1 字符集和字符编码的区别和联系

◼ 字符集：多个字符的集合。例如GB2312是中国国家标准的简体中文字符集，GB2312收录简化汉字（6763个）及一般符号、序号、数字、拉丁字母、日文假名、希腊字母、俄文字母、汉语拼音符号、汉语注音字母，共 7445 个图形字符。 ◼ 字符编码：把字符集中的字符编码为（映射）指定集合中的某一对象（例如：比特模式、自然数序列、电脉冲），以便文本在计算机中存储和通过通信网络的传递。

◼ 字符编码：把字符集中的字符编码为（映射）指定集合中的某一对象（例如：比特模式、自然数序列、电脉冲），以便文本在计算机中存储和通过通信网络的传递。

◼ 字符集和字符编码的关系：

1. 字符集是书写系统字母与符号的集合

2. 而字符编码则是将字符映射为一特定的字节或字节序列，是一种规则。

通常特定的字符集采用特定的编码方式（即一种字符集对应一种字符编码（例如：ASCII、IOS-8859-1、GB2312、GBK，都是即表示了字符集又表示了对应的字符编码，但Unicode不是，它采用现代的模型））

2 字符集编码的发展

单字节 -> 双字节 -> 多字节

(1) 单字节

ASCII（American Standard Code for Information Interchange）, 128个字符, 用7位二进制表示（00000000-01111111即0x00-0x7F）; EASCII（Extended ASCII）,256个字符，用8位二进制表示（00000000-11111111即0x00-0xFF）。当计算机传到了欧洲，国际标准化组织在ASCII的基础上进行了扩展，形成了ISO-8859标准，跟EASCII类似，兼容ASCII，在高128个码位上有所区别。但是由于欧洲的语言环境十分复杂，所以根据各地区的语言又形成了很多子标准，ISO-8859-1、ISO-8859-2、ISO-8859-3、……、ISO-8859-16。

(2) 双字节

当计算机传到了亚洲，256个码位就不够用了。于是乎继续扩大二维表，单字节改双字节，16位二进制数，65536个码位。在不同国家和地区又出现了很多编码，大陆的GB2312、港台的BIG5、日本的Shift JIS等等。注意65536个码位这种说法只是理想情况，由于双字节编码可以是变长的，也就是说同一个编码里面有些字符是单字节表示，有些字符是双字节表示。这样做的好处是，一方面可以兼容ASCII，另一方面可以节省存储容量，代价就是会损失一部分码位。

GBK(Chinese Internal Code Specification汉字内码扩展规范)是GB2312的扩展（gbk编码能够用来同时表示繁体字和简体字），按理说都属于双字节编码，码位是一样的，根本谈不上扩展，但实际上是预留空间在起作用。比如下图为GBK的编码空间，GBK/1、GBK/2是GB2312的区域，GBK/3、GBK/4、GBK/5是GBK的区域，红色是用户自定义区域，白色可能就是由于变长编码损失的区域了。

支持国际标准ISO/IEC10646-1和国家标准GB13000-1中的全部中日韩汉字。

GBK字符集中所有中文字符和全角符号占2个字节，字母和半角符号占一个字节。没有特殊的编码方式，习惯称呼GBK 编码。一般在国内，汉字较多时使用。

当互联网席卷了全球，地域限制被打破了，不同国家和地区的计算机在交换数据的过程中，就会出现乱码的问题，即对同一组二进制数据，不同的编码会解析出不同的字符。

UNICODE 字符集国际标准字符集，它将世界各种语言的每个字符定义一个唯一的编码，以满足跨语言、跨平台的文本信息转换。有多个编码方式，分别是 UTF-8，UTF-16，UTF-32 编码。

范例：“汉字”对应的 UNICODE 数字是 0x6c49 和 0x5b57，而编码的程序数据是：

UTF8 编码： E6B189 E5AD97
UTF16BE 编码：6C49 5B57
UTF32BE 编码：00006C490 0005B57

(3) 多字节

Unicode 字符集 可以使用的编码有三种：

UFT-8：一种变长的编码方案，使用 1~6 个字节来存储；
UFT-32：一种固定长度的编码方案，不管字符编号大小，始终使用 4 个字节来存储；
UTF-16：介于 UTF-8 和 UTF-32 之间，使用 2 个或者 4 个字节来存储，长度既固定又可变。

UTF 是 Unicode Transformation Format 的缩写，意思是“Unicode 转换格式”，后面的数字表明至少使用多少个比特位（Bit）来存储字符

3 Unicode 字符集

Unicode 只是字符集，utf-8、utf-16、utf-32 才是真正的编码方式。

Unicode 字符集可以使用的编码有三种：

UFT-8：一种变长的编码方案，使用 1~6 个字节来存储；Abc 只有 3 个字节

UFT-32：一种固定长度的编码方案，不管字符编号大小，始终使用 4 个字节来存储；存储 abc 3*4=12 字节

UTF-16：介于 UTF-8 和 UTF-32 之间，使用 2 个或者 4 个字节来存储，长度既固定又可变。

UTF 是 Unicode Transformation Format 的缩写，意思是“Unicode 转换格式”，后面的数字表明至少使用多少个比特位（Bit）来存储字符

UTF-8

UTF-8: 是一种变长字符编码，被定义为将代码点编码为 1 至 4 个字节，具体取决于代码点数值中有效位的数量。

注意：UTF-8 不是编码规范，而是编码方式

下表为 Unicode 值对应的 utf8 需要的字节数量。

Utf8 前缀编码格式

unicode 编码(16 进制)	UTF-8 字节流(二进制)
000000 - 00007F	0xxxxxxx ascii 码
000080 - 0007FF	110xxxxx 10xxxxxx
000800 - 00FFFF	1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
01 0000 - 10 FFFF	11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

范例：计算 Unicode 码使用 utf8 进行表示：

例如：汉字严的 Unicode 码是 4E25 转换成二进制就是 01001110 00100101 共 15 位，根据上表可知使用 UTF-8 字符编码后占 3 个字节，因此前 3 位是 1，第 4 位（n+1 位）

是 0，后面两个字节中每个字节的前两位都是 10,即 1110 xxxx 10 xxxxxx 10xxxxxx。填充进去后就变成了 1110 0100 10 111000 10 100101 共计 24 位占 3 个字节。

GBK 内码、Unicode 查询：http://www.mytju.com/classcode/tools/encode_gb2312.asp

UTF-16

UFT-16 比较奇葩，它使用 2 个或者 4 个字节来存储。

对于 Unicode 编号范围在 0~FFFF 之间的字符，UTF-16 使用两个字节存储，并且直接存储 Unicode 编号，不用进行编码转换，这跟 UTF-32 非常类似。
对于 Unicode 编号范围在 10000~10FFFF 之间的字符，UTF-16 使用四个字节存储，具体来说就是：将字符编号的所有比特位分成两部分，较高的一些比特位用一个值介于 D800~DBFF 之间的双字节存储，较低的一些比特位（剩下的比特位）用一个值介于 DC00~DFFF 之间的双字节存储。

Unicode 编号范围

（十六进制）

具体的 Unicode 编号

（二进制）

UTF-16 编码

字节

0000 0000~0000 FFFF

xxxxxxxx xxxxxxxx

0001 0000~0010 FFFF

yyyy yyyy yyxx xxxx xxxx

110110yy yyyyyyyy 110111xx xxxxxxxx

UTF-32

UTF-32 是固定长度的编码，始终占用 4 个字节，足以容纳所有的 Unicode 字符，所以直接存储 Unicode 编号即可，不需要任何编码转换。浪费了空间，提高了效率。

UTF BOM 问题

BOM（Byte Order Mark）字节序（字节顺序的标识），其实就是用大端(BE)还是小端(LE)。比如 UTF-16BE 和 UTF-16LE：

UTF-16BE，其后缀是 BE 即 big-endian，大端的意思。大端就是将高位的字节放在低地址表示。
UTF-16LE，其后缀是 LE 即 little-endian，小端的意思。小端就是将高位的字节放在高地址表示。
UTF-16，没有指定后缀，即不知道其是大小端，所以其开始的两个字节表示该字节数组是大端还是小端。即 FE FF 表示大端，FF FE 表示小端。

UTF编码	Byte Order Mark
UTF-8	EF BB BF
UTF-16LE	FF FE
UTF-16BE	FE FF
UTF-32LE	FF FE 00 00
UTF-32BE	00 00 FE FF

注：UTF-8缺省不带BOM

如“汉”字在文件中的存储(不包括头)：

Unicode编码	UTF-16LE	UTF-16BE	UTF32-LE	UTF32-BE
0x006C49	49 6C	6C 49	49 6C 00 00	00 00 6C 49

小结

程序打开一个文件时怎么识别用的是UTF-8还是UTF-16？

是否有标志做标志，在文件的开头几个字节就是标志.

➢ EF BB BF 表示UTF-8

➢ FE FF 表示UTF-16BE

➢ FF FE 表示UTF-16LE

➢ 00 00 FE FF 表示UTF32-BE

➢ FF FE 00 00 表示UTF32-LE

注意：只有 UTF-8 兼容 ASCII，UTF-32 和 UTF-16 都不兼容 ASCII，因为它们没有单字节编码。

查看完整的Unicode字符集，以及各种编码方式：https://unicode-table.com/cn/ Unicode和UTF编码转换：https://www.qqxiuzi.cn/bianma/Unicode-UTF.php

UTF-8缺省不带BOM

UTF-8中有一字节的情况，这种情况，就没有两端的说法了。至于另外的二，三，四字节情况，以三字节为例，如果你一定要弄出端法，也不是说不可以，比如，小端法就是“小-中-大”，大端法就是“大-中-小”。但现实情况是UTF-8仅仅采用了一种端法，就是大端法。

4 字符集相关命令

不同格式编码格式分析

文本内容：廖庆富 darren 老师

Unicode 编码：00005ED6 00005E86 00005BCC 00000064 00000061 00000072

00000072 00000065 0000006E 00008001 00005E08

UTF8 编码：E5BB96 E5BA86 E5AF8C 64 61 72 72 65 6E E88081 E5B888

UTF16BE 编码：FEFF 5ED6 5E86 5BCC 0064 0061 0072 0072 0065 006E 8001 5E08

UTF16LE 编码：FFFE D65E 865E CC5B 6400 6100 7200 7200 6500 6E00 0180 085E UTF32BE 编码：0000FEFF 00005ED6 00005E86 00005 BCC00000064000000610000007200000072000000650000006E0000800100005E 08

UTF32LE 编码：FFFE0000D65E0000865E0000CC5B000064000000610000007200000072000000650000006E00000001800000085E0000

Unicode 和 UTF 编码转换：https://www.qqxiuzi.cn/bianma/Unicode-UTF.php

file

命令：

file：查看文件的编码方式（分析结果做一个参考） 范例：

file -i chatset.cpp

chatset.cpp: text/x-c++; charset=utf-8

file -i chatset-gbk2312.cpp

chatset-gbk2312.cpp: text/x-c++; charset=iso-8859-1

iconv

iconv 命令是用来转换文件的编码方式的，比如它可以将 UTF8 编码的转换成 GB18030 的编码，反过来也行。Linux 下的 iconv 开发库包括 iconv_open,iconv_close,iconv 等 C 函数，可以用来在 C/C++程序中很方便的转换字符编码

语法： iconv -f encoding [-t encoding] [inputfile]...

-f encoding :把字符从 encoding 编码开始转换。

-t encoding :把字符转换到 encoding 编码。

-l :列出已知的编码字符集合

-o file :指定输出文件

-c :忽略输出的非法字符

-s :禁止警告信息，但不是错误信息

--verbose :显示进度信息

-f 和-t 所能指定的合法字符在-l 选项的命令里面都列出来了。

查看支持的格式 iconv -l，这里节选部分格式

UTF-8, UTF-16, UTF-16BE, UTF-16LE, UTF-32, UTF-32BE, UTF-32LE,

UTF8, UTF16, UTF16BE, UTF16LE, UTF32, UTF32BE, UTF32LE GB2312 GBK ISO-8859-1

转换各种格式

iconv -f UTF-8 -t UTF-8 utf8.txt -o UTF-8.txt iconv -f UTF-8 -t UTF8 utf8.txt -o UTF8.txt

iconv -f UTF-8 -t UTF-16 UTF-8.txt -o UTF-16.txt iconv -f UTF-8 -t UTF-16BE UTF-8.txt -o UTF-16BE.txt iconv -f UTF-8 -t UTF-16LE UTF-8.txt -o UTF-16LE.txt

iconv -f UTF-8 -t UTF16 UTF-8.txt -o UTF16.txt iconv -f UTF-8 -t UTF16BE UTF-8.txt -o UTF16BE.txt iconv -f UTF-8 -t UTF16LE UTF-8.txt -o UTF16LE.txt

iconv -f UTF-8 -t UTF-32 UTF-8.txt -o UTF-32.txt iconv -f UTF-8 -t UTF-32BE UTF-8.txt -o UTF-32BE.txt iconv -f UTF-8 -t UTF-32LE UTF-8.txt -o UTF-32LE.txt

iconv -f UTF-8 -t GB2312 UTF-8.txt -o GB2312.txt iconv -f UTF-8 -t GBK UTF-8.txt -o GBK.txt iconv -f UTF-8 -t ISO-8859-1 UTF-8.txt -o ISO-8859-1.txt

5 字符集转换编程

文档地址：http://www.gnu.org/software/libiconv/documentation/libiconv-1.13/

6 字符集应用案例

mysql 字符集设置

部分汉字在 mysql 使用 utf8 字符时写入出现异常，或者读取出现异常。比如

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