编码

为什么会有编码，以及编码的发展历程？

　　很久很久以前，有一群人，他们决定用8个可以开合的晶体管来组合成不同的状态，以表示世界上的万物。他们看到8个开关状态是好的，于是他们把这称为”字节“。再后来，他们又做了一些可以处理这些字节的机器，机器开动了，可以用字节来组合出很多状态，状态开始变来变去。他们看到这样是好的，于是它们就这机器称为”计算机“。

　　这八个开合的晶体管的随机组合得到了256种不同的状态，所以得到了不通的字节

　　一个或多个字节的组合，我们称为字符

　　

　　根据组成字符字节数据的不同，有不同的编码方式：ASCII Unicode UTF-8 GBK GBK-2312等

使用字符编码如何操作计算机？

 人们把其中的编号从0开始的32种状态分别规定了特殊的用途，一但终端、打印机遇上约定好的这些字节被传过来时，就要做一些约定的动作：　　

　　遇上0×10, 终端就换行；

　　遇上0×07, 终端就向人们嘟嘟叫；

　　遇上0x1b, 打印机就打印反白的字，或者终端就用彩色显示字母。

人们看到这样很好，于是就把这些0×20以下的字节状态称为”控制码”。

 ASCII的出现

人们把所有的空格、标点符号、数字、大小写字母分别用连续的字节状态表示，一直编到了第127号，这样计算机就可以用不同字节来存储英语的文字了。大家看到这样，都感觉

很好，于是大家都把这个方案叫做 ANSI 的”Ascii”编码（American Standard Code for Information Interchange，美国信息互换标准代码）

所占字节数：1个字节

GBK的出现

背景：

　　世界各地都开始使用计算机，但是很多国家用的不是英文，他们的字母里有许多是ASCII里没有的，为了可以在计算机保存他们的文字，他们决定采用127号之后的空位来表示这些新的字母、符号，还加入了很多画表格时需要用下到的横线、竖线、交叉等形状，一直把序号编到了最后一个状态255。从128 到255这一页的字符集被称”扩展字符集“。从此之后，贪婪的人类再没有新的状态可以用了！中国人们得到计算机时，已经没有可以利用的字节状态来表示汉字，况且有6000多个常用汉字需要保存呢
出现：

　　把那些127号之后的奇异符号们直接取消掉, 规定：一个小于127的字符的意义与原来相同，但两个大于127的字符连在一起时，就表示一个汉字

所占字节数：ascii表中，占一个字节  中文占两个字节

Unicode的出现

背景：

　　由于各个国家都搞出了自己的编码流程，结果互相之间谁也不懂谁的编码，谁也不支持别人的编码。

出现：

　　ISO（国际标谁化组织）的国际组织决定着手解决这个问题。他们采用的方法很简单：废了所有的地区性编码方案，重新搞一个包括了地球上所有文化、所有字母和符号 的编码！他们打算叫它”Universal Multiple-Octet Coded Character Set”，简称 UCS, 俗称 “unicode“

所占字节数 ： 同一占两个字节

UTF-8的出现

背景：

　　unicode同样也不完美，英文字母只用一个字节表示就够了，如果unicode统一规定，每个符号用三个或四个字节表示，那么每个英文字母前都必然有二到三个字节是0，这对于存储空间来说是极大的浪费，文本文件的大小会因此大出二三倍，这是难以接受的。

出现：

　　为解决unicode如何在网络上传输的问题，于是面向传输的众多 UTF（UCS Transfer Format）标准出现了，顾名思义，UTF-8就是每次8个位传输数据，而UTF-16就是每次16个位。UTF-8就是在互联网上使用最广的一种unicode的实现方式，这是为传输而设计的编码，并使编码无国界，这样就可以显示全世界上所有文化的字符了。UTF-8最大的一个特点，就是它是一种变长的编码方式。它可以使用1~4个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度，当字符在ASCII码的范围时，就用一个字节表示，保留了ASCII字符一个字节的编码做为它的一部分，注意的是unicode一个中文字符占2个字节，而UTF-8一个中文字符占3个字节）。从unicode到utf-8并不是直接的对应，而是要过一些算法和规则来转换。

所占字节数：ascii表中的元素占一个字节  欧洲文字占两个字节  中文占3个字节

 

文件从磁盘到内存的编码(******)

 当我们在文本编辑器(word等)上编辑文字的时候，不管是中文还是英文，计算机都是不认识的，那么在保存之前数据是通过什么形式存在内存的呢？

 　　Unicode数据

使用原因：无论英文，中文，日文，拉丁文，世界上的任何字符它都有唯一编码对应，所以兼容性是最好的

那当我们保存了存到磁盘上的数据又是什么呢？　　

　　是通过某种编码方式编码的bytes字节串。比如utf8　

使用原因：节省了空间　

文本编辑器的编码与解码过程：

　　保存文件：文本编辑器软件都有默认的保存文件的编码方式，比如utf8，比如gbk。当我们点击保存的时候，这些编辑软件已经"默默地"帮我们做了编码工作。

　　打开文件：当我们再打开这个文件时，软件又默默地给我们做了解码的工作，将数据再解码成unicode,然后就可以呈现明文给用户了！

总结：unicode是离用户更近的数据，bytes是离计算机更近的数据。

 python2与python3的编码方式

python2默认编码方式：ASCII

python3默认编码方式：UTF-8

python2与python3的字符串类型

python2 str == python3 bytes

python2 unicode == python3 str

常见的编码问题

1 cmd下的乱码问题

原因：

　　我们在win下的终端即cmd.exe去执行，大家注意，cmd.exe本身也一个软件；当我们python2 hello.py时，python2解释器(默认ASCII编码)去按声明的utf8编码文件，而文件又是utf8保存的，所以没问题；问题出在当我们print'苑昊'时，解释器这边正常执行，也不会报错，只是print的内容会传递给cmd.exe用来显示，而在py2里这个内容就是utf8编码的字节数据，可这个软件默认的编码解码方式是GBK，所以cmd.exe用GBK的解码方式去解码utf8自然会乱码。

py3正确的原因是传递给cmd的是unicode数据，cmd.exe可以识别内容，所以显示没问题。

解决方法：print (u'苑昊')

2 open()中的编码问题

原因：

　　因为你的win的操作系统安装时是默认的gbk编码，而linux操作系统默认的是utf8编码；

当执行open函数时，调用的是操作系统打开文件，操作系统用默认的gbk编码去解码utf8的文件，自然乱码。

解决方法：指定utf-8解码方式

字节码和机械码

机械码：由0，1组成的二进制代码，这种类型的代码即称为机器码，机器码是计算机可以直接执行的、速度最快的代码

python的字节码：

　　当我们运行python文件程序的时候，Python解释器将源码转换为字节码，然后再由解释器来执行这些字节码。

执行流程：　

1. 完成模块的加载和链接；
2. 将源代码翻译为PyCodeObject对象（这货就是字节码），并将其写入内存当中（方便CPU读取，起到加速程序运行的作用）；
3. 从上述内存空间中读取指令并执行；
4. 程序结束后，根据命令行调用情况（即运行程序的方式）决定是否将PyCodeObject写回硬盘当中（也就是直接复制到.pyc或.pyo文件中）；
5. 之后若再次执行该脚本，则先检查本地是否有上述字节码文件。有则执行，否则重复上述步骤。

字节码文件：文件名以.pyc结尾，或许你已经听说过它们就是Python的“字节码”文件。（但在Python 3上却难觅其踪 -- 原因是它们不再与.py文件出现在同一个目录中，而是放在一个名为__pycache__的子目录中了）。或许你也已听说过这是一种程序加速机制。通过防止Python每次运行时都重新解析源代码从而加快程序运行。一般py文件改变后，都会重新生成pyc文件。

主动生成pyc文件：

　　为什么？主要是不想把源代码暴露出来。

　　生成单个

　　1 python -m foo.py

　　2 import py_compile

　　   py_compile.compile('/path/to/foo.py')

　　批量生成pyc文件

　　import compileall

　　compileall.compile_dir(r'/path')

参考：https://www.cnblogs.com/575dsj/p/7112767.html

　　   https://www.zhihu.com/question/23374078/answer/69732605

　　   https://blog.csdn.net/m0_37550221/article/details/78907972