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編碼的由來,GBK與UTF-8

      很久很久以前,有一群人,他們決定用8個可以開合的電晶體來組合成不同的狀態,以表示世界上的萬物。他們看

到8個開關狀態是好的,於是他們把這稱為”位元組“。再後來,他們又做了一些可以處理這些位元組的機器,機器開動了,

可以用位元組來組合出很多狀態,狀態開始變來變去。他們看到這樣是好的,於是它們就這機器稱為”計算機“。


      開始計算機只在美國用。八位的位元組一共可以組合出256(2的8次方)種不同的狀態。 他們把其中的編號從0開始的

32種狀態分別規定了特殊的用途,一但終端、印表機遇上約定好的這些位元組被傳過來時,就要做一些約定的動作。遇

上0×10, 終端就換行,遇上0×07, 終端就向人們嘟嘟叫,例好遇上0x1b, 印表機就列印反白的字,或者終端就用彩色顯

示字母。他們看到這樣很好,於是就把這些0×20以下的位元組狀態稱為”控制碼”。他們又把所有的空 格、標點符號、數

字、大小寫字母分別用連續的位元組狀態表示,一直編到了第127號,這樣計算機就可以用不同位元組來儲存英語的文字了。

大家看到這樣,都感覺 很好,於是大家都把這個方案叫做 ANSI 的”Ascii”編碼(American Standard Code for Information 

Interchange,美國資訊互換標準程式碼)。當時世界上所有的計算機都用同樣的ASCII方案來儲存英文文字。


      後來,就像建造巴比倫塔一樣,世界各地的都開始使用計算機,但是很多國家用的不是英文,他們的字母裡有許多是

ASCII裡沒有的,為了可以在計算機 儲存他們的文字,他們決定採用 127號之後的空位來表示這些新的字母、符號,還加

入了很多畫表格時需要用下到的橫線、豎線、交叉等形狀,一直把序號編到了最後一個狀態255。從128 到255這一頁的

字符集被稱”擴充套件字符集“。從此之後,貪婪的人類再沒有新的狀態可以用了,美帝國主義可能沒有想到還有第三世界國家

的人們也希望可以用到計算機吧!

      等中國人們得到計算機時,已經沒有可以利用的位元組狀態來表示漢字,況且有6000多個常用漢字需要儲存呢。但是這

難不倒智慧的中國人民,我們不客氣 地把那些127號之後的奇異符號們直接取消掉, 規定:一個小於127的字元的意義與原

來相同,但兩個大於127的字元連在一起時,就表示一個漢字,前面的一個位元組(他稱之為高位元組)從0xA1用到 0xF7,

後面一個位元組(低位元組)從0xA1到0xFE,這樣我們就可以組合出大約7000多個簡體漢字了。在這些編碼裡,我們還把數

學符號、羅馬希臘的 字母、日文的假名們都編進去了,連在 ASCII 裡本來就有的數字、標點、字母都統統重新編了兩個字

節長的編碼,這就是常說的”全形”字元,而原來在127號以下的那些就叫”半形”字元了。 中國人民看到這樣很不錯,於是就

把這種漢字方案叫做 “GB2312“。GB2312 是對 ASCII 的中文擴充套件。

      但是中國的漢字太多了,我們很快就就發現有許多人的人名沒有辦法在這裡打出來,特別是某些很會麻煩別人的國家領

導人。於是我們不得不繼續把 GB2312 沒有用到的碼位找出來老實不客氣地用上。 後來還是不夠用,於是乾脆不再要求低

位元組一定是127號之後的內碼,只要第一個位元組是大於127就固定表示這是一個漢字的開始,不管後面跟的是不是擴充套件字 符

集裡的內容。結果擴充套件之後的編碼方案被稱為 GBK 標準,GBK包括了GB2312 的所有內容,同時又增加了近20000個新的

漢字(包括繁體字)和符號。 後來少數民族也要用電腦了,於是我們再擴充套件,又加了幾千個新的少數民族的字,GBK擴成了

 GB18030。從此之後,中華民族的文化就可以在計算機時代中傳承了。 中國的程式設計師們看到這一系列漢字編碼的標準是好

的,於是通稱他們叫做 “DBCS“(Double Byte Charecter Set 雙位元組字符集)。在DBCS系列標準裡,最大的特點是兩位元組

長的漢字字元和一位元組長的英文字元並存於同一套編碼方案裡,因此他們寫的程式為了支援中文處 理,必須要注意字串裡的

每一個位元組的值,如果這個值是大於127的,那麼就認為一個雙位元組字符集裡的字元出現了。那時候凡是受過加持,會程式設計

的計算機僧侶 們都要每天念下面這個咒語數百遍: “一個漢字算兩個英文字元!一個漢字算兩個英文字元……”

      因為當時各個國家都像中國這樣搞出一套自己的編碼標準,結果互相之間誰也不懂誰的編碼,誰也不支援別人的編碼,

連大陸和臺灣這樣只相隔了150海 裡,使用著同一種語言的兄弟地區,也分別採用了不同的 DBCS 編碼方案——當時的中

國人想讓電腦顯示漢字,就必須裝上一個”漢字系統”,專門用來處理漢字的顯示、輸入的問題,但是那個臺灣的愚昧封建人

士寫的算命程式 就必須加裝另一套支援 BIG5 編碼的什麼”倚天漢字系統”才可以用,裝錯了字元系統,顯示就會亂了套!這

怎麼辦?而且世界民族之林中還有那些一時用不上電腦的窮苦人民,他們的文字又怎 麼辦? 真是計算機的巴比倫塔命題啊!

      正在這時,大天使加百列及時出現了——一個叫 ISO(國際標誰化組織)的國際組織決定著手解決這個問題。他們採用

的方法很簡單:廢了所有的地區性編碼方案,重新搞一個包括了地球上所有文化、所有字母和符號 的編碼!他們打算叫它

”Universal Multiple-Octet Coded Character Set”,簡稱 UCS, 俗稱 “unicode“。

      unicode開始制訂時,計算機的儲存器容量極大地發展了,空間再也不成為問題了。於是 ISO 就直接規定必須用兩個字

節,也就是16位來統一表示所有的字元,對於ASCII裡的那些“半形”字元,unicode包持其原編碼不變,只是將其長度由原 

來的8位擴充套件為16位,而其他文化和語言的字元則全部重新統一編碼。由於”半形”英文符號只需要用到低8位,所以其高8位

永遠是0,因此這種大氣的方案在 儲存英文文字時會多浪費一倍的空間。

      這時候,從舊社會裡走過來的程式設計師開始發現一個奇怪的現象:他們的strlen函式靠不住了,一個漢字不再是相當於兩

個字元了,而是一個!是的,從unicode開始,無論是半形的英文字母,還是全形的漢字,它們都是統一的”一個字元“!同

時,也都是統一的”兩個位元組“,請注意”字元”和”位元組”兩個術語的不同,“位元組”是一個8位的物理存貯單元,而“字元”則是一個

文化相關的符號。在unicode中,一個字元就是兩個位元組。一個漢字算兩個英文字元的時代已經快過去了。

      unicode同樣也不完美,這裡就有兩個的問題,一個是,如何才能區別unicode和ascii?計算機怎麼知道三個位元組表示

一個符號,而不是 分別表示三個符號呢?第二個問題是,我們已經知道,英文字母只用一個位元組表示就夠了,如果unicode

統一規定,每個符號用三個或四個位元組表示,那麼每 個英文字母前都必然有二到三個位元組是0,這對於儲存空間來說是極大

的浪費,文字檔案的大小會因此大出二三倍,這是難以接受的。

      unicode在很長一段時間內無法推廣,直到網際網路的出現,為解決unicode如何在網路上傳輸的問題,於是面向傳輸的

眾多 UTF(UCS Transfer Format)標準出現了,顧名思義,UTF-8就是每次8個位傳輸資料,而UTF-16就是每次16個位。

UTF-8就是在網際網路上使用最廣的一種unicode的實現方式,這是為傳輸而設計的編碼,並使編碼無國界,這樣就可以顯示

全世界上所有文化的字元了。
      UTF-8最大的一個特點,就是它是一種變長的編碼方式。它可以使用1~4個位元組表示一個符號,根據不同的符號而變化

位元組長度,當字元在ASCII碼的範圍時,就用一個位元組表示,保留了ASCII字元一個位元組的編碼做為它的一部分,注意的是

unicode一箇中文字元佔2個位元組,而UTF-8一箇中 文字元佔3個位元組)。從unicode到uft-8並不是直接的對應,而是要過

一些演算法和規則來轉換。

Unicode符號範圍 | UTF-8編碼方式
(十六進位制) | (二進位制)
—————————————————————–
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

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