Ansi,UTF8,Unicode编码

最近在写网络数据传输的程序，被各种编码搞的一塌糊涂，在这里简单记录如下：

1. ASCII和Ansi编码

字符内码(charcter code)指的是用来代表字符的内码.读者在输入和存储文档时都要使用内码，内码分为
a.单字节内码 -- Single-Byte character sets (SBCS)，可以支持256个字符编码.
b.双字节内码 -- Double-Byte character sets (DBCS)，可以支持65000个字符编码.
前者即为ASCII编码，后者对应ANSI。在简体中文的操作系统中ANSI就指的是GB2312，代码页936（ANSI下不同语言有不同的代码页）。

2.GB2312和GBK编码

GB2312是对 ANSI 的简体中文扩展。GB2312共收录了七千个字符，由于GB2312支持的汉字太少而且不支持繁体中文，所以GBK对GB2312进行了扩展，以支持繁体中文和更多的字符，GBK共支持大概22000个字符，GB18030是在GBK的基础上又增加了藏文、蒙文、维吾尔文等主要的少数民族文字。
代码页(codepage) 就是各国的文字编码和Unicode之间的映射表。例如GBK和Unicode的映射表就是CP936，所以也常用cp936 来指代GBK。

3.Unicode

ANSI有很多代码页，使用不同代码页的内码无法在其他代码页平台上正常显示。由于各国之间的编码不同造成的交流传输不便，ISO 打算废除所有的地区性编码方案，重新建立一个全球性的编码方案把所有字母和符号都统一编码进去，称之为 "Universal Multiple-Octet Coded Character Set"，简称为 UCS(ISO10646)。同时又有unicode.org这个组织也制定了自己的全球性编码 unicode，自从unicode2.0开始，unicode采用了与USC相同的字库和字码，阶段主要采用的是 UCS-2/unicode 16 位的编码。

4.UTF编码

UTF（Unicode/UCS Transfer Format），UCS 变长存储的编码方式，主要用来解决 UCS 编码的传输问题的。分为 UTF-7，UTF-8，UTF-16，UTF-32 等。UTF-8是一次传输8位(一个字节)的UTF编码方式，一个字符可能会经过1-6次传输，具体的跟 unicode/UCS 之间的转换关系如下:

unicode(U+)	utf-8
U+00000000 - U+0000007F:	0xxxxxxx
U+00000080 - U+000007FF:	110xxxxx10xxxxxx
U+00000800 - U+0000FFFF:	1110xxxx10xxxxxx10xxxxxx
U+00010000 - U+001FFFFF:	11110xxx10xxxxxx10xxxxxx10xxxxxx
U+00200000 - U+03FFFFFF:	111110xx10xxxxxx10xxxxxx10xxxxxx10xxxxxx
U+04000000 - U+7FFFFFFF:	1111110x10xxxxxx10xxxxxx10xxxxxx10xxxxxx10xxxxxx

比如: "我" 的unicode/UCS编码为 "U+6211"(01100010 00010001)，在U+00000800 - U+0000FFFF之间，所以采用三字节编码，按规则分段为：0110 001000 010001，再分别替换上表中的x，得到11100110 10001000 10010001，即为 "E6 88 91"，这就是 "我" 的UTF-8编码。
举个有趣的例子：
在 Windows 的记事本里新建一个文本文件，输入"联通"两个字，保存，关闭，再次打开，会发现文本已经不是"联通"了，而是几个乱码。
当使用记事本新建文件时，默认的编码是 ANSI，输入中文就是 GB 系列的编码，"联通" 两字的编码为:
c1 1100 0001
aa 1010 1010
cd 1100 1101
a8 1010 1000
注意到了吗？第一二个字节、第三四个字节的起始部分的都是 "110" 和 "10"，正好与 UTF-8 规则里的两字节模板是一致的，于是再次打开记事本时，记事本就误认为这是一个UTF-8编码的文件，让我们把第一个字节的110和第二个字节的10去掉，我们就得到了"00001 101010"，再把各位对齐，补上前导的0，就得到了 "0000 0000 0110 1010"，这是 UNICODE 的 006A，也就是小写的字母 "j"，而之后的两字节用 UTF-8 解码之后是0368，这个字符什么也不是。这就是只有 "联通" 两个字的文件没有办法在记事本里正常显示的原因。
而如果你在 "联通" 之后多输入几个其他字，其他的字的编码不见得又恰好是 110 和 10 开始的字节，这样再次打开时，记事本就不会坚持这是一个 UTF-8 编码的文件，而会用 ANSI 的方式解读之，这时乱码又不出现了。

5.UTF-16

UTF-16是一次传输两个字节的UTF编码方式，现如今Unicode/UCS也主要采用16位编码，所以UTF-16的存储方式和Unicode/UCS的编码方式也相同。确切的说是和UCS-2/unicode 16的编码方式相同。

6.big endian 和 little endian

在UTF-16或者UCS的编码中经常遇到这两个选项，big endian 和little endian 是CPU处理多字节数的不同方式。例如“汉”字的 Unicode/UCS 编码是 6C49。那么写到文件里时，究竟是将 6C 写在前面，还是将 49 写在前面？如果将 6C 写在前面，就是big endian。还是将 49 写在前面，就是little endian。
BOM 称为 "Byte Order Mark"。UTF-8 以字节为编码单元，没有字节序的问题。而 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/UCS 编码是 594E，"乙" 的 Unicode/UCS 编码是 4E59。如果我们收到 UTF-16 字节流 "594E"，那么这是 "奎" 还是 "乙"？
在Unicode/UCS编码中有一个叫做 "ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE" 的字符，它的编码是FEFF。而FFFE在Unicode/UCS中是不存在的字符，所以不应该出现在实际传输中。UCS规范建议我们在传输字节流前，先传输字符 "ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE"。这样如果接收者收到 FEFF，就表明这个字节流是Big-Endian 的；如果收到FFFE，就表明这个字节流是Little-Endian 的。因此字符 "ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE" 又被称作 BOM。
UTF-8 不需要 BOM 来表明字节顺序，但可以用 BOM 来表明编码方式。字符 "ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE" 的 UTF-8 编码是 EF BB BF。所以如果接收者收到以 EF BB BF 开头的字节流，就知道这是 UTF-8 编码了。Windows 就是使用 BOM 来标记文本文件的编码方式的。