)

既然语言如此多样,而各种编码规则又是乱成一锅,因此为了实现统一,国际标谁化组织废了所有的地区性编码方案,重新搞一个包括了地球上所有文化、所有字母和符号的编码,这个编码成为unicode
unicode 编码规定保留之前的ASCII 的字符,并把所有的字符都用两个字节 去表示,这一规定虽然统一了编码的规范,但是出现的严重问题是大量的浪费存储的空间,计算机编程大部分都是英文字符,而英文字符使用一个字节就足够表示了,unicode 编码规定所有的字符都表示成 两个字节,即英文字符会在另一个字节中补0,大大浪费了空间。

五 最终方案(utf-8)

utf-8 的编码规则规定,像英文这样的简单字符用单字节表示,而像中文这样复杂的字符用三个字节表示。

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(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。

六 GBK 和 utf-8 的选择

既然utf-8 的中文由三个字符表示,那么当你的网页应用面向的是中文群体,或者你的语言选择就是中文字符,可以使用GBK 编码节省资源,当你的应用需要面向国际,或者英文字符占据核心地位时,你的最佳选择还是utf-8 ,GBK 在其他语言的系统需要下载gbk的包,不然会产生乱码。

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