计算机编码

字符的表示原理

计算机内所有信息都是使用0和1进行表示的。

对于一个短路来说，0代表关，1代表开。那把这些电路组合起来就可以有长串0和1组成的二进制数字，我们对这些数字进行编码和解码，我们就能用它来表示我们想要表示的东西了。

比如：文字、图像、视频等等，就是一组0和1的二进制序列

知识点

8位二进制表示1字节

二进制太长，一般转换为16进制表示。可以使用“8421法”，进行转换。

4位二进制可以转为1位十六进制（1111=>F），2位十六进制表示一字节

字符不同的编码

1，在 ASCII 阶段，单字节字符串使用一个字节存放一个字符（SBCS）。比如，"Bob123" 在内存中为：

42 6F 62 31 32 33 21 //ascii编码

B o b 1 2 3 ！ //字符

2，在使用 ANSI 编码支持多种语言阶段，每个字符使用一个字节或多个字节来表示（MBCS），因此，
这种方式存放的字符也被称作多字节字符。每个汉字占2个字节，每个英文和数字字符占1个字节：

D6 D0 CE C4 31 32 33 00

  中              文       1       2       3    \0

3， 在 UNICODE 被采用之后，计算机存放字符串时，改为存放每个字符在 UNICODE 字符集中的序号。
目前计算机一般使用 2 个字节（16 位）来存放一个序号（DBCS），因此，这种方式存放的字符也被称作宽字节字符。比如，字符串 "中文123" 在 Windows 下，内存中实际存放的是 5 个序号：

u4e2d u6587 u0031 u0032 u0033 (x64 大端序)

u2d4e u8765 u3100 u3200 u3300 (x86 小端序)

中 文 1 2 3

汉子 ‘中’ u4e2d 11101001 10110001 1001101

第一阶段(美国)

ASCII 码使用指定的7 位或8 位二进制数组合来表示128 或256 种可能的字符。标准ASCII 码也叫基础ASCII码，使用7 位二进制数（剩下的1位二进制为0）来表示所有的大写和小写字母，数字0 到9、标点符号， 以及在美式英语中使用的特殊控制字符。

其中：
1, 0～31及127(共33个)是控制字符或通信专用字符（其余为可显示字符），如控制符：LF（换行）、CR（回车）等

2, 32～126(共95个)是字符(32是空格），其中48～57为0到9十个阿拉伯数字。
65～90为26个大写英文字母，97～122号为26个小写英文字母，其余为一些标点符号、运算符号等。

3 , 在标准ASCII中，其最高位(b7)用作奇偶校验位。所谓奇偶校验，是指在代码传送过程中用来检验是否出现错误的一种方法，一般分奇校验和偶校验两种。奇校验规定：正确的代码一个字节中1的个数必须是奇数，若非奇数，则在最高位b7添1；偶校验规定：正确的代码一个字节中1的个数必须是偶数，若非偶数，则在最高位b7添1。

4, 后128个称为扩展ASCII码。许多基于x86的系统都支持使用扩展（或“高”）ASCII。扩展ASCII 码允许将每个字符的第8 位用于确定附加的128 个特殊符号字符、外来语字母和图形符号。[4] 

第二阶段（百花齐放）

计算机技术到了欧洲，欧洲人发现怎么我们的那么多符号没有编进去啊！所以欧洲"砖家"坐到了一起，开始讨论。发现既然美国人把第一位流出来了，那么我们就用128-255的位置好了。
规则：128-159之间为控制字符，160-255位文字符号，其中包括了西欧语言、希腊语、泰语、阿拉伯语、希伯来语。刚好把美国人给的空间全部用完，世界真美好，谢谢美利坚预留的每一个位置。砖家们决定把他们的编码名称叫做Latin1，后面由于欧洲统一制定ISO标准，所以又有了一个ISO的名称，即ISO-8859-1。
实现方式

•    0-127的所有位置不动，那么可以兼容ASCII，二进制位0xxx xxxx
•    128-255位置全部用完，二进制位1xxx xxxx

由于所有的位置全部用完，而欧元符号是在指定标准之后才出现的，所以在这个码表中连欧洲人自己的货币符号都没有办法放进去。

计算机技术当然也传到了亚洲大地，比如中国。
中国砖家们坐在一起发现，美国人搞的这个东西真的有问题，预留才128-255的空间，可是我们的汉字个数远远超出了这个数目啊，怎么办？？后面聪明的中国砖家们发现，只能使用2个字节了，否则真的搞不定。由于必须和美国原来制定的ASCII不冲突，所以指定了如下规则：

•    如果一个字节中第一位为0，那么这就是一个ASCII字符。
•    如果一个字节中第一位为1，那么这个是汉字，认定需要2个字节才表示一个编码的文字。

把这个码表叫GB2312这个码表中包含汉字6763个和非汉字图形字符682个。还有很多的空间没有用到，索性全部预留了吧。实现方式

•    0xxxxxxx：表示为ASCII字符       •    1xxxxxxx 1xxxxxxx：表示为汉字

后来，中国砖家们发现，很多的不常用汉字没有在码表中，于是添加了很多的汉字进去，这个编码叫做GBK，实现方式和GB2312是完全一样的，兼容GB2312，当然也兼容ASCII。实现方式

•    0xxxxxxx：表示为ASCII字符       •     1xxxxxxx xxxxxxxx：表示为汉字

后面再次添加更多的字符进去，再次命名为GB18030，兼容GBK。由于汉字很多，2个字节并不能完全包括进去，所以GB18030采用24位混编的形式。
详细编码表可以参考这个列表。

当然计算机也传到了日本(JIS)、韩国、台湾(BIG5)等等地方，大家全部发挥自己的聪明才智，各自实现了自己的编码。这些编码都与ASCII兼容，但是相互之间不兼容。
使用 2 个字节来代表一个字符的各种汉字延伸编码方式，称为 ANSI 编码，又称为"MBCS（Muilti-Bytes Charecter Set，多字节字符集）”。

在简体中文系统下，ANSI 编码代表 GB2312 编码，在日文操作系统下，ANSI 编码代表 JIS 编码，所以在中文 windows下要转码成gb2312,gbk只需要把文本保存为ANSI编码即可。 不同ANSI编码之间互不兼容

GB2312

GB2312标准共收录6763个汉字，其中一级汉字3755个，二级汉字3008个；同时，GB 2312收录了包括拉丁字母、希腊字母、日文平假名及片假名字母、俄语西里尔字母在内的682个全角字符。

GB 2312的出现，基本满足了汉字的计算机处理需要，它所收录的汉字已经覆盖中国大陆99.75%的使用频率。

对于人名、古汉语等方面出现的罕用字，GB 2312不能处理，这导致了后来GBK及GB 18030汉字字符集的出现。

GB2312编码就是基于区位码的，用双字节编码表示中文和中文符号。

一般编码方式是：0xA0+区号，0xA0+位号。

如下表中的 “啊”，区位号是1601（十进制），那么“啊”字的GB2312编码就是 0xA0+16  0xA0+01 也就是 0xB0 0xA1 。根据区位码表，GB2312的汉字编码范围是0xB0A1~0xF7FE

http://www.xuebuyuan.com/8790...

全角半角

区位码里有英文和数字，按道理说是不是也应该是双字节的呢。而一般情况下，我们见到的英文和数字是单字节的，以ASCII编码，也就是说现代的GBK编码是兼容ASCII编码的。

比如一个数字2，对应的二进制是0x32，(00110010)，ASCII的2是半角的二

2(区位码：0318) 0xA3 0xB2。（10100011 10110010）这里的双字节２是全角的二，

同一个编码文件里，怎么区分ASCII和中文编码呢？从ASCII表我们知道标准ASCII只有128个字符，0~127即0x00~0x7F（0111 1111）。所以区分的方法就是，高字节的最高位为0则为ASCII，为1则为中文。

第三阶段（统一）

Unicode（统一码、万国码、单一码）是计算机科学领域里的一项业界标准,包括字符集、编码方案等。

Unicode 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的

它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。

1990年开始研发，1994年正式公布

知识点

字节序

字节序是指多字节数据在计算机内存中存储或者网络
传输时各字节的存储顺序。
字节序有两种，分别是“大端”（Big Endian, BE）和“
小端”（Little Endian, LE）。

CPU处理多字节数的不同方式。例如“汉”字的Unicode编码是6C49。
大端 6C49 （将高序字节存储在起始地址）
小段 496C （将低序字节存储在起始地址）

Unicode标准建议用BOM（Byte Order Mark）来区分字节序，即在传输字节流前，先传输被作为BOM的字符“零宽无中断空格”。这个字符的编码是FEFF，而反过来的FFFE（UTF-16）和FFFE0000（UTF-32）在Unicode中都是未定义的码位，不应该出现在实际传输中。

BOM

UTF-8以字节为编码单元，没有字节序的问题。
UTF-16以两个字节为编码单元，在解释一个UTF-16文本前，首先要弄清楚每个编码单元的字节序。
例如收到一个“奎”的Unicode编码是594E，“乙”的Unicode编码是4E59。
如果我们收到UTF-16字节流“594E”，那么这是“奎”还是“乙”？
Unicode规范中推荐的标记字节顺序的方法是BOM，即Byte Order Mark。

UTF-8

UTF-8是UNICODE的一种变长度的编码表达方式,

UTF-8就是以8位为单元对UCS(Unicode Character Set)进行编码，而UTF-8不使用大尾序和小尾序的形式，每个使用UTF-8存储的字符，除了第一个字节外，其余字节的头两个比特都是以”10”开始，使文字处理器能够较快地找出每个字符的开始位置。

第一种：Unicode从 0x0000 到 0x007F 范围的，是不是有点熟悉？对，其实就是标准ASCII码里面的内容，所以直接去掉前面那个字节 0x00，使用其第二个字节（与ASCII码相同）作为其编码，即为单字节UTF8。

第二种：Unicode从 0x0080 到 0x07FF 范围的，转换成双字节UTF8。

第三种：Unicode从 0x8000 到 0xFFFF 范围的，转换成三字节UTF8，一般中文都是在这个范围里。

例如“博”字的Unicode编码是u535a。0x535A在0x0800~0xFFFF之间，所以用3字节模板 1110yyyy 10yyyyxx 10xxxxxx。将535A写成二进制是：0101 0011 0101 1010，高八位分别代替y，低八位分别代替x，得到 11100101 10001101 10011010，也就是 0xE58D9A ，这就是博字的UTF8编码。

第四种：超过双字节的Unicode目前还没有广泛支持，仅见emoji表情在此范围。

base64编码

转换的时候，将三个byte的数据，先后放入一个24bit的缓冲区中，先来的byte占高位。数据不足3byte的话，于缓冲区中剩下的bit用0补足。然后，每次取出6（因为2^6=64）个bit，按照其值选择ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/中的字符作为编码后的输出。不断进行，直到全部输入数据转换完成。这么看来，跟URLEncode也很有相似之处啊。