字符编码笔记：ASCII，Unicode和UTF-8

作者： 阮一峰 

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最后修改时间：2007年10月29日 09:46 

今天中午，我突然想搞清楚Unicode和UTF-8之间的关系，于是就开始在网上查资料。 

结果，这个问题比我想象的复杂，从午饭后一直看到晚上9点，才算初步搞清楚。 

下面就是我的笔记，主要用来整理自己的思路。但是，我尽量试图写得通俗易懂，希望能对其他朋友有用。毕竟，字符编码是计算机技术的基石，想要熟练使用计算机，就必须懂得一点字符编码的知识。 

1. ASCII码 

我们知道，在计算机内部，所有的信息最终都表示为一个二进制的字符串。每一个二进制位（bit）有0和1两种状态，因此八个二进制位就可以组合出256种状态，这被称为一个字节（byte）。也就是说，一个字节一共可以用来表示256种不同的状态，每一个状态对应一个符号，就是256个符号，从0000000到11111111。 

上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为ASCII码，一直沿用至今。 

ASCII码一共规定了128个字符的编码，比如空格“SPACE”是32（二进制00100000），大写的字母A是65（二进制01000001）。这128个符号（包括32个不能打印出来的控制符号），只占用了一个字节的后面7位，最前面的1位统一规定为0。 

2、非ASCII编码 

英语用128个符号编码就够了，但是用来表示其他语言，128个符号是不够的。比如，在法语中，字母上方有注音符号，它就无法用ASCII码表示。于是，一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。比如，法语中的é的编码为130（二进制10000010）。这样一来，这些欧洲国家使用的编码体系，可以表示最多256个符号。 

但是，这里又出现了新的问题。不同的国家有不同的字母，因此，哪怕它们都使用256个符号的编码方式，代表的字母却不一样。比如，130在法语编码中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母Gimel (?)，在俄语编码中又会代表另一个符号。但是不管怎样，所有这些编码方式中，0—127表示的符号是一样的，不一样的只是128—255的这一段。 

至于亚洲国家的文字，使用的符号就更多了，汉字就多达10万左右。一个字节只能表示256种符号，肯定是不够的，就必须使用多个字节表达一个符号。比如，简体中文常见的编码方式是GB2312，使用两个字节表示一个汉字，所以理论上最多可以表示256×256=65536个符号。 

中文编码的问题需要专文讨论，这篇笔记不涉及。这里只指出，虽然都是用多个字节表示一个符号，但是GB类的汉字编码与后文的Unicode和UTF-8是毫无关系的。 

3.Unicode 

正如上一节所说，世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误的编码方式解读，就会出现乱码。为什么电子邮件常常出现乱码？就是因为发信人和收信人使用的编码方式不一样。 

可以想象，如果有一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，那么乱码问题就会消失。这就是Unicode，就像它的名字都表示的，这是一种所有符号的编码。 

Unicode当然是一个很大的集合，现在的规模可以容纳100多万个符号。每个符号的编码都不一样，比如，U+0639表示阿拉伯字母Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字“严”。具体的符号对应表，可以查询unicode.org，或者专门的汉字对应表。 

4. Unicode的问题 

需要注意的是，Unicode只是一个符号集，它只规定了符号的二进制代码，却没有规定这个二进制代码应该如何存储。 

比如，汉字“严”的unicode是十六进制数4E25，转换成二进制数足足有15位（100111000100101），也就是说这个符号的表示至少需要2个字节。表示其他更大的符号，可能需要3个字节或者4个字节，甚至更多。 

这里就有两个严重的问题，第一个问题是，如何才能区别unicode和ascii？计算机怎么知道三个字节表示一个符号，而不是分别表示三个符号呢？第二个问题是，我们已经知道，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，这是无法接受的。 

它们造成的结果是：1）出现了unicode的多种存储方式，也就是说有许多种不同的二进制格式，可以用来表示unicode。2）unicode在很长一段时间内无法推广，直到互联网的出现。 

5.UTF-8 

互联网的普及，强烈要求出现一种统一的编码方式。UTF-8就是在互联网上使用最广的一种unicode的实现方式。其他实现方式还包括UTF-16和UTF-32，不过在互联网上基本不用。重复一遍，这里的关系是，UTF-8是Unicode的实现方式之一。 

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。 

UTF-8的编码规则很简单，只有二条： 

1）对于单字节的符号，字节的第一位设为0，后面7位为这个符号的unicode码。因此对于英语字母，UTF-8编码和ASCII码是相同的。 

2）对于n字节的符号（n>1），第一个字节的前n位都设为1，第n+1位设为0，后面字节的前两位一律设为10。剩下的没有提及的二进制位，全部为这个符号的unicode码。 

下表总结了编码规则，字母x表示可用编码的位。 

Unicode符号范围 | UTF-8编码方式
(十六进制) | （二进制）
——————–+———————————————
0000 0000-0000 007F | 0xxxxxxx
0000 0080-0000 07FF | 110xxxxx 10xxxxxx
0000 0800-0000 FFFF | 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
0001 0000-0010 FFFF | 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 

下面，还是以汉字“严”为例，演示如何实现UTF-8编码。 

已知“严”的unicode是4E25（100111000100101），根据上表，可以发现4E25处在第三行的范围内（0000 0800-0000 FFFF），因此“严”的UTF-8编码需要三个字节，即格式是“1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx”。然后，从“严”的最后一个二进制位开始，依次从后向前填入格式中的x，多出的位补0。这样就得到了，“严”的UTF-8编码是“11100100 10111000 10100101”，转换成十六进制就是E4B8A5。 

6. Unicode与UTF-8之间的转换 

通过上一节的例子，可以看到“严”的Unicode码是4E25，UTF-8编码是E4B8A5，两者是不一样的。它们之间的转换可以通过程序实现。 

在Windows平台下，有一个最简单的转化方法，就是使用内置的记事本小程序Notepad.exe。打开文件后，点击“文件”菜单中的“另存为”命令，会跳出一个对话框，在最底部有一个“编码”的下拉条。 

里面有四个选项：ANSI，Unicode，Unicode big endian 和 UTF-8。 

1）ANSI是默认的编码方式。对于英文文件是ASCII编码，对于简体中文文件是GB2312编码（只针对Windows简体中文版，如果是繁体中文版会采用Big5码）。 

2）Unicode编码指的是UCS-2编码方式，即直接用两个字节存入字符的Unicode码。这个选项用的little endian格式。 

3）Unicode big endian编码与上一个选项相对应。我在下一节会解释little endian和big endian的涵义。 

4）UTF-8编码，也就是上一节谈到的编码方法。 

选择完”编码方式“后，点击”保存“按钮，文件的编码方式就立刻转换好了。 

7. Little endian和Big endian 

上一节已经提到，Unicode码可以采用UCS-2格式直接存储。以汉字”严“为例，Unicode码是4E25，需要用两个字节存储，一个字节是4E，另一个字节是25。存储的时候，4E在前，25在后，就是Big endian方式；25在前，4E在后，就是Little endian方式。 

这两个古怪的名称来自英国作家斯威夫特的《格列佛游记》。在该书中，小人国里爆发了内战，战争起因是人们争论，吃鸡蛋时究竟是从大头(Big-Endian)敲开还是从小头(Little-Endian)敲开。为了这件事情，前后爆发了六次战争，一个皇帝送了命，另一个皇帝丢了王位。 

因此，第一个字节在前，就是”大头方式“（Big endian），第二个字节在前就是”小头方式“（Little endian）。 

那么很自然的，就会出现一个问题：计算机怎么知道某一个文件到底采用哪一种方式编码？ 

Unicode规范中定义，每一个文件的最前面分别加入一个表示编码顺序的字符，这个字符的名字叫做”零宽度非换行空格“（ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE），用FEFF表示。这正好是两个字节，而且FF比FE大1。 

如果一个文本文件的头两个字节是FE FF，就表示该文件采用大头方式；如果头两个字节是FF FE，就表示该文件采用小头方式。 

8. 实例 

下面，举一个实例。 

打开”记事本“程序Notepad.exe，新建一个文本文件，内容就是一个”严“字，依次采用ANSI，Unicode，Unicode big endian 和 UTF-8编码方式保存。 

然后，用文本编辑软件UltraEdit中的”十六进制功能“，观察该文件的内部编码方式。 

1）ANSI：文件的编码就是两个字节“D1 CF”，这正是“严”的GB2312编码，这也暗示GB2312是采用大头方式存储的。 

2）Unicode：编码是四个字节“FF FE 25 4E”，其中“FF FE”表明是小头方式存储，真正的编码是4E25。 

3）Unicode big endian：编码是四个字节“FE FF 4E 25”，其中“FE FF”表明是大头方式存储。 

4）UTF-8：编码是六个字节“EF BB BF E4 B8 A5”，前三个字节“EF BB BF”表示这是UTF-8编码，后三个“E4B8A5”就是“严”的具体编码，它的存储顺序与编码顺序是一致的。 

9. 延伸阅读 

* The Absolute Minimum Every Software Developer Absolutely, Positively Must Know About Unicode and Character Sets（关于字符集的最基本知识） 

* 谈谈Unicode编码 

* RFC3629：UTF-8, a transformation format of ISO 10646（如果实现UTF-8的规定） 

来源：http://www.ruanyifeng.com/blog/2007/10/ascii_unicode_and_utf-8.html 

字符编码：Unicode/UTF-8/UTF-16/UCS/Endian/BMP/BOM

Unicode(Universal Multiple-Octet Coded Character Set):目前最流行和最有前途的字符编码规范,因为它解决了不同语言编码的冲突。 

Uicode由来: 

最初的字符编码ascii(8bit,最高位为0)只能表示128个字符,表示英文、数字和一些符号是没问题。但是世界不止一种语言,即使用上了最高为1的扩展ascii码,也只有256个字符。 

对中日韩文、阿拉伯文之类复杂的文字,就无法使用了。 

于是,各国都制定了自己的兼容ascii编码规范,就是各种ANSI码,比如我国的gb2312，用两个扩展ascii字符来表示一个中文。但是这些ansi码无法同时存在,因为它们的定义互相重叠,要自由使用不同语言就必须有一个新编码,为各种文字统一分配编码。 

ISO(国际标准化组织)和Uicode协会(一个软件制造商的协会）分别开始了这个工作。即ISO的ISO 10646项目和Unicode协会的Unicode项目。后来它们开始合并了双方的工作成果，采用相同的字库和字码。但目前两个项目都存在并独立地公布自己的标准。 

UCS(Unicode Character Set): 

这是Uicode在ISO的名称,目有两套编码方法,UCS-2(Unicode)用2个字节表示一个字符,UCS-4(Unicode-32)用4个字节表示一个字符。UCS-4是由USC-2扩展来的,增加了2字节的高位。即使是老UCS-2,它也可以表示2^16=65535个字符,基本上可以容纳所有常用各国字符,所以目前基本都使用UCS-2。 

UTF(UCS Transformation Format): 

Unicode使用2个字节表示一个字符,ascii使用1个字节,所以在很多方面产生了冲突，以前处理ascii的方法都必须重写。而且C语言用\0作为字符串结束标志,但Unicode中很多字符都含\0,C语言的字符串函数也无法正常处理Unicode。为了把unicode投入实用,出现了UTF,最常见的是UTF-8和UTF-16。 

其中UTF-16和Unicode本身的编码是一致的,UTF-32和UCS-4也是相同的。最重要的是UTF-8,可以完全兼容ascii编码 。UTF是一种变长的编码,它的字节数是不固定的,使用第一个字节确定字节数。第一个字节首为0即一个字节,110即2字节,1110即3字节,字符后续字节都用10开始,这样不会混淆且单字节英文字符可仍用ASCII编码。理论上UTF-8最大可以用6字节表示一个字符,但Unicode目前没有用大于0xffff的字符,实际UTF-8最多使用了3个字节。 

unicode转化为UTF-8的方法 

Unicode码范围 UTF-8编码(把Unicode码转为二进制填充x处)
0000-007F 0xxxxxxx
0080-07FF 110xxxxx 10xxxxxx
0800-FFFF 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 

汉字的Unicode编码范围是0080-07FF,因此是2字节编码。 

Big Endian(大字节序)和Little Endian(小字节序): 

Unicode存储时有个字节序问题,就是一个多字节数字,是从大到小排列还是反之。这和CPU处理有关,一般x86处理时都是倒置的,即大数在前。就像“莫”字的Unicode码0x83ab,按Big Endian就变成了0xab83。 

BOM(Byte Order Mark): 

因为Unicode存储时字节序的问题,在Unicode文本前插入一个不存在的字符(ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE)作为标志来分辨两种字节序。标志0xfeff说明按Big Endian字节序,而0xfffe说明Little-Endian。 

UTF-8不需要BOM来说明字节序，但可以用BOM标志编码方式。遇到带0xefbbbf开头的文本,计算机就可以不需要分辨直接按UTF-8编码处理。 

BMP(Basic Multilingual Plane): 

这是Unicode实际和字符对应的划分方式中的概念。 

按UCS-4为例子 

首字节首位恒为0,剩下7位可以划分2^7=128个group(组)。 

第二个字节,每个group下面可以有2^8=256个plane(平面)。 

第三个字节,可以给每个palne带来256个row(行)。 

第四个字节,这里的8位又可以每row可以划分256个cell(格子)。 

group 0中的plane 0就是BMP,即前两个字节为0×0000的UCS-4码。去掉0×0000的BMP上的UCS-4就变成了UCS-2编码。或者说UCS-2是USC-4的子集,BMP就是UCS-2在USC-4中的位置。我们从这里还可以得到USC-2转为UCS-4的方法,再UCS-2前面插入2个字节0×0000。 

来源：http://blog.csdn.net/zzcv_/archive/2007/06/03/1636085.aspx 

谈谈Unicode编码

这是一篇程序员写给程序员的趣味读物。所谓趣味是指可以比较轻松地了解一些原来不清楚的概念，增进知识，类似于打RPG游戏的升级。整理这篇文章的动机是两个问题： 

问题一： 

使用Windows记事本的“另存为”，可以在GBK、Unicode、Unicode big endian和UTF-8这几种编码方式间相互转换。同样是txt文件，Windows是怎样识别编码方式的呢？ 

我很早前就发现Unicode、Unicode big endian和UTF-8编码的txt文件的开头会多出几个字节，分别是FF、FE（Unicode）,FE、FF（Unicode big endian）,EF、BB、BF（UTF-8）。但这些标记是基于什么标准呢？ 

问题二： 

最近在网上看到一个ConvertUTF.c，实现了UTF-32、UTF-16和UTF-8这三种编码方式的相互转换。对于Unicode(UCS2)、GBK、UTF-8这些编码方式，我原来就了解。但这个程序让我有些糊涂，想不起来UTF-16和UCS2有什么关系。 

查了查相关资料，总算将这些问题弄清楚了，顺带也了解了一些Unicode的细节。写成一篇文章，送给有过类似疑问的朋友。本文在写作时尽量做到通俗易懂，但要求读者知道什么是字节，什么是十六进制。 

0、big endian和little endian 

Big endian和Little endian是CPU处理多字节数的不同方式。例如“汉”字的Unicode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。 

“endian”这个词出自《格列佛游记》。小人国的内战就源于吃鸡蛋时是究竟从大头(Big-Endian)敲开还是从小头(Little-Endian)敲开，由此曾发生过六次叛乱，其中一个皇帝送了命，另一个丢了王位。 

我们一般将endian翻译成“字节序”，将big endian和little endian称作“大尾”和“小尾”。 

1、字符编码、内码，顺带介绍汉字编码 

字符必须编码后才能被计算机处理。计算机使用的缺省编码方式就是计算机的内码。早期的计算机使用7位的ASCII编码，为了处理汉字，程序员设计了用于简体中文的GB2312和用于繁体中文的big5。 

GB2312(1980年)一共收录了7445个字符，包括6763个汉字和682个其它符号。汉字区的内码范围高字节从B0-F7，低字节从A1-FE，占用的码位是72*94=6768。其中有5个空位是D7FA-D7FE。 

GB2312支持的汉字太少。1995年的汉字扩展规范GBK1.0收录了21886个符号，它分为汉字区和图形符号区。汉字区包括21003个字符。2000年的GB18030是取代GBK1.0的正式国家标准。该标准收录了27484个汉字，同时还收录了藏文、蒙文、维吾尔文等主要的少数民族文字。现在的PC平台必须支持GB18030，对嵌入式产品暂不作要求。所以手机、MP3一般只支持GB2312。 

从ASCII、GB2312、GBK到GB18030，这些编码方法是向下兼容的，即同一个字符在这些方案中总是有相同的编码，后面的标准支持更多的字符。在这些编码中，英文和中文可以统一地处理。区分中文编码的方法是高字节的最高位不为0。按照程序员的称呼，GB2312、GBK到GB18030都属于双字节字符集 (DBCS)。 

有的中文Windows的缺省内码还是GBK，可以通过GB18030升级包升级到GB18030。不过GB18030相对GBK增加的字符，普通人是很难用到的，通常我们还是用GBK指代中文Windows内码。 

这里还有一些细节： 

GB2312的原文还是区位码，从区位码到内码，需要在高字节和低字节上分别加上A0。 

在DBCS中，GB内码的存储格式始终是big endian，即高位在前。 

GB2312的两个字节的最高位都是1。但符合这个条件的码位只有128*128=16384个。所以GBK和GB18030的低字节最高位都可能不是1。不过这不影响DBCS字符流的解析：在读取DBCS字符流时，只要遇到高位为1的字节，就可以将下两个字节作为一个双字节编码，而不用管低字节的高位是什么。 

2、Unicode、UCS和UTF 

前面提到从ASCII、GB2312、GBK到GB18030的编码方法是向下兼容的。而Unicode只与ASCII兼容（更准确地说，是与ISO-8859-1兼容），与GB码不兼容。例如“汉”字的Unicode编码是6C49，而GB码是BABA。 

Unicode也是一种字符编码方法，不过它是由国际组织设计，可以容纳全世界所有语言文字的编码方案。Unicode的学名是”Universal Multiple-Octet Coded Character Set”，简称为UCS。UCS可以看作是”Unicode Character Set”的缩写。 

根据维基百科的记载：历史上存在两个试图独立设计Unicode的组织，即国际标准化组织（ISO）和一个软件制造商的协会（unicode.org）。ISO开发了ISO 10646项目，Unicode协会开发了Unicode项目。 

在1991年前后，双方都认识到世界不需要两个不兼容的字符集。于是它们开始合并双方的工作成果，并为创立一个单一编码表而协同工作。从Unicode2.0开始，Unicode项目采用了与ISO 10646-1相同的字库和字码。 

目前两个项目仍都存在，并独立地公布各自的标准。Unicode协会现在的最新版本是2005年的Unicode 4.1.0。ISO的最新标准是10646-3:2003。 

UCS规定了怎么用多个字节表示各种文字。怎样传输这些编码，是由UTF(UCS Transformation Format)规范规定的，常见的UTF规范包括UTF-8、UTF-7、UTF-16。 

IETF的RFC2781和RFC3629以RFC的一贯风格，清晰、明快又不失严谨地描述了UTF-16和UTF-8的编码方法。我总是记不得IETF是Internet Engineering Task Force的缩写。但IETF负责维护的RFC是Internet上一切规范的基础。 

3、UCS-2、UCS-4、BMP 

UCS有两种格式：UCS-2和UCS-4。顾名思义，UCS-2就是用两个字节编码，UCS-4就是用4个字节（实际上只用了31位，最高位必须为0）编码。下面让我们做一些简单的数学游戏： 

UCS-2有2^16=65536个码位，UCS-4有2^31=2147483648个码位。 

UCS-4根据最高位为0的最高字节分成2^7=128个group。每个group再根据次高字节分为256个plane。每个plane根据第3个字节分为256行 (rows)，每行包含256个cells。当然同一行的cells只是最后一个字节不同，其余都相同。 

group 0的plane 0被称作Basic Multilingual Plane, 即BMP。或者说UCS-4中，高两个字节为0的码位被称作BMP。 

将UCS-4的BMP去掉前面的两个零字节就得到了UCS-2。在UCS-2的两个字节前加上两个零字节，就得到了UCS-4的BMP。而目前的UCS-4规范中还没有任何字符被分配在BMP之外。 

4、UTF编码 

UTF-8就是以8位为单元对UCS进行编码。从UCS-2到UTF-8的编码方式如下： 

╔══════════════╦═════════════════════╗
║UCS-2编码(16进制)    ║UTF-8 字节流(二进制)                   ║
║————————-║————————————–║
║0000 – 007F               ║0xxxxxxx                                         ║
║0080 – 07FF               ║110xxxxx 10xxxxxx                    ║
║0800 – FFFF                ║1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx ║
╚══════════════╩═════════════════════╝ 

例如“汉”字的Unicode编码是6C49。6C49在0800-FFFF之间，所以肯定要用3字节模板了：1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx。将6C49写成二进制是：0110 110001 001001， 用这个比特流依次代替模板中的x，得到：11100110 10110001 10001001，即E6 B1 89。 

读者可以用记事本测试一下我们的编码是否正确。 

UTF-16以16位为单元对UCS进行编码。对于小于0×10000的UCS码，UTF-16编码就等于UCS码对应的16位无符号整数。对于不小于0×10000的UCS码，定义了一个算法。不过由于实际使用的UCS2，或者UCS4的BMP必然小于0×10000，所以就目前而言，可以认为UTF-16和UCS-2基本相同。但UCS-2只是一个编码方案，UTF-16却要用于实际的传输，所以就不得不考虑字节序的问题。 

5、UTF的字节序和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。BOM不是“Bill Of Material”的BOM表，而是Byte Order Mark。BOM是一个有点小聪明的想法： 

在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（读者可以用我们前面介绍的编码方法验证一下）。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。 

6、进一步的参考资料 

本文主要参考的资料是 “Short overview of ISO-IEC 10646 and Unicode” (http://www.nada.kth.se/i18n/ucs/unicode-iso10646-oview.html)。 

我还找了两篇看上去不错的资料，不过因为我开始的疑问都找到了答案，所以就没有看： 

“Understanding Unicode A general introduction to the Unicode Standard” (http://scripts.sil.org/cms/scripts/page.php?site_id=nrsi&item_id=IWS-Chapter04a) 

“Character set encoding basics Understanding character set encodings and legacy encodings” (http://scripts.sil.org/cms/scripts/page.php?site_id=nrsi&item_id=IWS-Chapter03) 

注：原文链接已无法打开 

转自 http://blog.csdn.net/JsuFcz/article/details/3514568

本文并不打算讲解Unicode的编码问题，因为本文主要对以下几个问题提一些见解：
1. MBCS多字节码的原理？
2. MBCS与Unicode的关系？
3. MBCS与Unicode的转换？
4. MBCS与Unicode的打印，乱码解决？

早在Windows采用Unicode统一编码进行语言管理之前，Windows为了能够进行非ANSI标准字符的输出，于是采用两个字节来表示这些语言文字。因为这些双字节文字和ANSI是混和在一起的，为了加以区别，Windows将这些字符的最高位置为1（即这些双字节文字的每个字节都>=127），所以这种表示法可以表示 127x127 约一万多种非ANSI文字 ，其本上可以表示任何一种语言的常用文字了。于是，Windows为每一个区域版本，都制定了分别独立的文字编码，这就是MBCS（多字节码）。

在采用Unicode之后，Windows仍然保留了MBCS技术，只不过它对每一种MBCS与Unicode建立了一种映射关系，当然这是通过Unicode的语言区域码实现的。windows对每个语言区域进行编号，并记录其范围。这样，只要给定这些区域编号，就可以实现任何MBCS与Unicode的转换。

在VS编程环境下，L""表示Unicode字符(请切记：WCHAR即ushort只表示宽字符，而宽字符并不就是unicode，反而Unicode属于宽字符 )，可喜的是，VS编译器直接将L""宏编译成了Unicode编码。我们可以使用%S等进行转换，如
setlocale(LC_ALL,"");  //这句很重要，后面会讲

WCHAR swzMsg[] = L"Unicode测试";
char szMsg[32] = {0};
sprintf(szMsg, "%S", swzMsg);   //这里%S表示进行MBCS/Unicode转换
反之，可以如下转：
WCHAR swzMsg2[32] = {0};
swprintf(swzMsg, L"%S", szMsg);

我们仔细分析上面字符串的长度和编码：
swzMsg : 55 00 6e 00 69 00 63 00 6f 00 64 00 65 00 4b 6d d5 8b 00 00
szMsg:   55 6e 69 63 6f 64 65 b2 e2 ca d4 00
注意到了没，swzMsg是Unicode编码的，其中文字"测试"部分是 4b 6b d5 8b，即"测" 6b4b，"试"8bd5，可以看出是很接近的一段区域了吧。
而 szMsg其中文部分是 b2 e2 ca d4，即“测" e2b2，"试" d4ca，跟上面分析的一样吧，四个字节都大于127，e2b2 d4ca就是他们的MBCS码，
内码是(d2-127)(b2-127) (d4-127)(ca-127)。 
Unicode字符串用wcslen()求长度，MBCS用strlen()求长度 ，原因我想大家都很清楚。

如果一个应用程序使用MBCS多字节编码，我们在中文环境下编译，再拿到韩文操作下去运行，会出现什么情况呢？肯定是乱码！
原因：中文环境下编译的MBCS中文字符被编译成了MBCS内码（小于127x127的连续码），而在韩文系统下，这些码可能对应了一些韩文字符，当然也有可能什么都没有。

其实，现代操作系统版本，如Windows内部已经用Unicode来表示各种文字编码了，它能识别任务它能表示的文字字符，
Unicode字符 <-> 区域码起始值 + MBCS内码
MBCS内码 = (高位MBCS外码-127)<<8 | (低位MBCS外码-127)

操作系统内还记录了区域码CodePage，如中文是.936，它对应了一个Unicode起始值。
任何一个Unicode字符，操作系统都可以根据区域码计算出其MBCS码。

OK，讲到这里，
setlocale(LC_ALL,"");
再次登场了，它表示设置区位码，""串表示使用当前的，如果不使用本语句，
wprintf(L"测试Unicode");
将不能正常显示，
sprintf(szMsg, "%S", swzMsg);
swprintf(swzMsg, L"%S", szMsg);
转换也会出现问题。

关于这点，我感到很奇怪，%S在进行MBCS/Unicode字符串转换 和 wprintf()在输出Unicode字符串的时候，为什么运行时刻库不能自已默认使用
setlocale(LC_ALL, "");
而 L"" 又能使用默认区域码进行MBCS/Unicode转换，我想这应该是标准C时刻库和编译器版本之间的差异造成的吧。因此，
微软的WideCharToMultiByte和MultiByteToWideChar就做得好一些，我想它应该内部给我们调用了setlocale(LC_ALL, "")语句 。
WCHAR swzMsg[] = L"Unicode测试";
char szMBAA[12] = {0};
::WideCharToMultiByte(CP_ACP, 0, swzMsg, -1, szMBAA, sizeof(szMBAA), NULL, NULL);
printf("%s /n", szMBAA);
WCHAR szWWAA[12] = {0};
::MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, szMBAA, -1, szWWAA, sizeof(szWWAA));

1. //可移植版本 wstring => string  
2. std::string ws2s(const std::wstring& ws)  
3. {  
4.     std::string curLocale = setlocale(LC_ALL, "");  
5.     const wchar_t* _Source = ws.c_str();  
6.     size_t _Dsize = wcstombs(NULL, _Source, 0) + 1;  
7.     char *_Dest = new char[_Dsize];  
8.     memset(_Dest,0,_Dsize);  
9.     wcstombs(_Dest,_Source,_Dsize);  
10.     std::string result = _Dest;  
11.     delete []_Dest;  
12.     setlocale(LC_ALL, curLocale.c_str());  
13.     return result;  
14. }  
15.    
16. //可移植版本 string => wstring  
17. std::wstring s2ws(const std::string& s)  
18. {  
19.     std::string curLocale = setlocale(LC_ALL, "");   
20.     const char* _Source = s.c_str();  
21.     size_t _Dsize = mbstowcs(NULL, _Source, 0) + 1;  
22.     wchar_t *_Dest = new wchar_t[_Dsize];  
23.     wmemset(_Dest, 0, _Dsize);  
24.     mbstowcs(_Dest,_Source,_Dsize);  
25.     std::wstring result = _Dest;  
26.     delete []_Dest;  
27.     setlocale(LC_ALL, curLocale.c_str());  
28.     return result;  
29. }  
30.    
31. //MFC版本 string => wstring  
32. std::wstring MbcsToUnicode(const std::string &str)  
33. {  
34.     std::wstring wstr;  
35.     const char *p = str.c_str();  
36.     wchar_t *wbuf = new wchar_t[str.length() * 2];      // Double length is enough?  
37.    
38.     memset(wbuf, NULL, str.length() * 2 * 2);  
39.     MultiByteToWideChar(CP_ACP, NULL, p, str.length(), wbuf, str.length()*2);  
40.    
41.     wstr = wbuf;  
42.     delete [] wbuf;  
43.    
44.     return wstr;  
45. }  
46.    
47. //MFC版本 wstring => string  
48. std::string UnicodeToMbcs(std::wstring &wstr)  
49. {  
50.     std::string str;  
51.     const wchar_t *wp = wstr.c_str();  
52.     char *buf = new char[wstr.length() * 2];  
53.     BOOL bUsed;  
54.    
55.     memset(buf, NULL, wstr.length() * 2);  
56.     WideCharToMultiByte(CP_ACP, NULL, wp, wstr.length(), buf, wstr.length()*2, NULL, &bUsed);  
57.    
58.     str = buf;  
59.     delete [] buf;  
60.    
61.     return str;  
62. }  

1. //CString 转换为 wstring  
2. std::wstring CUtils::CStringWTowstring(CStringW &cstrw)  
3. {  
4.     std::wstring wstr;  
5.    
6.     wstr = cstrw.GetBuffer(0);  
7.     cstrw.ReleaseBuffer();  
8.    
9.     return wstr;  
10. }  
11.    
12. //wstring 转换为 CString  
13. CStringW CUtils::wstringToCStringW(const std::wstring &wstr)  
14. {  
15.     CStringW str;  
16.    
17.     str = wstr.c_str();  
18.    
19.     return str;  
20. }