unicode、utf-8 編碼原理

本文不涉及具體細(xì)節(jié)埃篓,只泛泛而談处坪。
本文全是大白話,也就是說(shuō),可能很多用詞不那么專業(yè)稻薇。但是嫂冻,懂了就達(dá)到目的了。以后再去看專業(yè)的文章塞椎,就會(huì)覺得容易多了桨仿。

本文是在研讀了阮一峰和知乎網(wǎng)友的基礎(chǔ)上寫作的。
相關(guān)鏈接為:
字符編碼筆記:ASCII案狠,Unicode 和 UTF-8
Unicode 編碼及 UTF-32, UTF-16 和 UTF-8

注意:勿要糾結(jié)于我舉的例子服傍,我知道是錯(cuò)的,在本文中僅為闡述思想骂铁。

以下為本人的心得:

為何會(huì)出現(xiàn) unicode吹零?
  1. 為了讓文字在電腦上顯示,必須給每個(gè)字符編個(gè)號(hào)碼拉庵,比如我給字母a 編號(hào)為1灿椅,字母 b 編號(hào)為9999
  2. 那么問(wèn)題來(lái)了钞支,在中國(guó)可能給漢字編號(hào)為1茫蛹,在美國(guó)可能給字母 a 編號(hào)為1,如果中美兩國(guó)交流烁挟,這個(gè)編號(hào)1到底該解讀成還是a婴洼?
  3. 為了解決這個(gè)問(wèn)題,就要在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一編號(hào)撼嗓,把世界上所有的字符都包含進(jìn)來(lái)柬采,設(shè)置一個(gè)唯一的編號(hào)。比如編號(hào)1只能表示a且警,不能有其它的表示粉捻。那么這個(gè)方案就是 unicode,從名字上也能看出來(lái)斑芜,是統(tǒng)一的編號(hào)杀迹。
為何又要出現(xiàn) utf-8等?
  1. 在 unicode 方案中押搪,最常用也是最基本的树酪,只用兩個(gè)字節(jié)編號(hào),就包含了世界上主要的文字了大州。如果用三個(gè)字節(jié)編號(hào)续语,那就是 unicode 擴(kuò)展部分的了。(unicode 有 17 個(gè)平面(Plane 0 - Plane 16)厦画,我們最常用的就是Plane 0疮茄,(Plane 1 - Plane 16) 就是擴(kuò)展平面滥朱。說(shuō)白了,擴(kuò)展平面就是要用三個(gè)字節(jié)來(lái)編碼了力试,Plane 1的最高位字節(jié)值是 1徙邻,依次類推,Plane 16的最高位字節(jié)值是 16畸裳,用 16 進(jìn)制就是 10)
  2. 如果直接用 unicode 的編號(hào)來(lái)存儲(chǔ)字符缰犁,最少也要用到兩個(gè)字節(jié),這會(huì)有什么問(wèn)題呢怖糊?人家西方字符帅容,明明用一個(gè)字節(jié)就已經(jīng)夠夠的了,非要用兩個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)太浪費(fèi)資源了伍伤。
  3. 于是就有了 utf-8 編碼方案并徘。如果是西方字符就用一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ),如果是漢字等就用兩到三個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)扰魂。這樣就都兼顧到了麦乞。
utf-8實(shí)現(xiàn)原理通俗講解
  1. 但是等等,你 utf-8 一會(huì)用一個(gè)字節(jié)劝评,一會(huì)用兩個(gè)三個(gè)字節(jié)路幸,我計(jì)算機(jī)怎么知道你是幾個(gè)字節(jié)表示一個(gè)字符呢?
  2. 來(lái)看 utf-8 是怎么設(shè)計(jì)的付翁。如果是西方字符,就用一個(gè)字節(jié)表示晃听,字節(jié)的最高位是 0(好像西方字符總共是 128 個(gè)百侧,用不到最高位)。如果是漢字能扒,把它的 unicode 編號(hào)展開為二進(jìn)制(給它起個(gè)代號(hào)佣渴,就叫 2B 吧)。utf-8 生成一個(gè)這樣的玩意兒(給它起個(gè)代號(hào)初斑,就叫 wy 吧):1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx辛润, 你從2B的最低位開始,一個(gè)個(gè)的往 x 里放(也是從最低位開始)见秤,如果x 沒放完砂竖,用 0 補(bǔ)全。 utf-8 在設(shè)計(jì) wy 的時(shí)候鹃答,要讓每個(gè)字節(jié)的 x 用到了(注意這句話乎澄,并不意味著每個(gè)x 都被用到)。然后把這個(gè) utf-8 的編碼就存到文檔里了测摔。
  3. 用 utf-8 編碼方案用讀這個(gè)文檔的時(shí)候置济,它就開始這樣解析了解恰。如果一個(gè)字節(jié)最高位是 0,說(shuō)明這一個(gè)字節(jié)就表示一個(gè)西方字符浙于。如果一個(gè)字節(jié)最高位是1110這樣的护盈,說(shuō)明連同它自己,接下來(lái)的三個(gè)字節(jié)表示一個(gè)字符羞酗,然后再把這三個(gè)字節(jié) x 位上二進(jìn)制取出來(lái)連在一起腐宋,這不就是一開始的那個(gè)2B嗎。然后用這個(gè) 2B 的值(就是 unicode 的編號(hào))去電腦系統(tǒng)里的unicode 表里找到對(duì)應(yīng)的字符顯示出來(lái)整慎。
  4. 通過(guò)以上說(shuō)明脏款,你大概也看出來(lái)了:utf-8 這類編碼方案,存的時(shí)候裤园,是用 utf-8 自己的設(shè)計(jì)撤师,把 unicode 編號(hào)變?yōu)樽约嚎梢越馕龅木幪?hào)。讀的時(shí)候拧揽,再把 utf-8 的編號(hào)還原成 unicode 編號(hào)剃盾,用unicode 編號(hào)去電腦里查字符,然后把字符顯示出來(lái)淤袜。其它編碼方案也是這個(gè)思路痒谴。
電腦系統(tǒng)中有一個(gè) unicode 表,里面是 unicode 編號(hào)和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系铡羡,這是各種編碼之間轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)积蔚。
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