「計算機原理」為什麼編碼有ASCII、Unicode、UTF-8之分?

「計算機原理」為什麼編碼有ASCII、Unicode、UTF-8之分?

計算機只能處理數字,如果要處理文本,就必須先把文本轉換為數字才能處理。最早的計算機在設計時採用8個比特(bit)作為一個字節(byte),所以一個字節能表示的最大的整數就是255,如果要表示更大的整數,就必須用更多的字節。比如,兩個字節可以表示的最大整數是65535,4個字節可以表示的最大整數是4294967295等。

ASCII編碼

計算機是美國人發明的,最早只有大小寫英文字母、數字和一些符號等127個字符被編碼到計算機裡,這也即是我們知道的ASCII編碼(如下圖)。在ASCll編碼下,大寫字母A的編碼是65,小寫字母z的編碼是122,如下圖。

「計算機原理」為什麼編碼有ASCII、Unicode、UTF-8之分?

Unicode

從上文中我們知道,一個字節能表示的最大整數是255,但是《現代漢語常用字表》中有3500個漢字,因此,要處理中文顯然一個字節是不夠的,至少需要兩個字節。所以,中國就制定了GB2312編碼,用來把中文編進去。

你可以想得到的是,全世界有上百種語言,日本把日文編到Shift_JIS裡,韓國把韓文編到Euc-kr裡,各國有各國的標準,就會不可避免地出現衝突,結果就是在多語言混合的文本中,顯示出來會有亂碼。

鑑於此,Unicode編碼應運而生。Unicode的出現就是要把所有語言都統一到一套編碼裡,以確保在多語言混合的文本中不會再有亂碼問題。

UTF-8

Unicode的出現解決了亂碼問題,但是也帶來了新問題。編碼長度是不可變的,說使用2個字節它一定會使用2個字節。這樣如果你寫的文本基本上都是英文的話,用Unicode編碼比ASCII編碼可能需要多一倍的存儲空間,這在存儲和傳輸上就十分不划算。

所以本著節約的精神,科學家們有創造出了“可變長編碼”的UTF-8編碼。UTF-8編碼根據不同的數字大小把一個Unicode字符編碼成1-6個字節,比如,常用的英文字母被編碼成1個字節,漢字通常是3個字節,只有很生僻的字符才會被編碼成4-6個字節。如果你要傳輸的文本包含大量英文字符,用UTF-8編碼就能節省空間。

「計算機原理」為什麼編碼有ASCII、Unicode、UTF-8之分?

字符編碼的工作方式

1、在計算機內存中,統一使用Unicode編碼,當需要保存到硬盤或者需要傳輸的時候,就轉換為UTF-8編碼。

2、用記事本編輯的時候,從文件讀取的UTF-8字符將被轉換為Unicode字符到內存裡,編輯完成後,保存的時候再把Unicode轉換為UTF-8保存到文件:

「計算機原理」為什麼編碼有ASCII、Unicode、UTF-8之分?

3、瀏覽網頁的時候,服務器會先把動態生成的Unicode內容轉換為UTF-8,然後再傳輸到瀏覽器

「計算機原理」為什麼編碼有ASCII、Unicode、UTF-8之分?

所以,你看到很多網頁的源碼上會有類似的信息,這就表示該網頁正是用的UTF-8編碼。


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