UTF-8編碼格式

UTF-8
一種字符集

介紹UTF-8編碼規則

首先 UCS 和 Unicode 只是分配整數給字符的編碼表. 現在存在好幾種將一串字符表示爲一串字節的方法. 最顯而易見的兩種方法是將 Unicode 文本存儲爲 2 個 或 4 個字節序列的串. 這兩種方法的正式名稱分別爲 UCS-2 和 UCS-4. 除非另外指定, 否則大多數的字節都是這樣的(Bigendian convention). 將一個 ASCII 或 Latin-1 的文件轉換成 UCS-2 只需簡單地在每個 ASCII 字節前插入 0x00. 如果要轉換成 UCS-4, 則必須在每個 ASCII 字節前插入三個 0x00.

在 Unix 下使用 UCS-2 (或 UCS-4) 會導致非常嚴重的問題. 用這些編碼的字符串會包含一些特殊的字符, 比如 '' 或 '/', 它們在 文件名和其他 C 庫函數參數裏都有特別的含義. 另外, 大多數使用 ASCII 文件的 UNIX 下的工具, 如果不進行重大修改是無法讀取 16 位的字符的. 基於這些原因, 在文件名, 文本文件, 環境變量等地方, UCS-2 不適合作爲 Unicode 的外部編碼.

在 ISO 10646-1 Annex R 和 RFC 2279 裏定義的 UTF-8 編碼沒有這些問題. 它是在 Unix 風格的操作系統下使用 Unicode 的明顯的方法.

UTF-8 有一下特性:

UCS 字符 U+0000 到 U+007F (ASCII) 被編碼爲字節 0x00 到 0x7F (ASCII 兼容). 這意味着只包含 7 位 ASCII 字符的文件在 ASCII 和 UTF-8 兩種編碼方式下是一樣的.

所有 >U+007F 的 UCS 字符被編碼爲一個多個字節的串, 每個字節都有標記位集. 因此, ASCII 字節 (0x00-0x7F) 不可能作爲任何其他字符的一部分.

表示非 ASCII 字符的多字節串的第一個字節總是在 0xC0 到 0xFD 的範圍裏, 並指出這個字符包含多少個字節. 多字節串的其餘字節都在 0x80 到 0xBF 範圍裏. 這使得重新同步非常容易, 並使編碼無國界, 且很少受丟失字節的影響.

可以編入所有可能的 231個 UCS 代碼

UTF-8 編碼字符理論上可以最多到 6 個字節長, 然而 16 位 BMP 字符最多只用到 3 字節長.

Bigendian UCS-4 字節串的排列順序是預定的.

字節 0xFE 和 0xFF 在 UTF-8 編碼中從未用到.

下列字節串用來表示一個字符. 用到哪個串取決於該字符在 Unicode 中的序號.
[code]
U-00000000 - U-0000007F:

0xxxxxxx

U-00000080 - U-000007FF:

110xxxxx 10xxxxxx

U-00000800 - U-0000FFFF:

1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

U-00010000 - U-001FFFFF:

11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

U-00200000 - U-03FFFFFF:

111110xx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

U-04000000 - U-7FFFFFFF:

1111110x 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx[/code]
xxx 的位置由字符編碼數的二進制表示的位填入. 越靠右的 x 具有越少的特殊意義. 只用最短的那個足夠表達一個字符編碼數的多字節串. 注意在多字節串中, 第一個字節的開頭"1"的數目就是整個串中字節的數目.

例如: Unicode 字符 U+00A9 = 1010 1001 (版權符號) 在 UTF-8 裏的編碼爲:

11000010 10101001 = 0xC2 0xA9

而字符 U+2260 = 0010 0010 0110 0000 (不等於) 編碼爲:

11100010 10001001 10100000 = 0xE2 0x89 0xA0

這種編碼的官方名字拼寫爲 UTF-8, 其中 UTF 代表 UCS Transformation Format. 請勿在任何文檔中用其他名字 (比如 utf8 或 UTF_8) 來表示 UTF-8, 當然除非你指的是一個變量名而不是這種編碼本身.

什麼編程語言支持 Unicode?

在大約 1993 年之後開發的大多數現代編程語言都有一個特別的數據類型, 叫做 Unicode/ISO 10646-1 字符. 在 Ada95 中叫 Wide_Character, 在 Java 中叫 char.

ISO C 也詳細說明了處理多字節編碼和寬字符 (wide characters) 的機制, 1994 年 9 月 Amendment 1 to ISO C 發表時又加入了更多. 這些機制主要是爲各類東亞編碼而設計的, 它們比處理 UCS 所需的要健壯得多. UTF-8 是 ISO C 標準調用多字節字符串的編碼的一個例子, wchar_t 類型可以用來存放 Unicode 字符.
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