Unicode,GBK和UTF8

字符集

在介绍他们之间的区别时, 我们先讲下什么是Unicode. 简单来说,Unicode是一个字符集(character set),
和ASCII一样, 其作用是用一系列数字来表示字符(character), 这些数字有时也称为码点(code points).
在PC刚出来的时候,使用英文的几位先驱认为计算机需要表示的字符不多,26个英文字母加几个回车换行等
特殊符号,总共一百个字符顶天了,于是就有了ASCII. ASCII码的大小为1个字节,定义了128个字符,
分别表示为0-127. 比如字符'A'的码点为65,回车符' '的码点为10

当然, 后来人们发现, 世界上的字符远远不止128个, 因此就需要一个新的字符集能表示世上所有的字符,
包括一个英文字符,一个汉字字符,一个象形文字等. 这个字符集就是Unicode. Unicode前向兼容了ASCII,
最多可以表示2^21(大概200万)个字符,已经足够囊括当今所有国家的文字

目前unicode字符集表示完所有字符后还有剩余, 这些暂时用不到的部分通常用占位符FFFD表示.

字符编码

有了字符集, 我们现在可以用任意数字来表示现实中的字符了. 但字符要保存在计算机中,必须要先经过编码.
有人问, 数字直接保存在内存里不就行了吗? 但是用多少个字节表示一个数字,以及每个字节的范围这都是需要
预先约定的,这种约定就叫编码. 假如我们有四个数字,1,2,3,4要保存在计算机里, 如果约定了utf-8编码,
那么在内存中的表示则如下:

00000001 00000010 00000011 00000100

其他的编码规则有utf-16,gb2312,gbk等,具体的编码规则不在本文的范围内,想要深入了解的可以在网上查阅相关的文档.
因此,我们可以看到,如果不按照约定的规则来解码,就很有可能无法还原出原来的数据,也就是我们经常遇到的"乱码".
下面以几个例子来简单说明:

>>> u'你好'
u'u4f60u597d'
>>> u'你好'.encode('utf8')
'xe4xbdxa0xe5xa5xbd'
>>> u'你好'.encode('gbk')
'xc4xe3xbaxc3'
>>> u'你好'.encode('utf8').decode('gbk')
u'u6d63u72b2u30bd'
>>> print u'你好'.encode('utf8').decode('gbk')
浣犲ソ

如上面的代码所示, "你好"两个汉字字符的unicode分别为4f60和597d, utf-8编码后占6个字节, 而gbk编码后占4个字节.
如果用utf8编码后错误地用gbk来解码, 就会得到3个unicode码点,分别表示字符浣,犲和ソ;

而如果用gbk编码后
错误地用utf8来解码, 则在解码第二个字符时无法凑够3个字节, 因此会得到未知的结果, 甚至会因为内存越界访问引起程序异常.

注: 本文的python代码示例是在Linux Terminal下运行的, 因此默认为utf-8编码, 如果你是在Windows cmd里运行,
则通常默认GBK编码, 因此乱码会在不同地方出现:)