在日常的前端開發(fā)工作中,我們會經(jīng)常的與HTML、javascript、css等語言打交道,和一門真正的語言一樣,計算機語言也有它的字母表、語法、詞法、編碼方式等,在這里我簡單的談一下前端HTML與javascript日常工作中常碰到的編碼問題。
在計算機中,我們儲存的信息都是用二進制碼表示的。我們認(rèn)識的、屏幕上顯示的英文、漢字等符號和儲存用的二進制代碼的互相轉(zhuǎn)換,就是編碼。
有兩個基本概念需要說明,charset 和 character encoding:
charset?,字符集,也就是某個符號和某個數(shù)字映射關(guān)系的一個表,也就是它決定了107 是koubei 的 ‘a(chǎn)’,21475 是口碑的“口”,不同的表有不同的映射關(guān)系,如 ascii,gb2312,Unicode. 通過這個數(shù)字和字符的映射表,我們可以把一個二進制表示的數(shù)字轉(zhuǎn)換成某個字符。
chracter encoding?,編碼方式。例如,同是對于應(yīng)“口”的 21475 這個數(shù),我們是用 \u5k3e3 表示呢,還是用 %E5%8F%A3 來表示呢?這就是由 character encoding 來決定的。
對于 ‘koubei.com’ 這樣的 字符串來說,是美國人的常用字符,他們就制定了一個 叫做ASCII 的字符集,全稱是 american standard code of information interchange 美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼,用0–127這128個數(shù)字,(2的7次方,0×00-0×7f) 代表了123abc這樣的常用的128個字符。一共是 7 bits,再加上第一個是符號位,要用來去補碼反碼表示負(fù)數(shù)什么的,一共8 bits 構(gòu)成一個 byte。當(dāng)年美國人就是小氣了點,要是一開始就設(shè)計成一個 byte 是16 bits、32 bits,世界上會少很多問題,不過當(dāng)時,估計他們覺得 8 bits 就夠了,可以表示128個不同的字符呢!
介于計算機這玩意兒是美國人搞出來的,所以他們自己省事,把自家用的符號都編碼好了,用的挺爽的。但當(dāng)計算機開始國際化的時候,問題出來了,拿中國舉例吧,漢字就好幾萬,怎么辦?
現(xiàn)有的 8 bits 一個 byte 的系統(tǒng)是基礎(chǔ),不能破壞,不能去改到 16 bits之類的,否則改動太大了,只能走另一條路:用多個 ascii 的字符去表示一個其他字符,也就是 MBCS ( Multi-Byte Character System,多字節(jié)字符系統(tǒng))。
有了這個 MBCS 的概念,我們可以表示更多個字符了,比如我們用 2 個 ascii 字符,就有 16 bits, 理論上有 2 的 16 次方 65536 個字符。但這些編碼怎么分配到字符上呢?比如口碑的”口”的 Unicode 編碼就是 21475,誰決定的呢?字符集,也就是剛剛介紹的charset。ascii就是最基礎(chǔ)的一個字符集,在此之上,我們有類似于 gb2312, big5這樣針對簡體中文和繁體中文的MBCS的字符集等等。終于有個叫 Unicode Consortium 的機構(gòu),決定做一個囊括所有字符在內(nèi)的字符集(UCS, Universal Character Set)和對應(yīng)編碼方式的標(biāo)準(zhǔn),即 Unicode。從1991年開始,它發(fā)布了第一版 Unicode 國際標(biāo)準(zhǔn),ISBN 0-321-18578-1 ,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 也參與了這個的定制,ISO/IEC 10646 : the Universal Character Set??傊?,Unicode 是個基本覆蓋了所有已經(jīng)存在的地球上的符號的字符標(biāo)準(zhǔn)了,現(xiàn)在正在被越來越廣泛的使用,ECMA 標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定,javascript語言的內(nèi)部字符使用 Unicode 標(biāo)準(zhǔn)(這意味著,javascript的變量名、函數(shù)名等是允許中文的!)。
對于身在中國的開發(fā)者來說,可能碰到比較多的問題就是 gbk,? gb2312, utf-8 之間轉(zhuǎn)換之類的問題了。嚴(yán)格的說這個說法不是很準(zhǔn)確,gbk,gb2312是字符集 (charset),而 utf-8 是一種編碼方式 (character encoding) ,是 Unicode 標(biāo)準(zhǔn)中 UCS 字符集的一種編碼方式,因為使用 Unicode 字符集的網(wǎng)頁主要用UTF-8編碼,所以大家常常就把它們并列了,其實是不準(zhǔn)確的。
有了 Unicode 后,至少人類文明沒有碰到外星人之前,這是一把萬能鑰匙了,都用它吧。而現(xiàn)在使用最廣泛 Unicode 的編碼方式就是 UTF-8 (8-bit UCS/Unicode Transformation Format) 了,它有幾個特別好的地方:
- 編碼 UCS 字符集,全世界通用
- 是一種變長編碼方式(variable-length character encoding),兼容 ascii
第二點是個很大的優(yōu)點,它使得以前使用純 ascii 編碼的系統(tǒng)兼容,而且不會增加額外的存儲量(假設(shè)定長的編碼方式,規(guī)定每個字符由2個 bytes 組成,那么這時候 ascii 字符占用的存儲空間將增大一倍)。
要把 UTF-8 說清楚,引入一個表會更方便了:
U-00000000 – U-0000007F:??? 0xxxxxxx
U-00000080 – U-000007FF:??? 110xxxxx 10xxxxxx
U-00000800 – U-0000FFFF:??? 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
U-00010000 – U-001FFFFF:??? 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
U-00200000 – U-03FFFFFF:??? 111110xx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx? 10xxxxxx
U-04000000 – U-7FFFFFFF:??? 1111110x 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx? 10xxxxxx 10xxxxxx
要看懂這個表呢,我們看前兩行就夠了
U-00000000 – U-0000007F:
0xxxxxxx 第一行是這樣的,意思是說,如果你發(fā)現(xiàn)一個utf-8編碼的 byte 的二進制碼是0xxxxxxx,是0開頭的, 即十進制的0-127之間,那么他就是單獨的這一 byte 代表一個字符,而且是擁有和 ascii 碼完全一樣的含義。其他所有的 utf8 編碼的二進制值都是用1開頭的1xxxxxxx,大于127的,而且都需要至少2 bytes才能代表一個符號。所以一個字節(jié)的第一位是一個開關(guān),代表這個字符是不是一個 ascii 碼。這個就是剛才談到的兼容性,從英文定義上看,就是utf8編碼的兩個屬性:
UCS characters U+0000 to U+007F (ASCII) are encoded simply as bytes 0×00 to 0×7F (ASCII compatibility). This means that files and strings which contain only 7-bit ASCII characters have the same encoding under both ASCII and UTF-8.
All UCS characters >U+007F are encoded as a sequence of several bytes, each of which has the most significant bit set. Therefore, no ASCII byte (0×00-0×7F) can appear as part of any other character.
然后我們看看第二行:
U-00000080 – U-000007FF:??? 110xxxxx 10xxxxxx
先看第一個字節(jié):110xxxxx,它的含義是,我不是一個 ascii 碼(因為第一位不為0),我是一個多 bytes 字符的第一個 byte (第二位為1),我參與表示的這個字符是由2個 bytes 組成的(第三位為0),從第四位開始,就是字符的信息儲存的位置。
再看第二個字節(jié):10xxxxxx,它的含義是:我不是一個 ascii 碼(因為第一位不為0),我不是一個多 bytes 字符的第一個 byte (第二位為0),第三位開始是字符的信息儲存的位置。
從這個例子中可以總結(jié)出來,utf-8編碼方式中,在一長串連續(xù)的二進制 byte 碼中,可能由2個至6個 bytes 來表示一個符號,那么相比較于用一個 byte 表示符號的 ascii 碼,我們需要空間來儲存兩個額外信息: 一,這個符號開始位置,一個“starter”的位置,用生物學(xué)上的話來說,就是蛋白質(zhì)翻譯時候起始密碼子AUG的位置了;二,這個符號使用的 bytes 數(shù)(其實如果每個符號都有 starter,這個長度是可以不提供的,但是提供長度信息增加了在部分 bytes 丟失時的容錯能力)。解決方案是:用一個 byte 的第二位是否是1來代表這一 byte 是否是一個字符的起始 byte (因為一個 byte 里面的第一位剛才已經(jīng)被使用了,0表示ascii碼,1表示非ascii ),即,一個多字節(jié)符號的第一 個bytes一定是 11xxxxxx,一個192到255之間的二進制數(shù)。接下來,從第三位開始,提供長度信息,第三位是0表示這個符號是2字節(jié)的,第三位開始每多一個1,字符占用的 bytes 數(shù)加一。utf-8 最多定義到了 6 字節(jié)字符,需要比 110xxxxx 這樣的表示2字節(jié)的starter多 4 個 1,所以這個starter就是 1111110x,如上表所示。
再看看英文定義的標(biāo)準(zhǔn)吧,表達(dá)的同樣的意思:
The first byte of a multibyte sequence that represents a non-ASCII character is always in the range 0xC0 to 0xFD and it indicates how many bytes follow for this character. All further bytes in a multibyte sequence are in the range 0×80 to 0xBF. This allows easy resynchronization and makes the encoding stateless and robust against missing bytes.
真正的信息位(即,真正的charset字符集中的數(shù)字信息),是直接用二進制的方式,依順序放在上面這個表的’x'上的。用我們中國程序員接觸最多的漢字來說吧,它們的編碼區(qū)間是在 U-00000800 – U-0000FFFF 之間的,從上面的表中可以查到,這個區(qū)間的 utf-8 編碼是用三個字節(jié)來表示的(這就是 utf-8 編碼的漢字會比每個字符占用2 bytes的 EUC-CN 編碼的 gb2312 字符集的漢字使用更多儲存空間的原因),還是用 口碑的”口”字舉例吧,口字在 Unicode 中的編號是這樣的:
口: 21475 == 0×53e3 ==? 二進制 101001111100011
在 javascript 中,run這段代碼(使用 firebug 的 console,或者編輯一個HTML將下列代碼插入一對 script 標(biāo)簽之間):
alert(’\u53e3′);? //get ‘口’
alert(escape(’口’));? // get ‘%u53E3′
alert(String.fromCharCode(’21475′));? // get ‘口’
alert(’口’.charCodeAt(0));? // get ’21475‘
alert(encodeURI(’口’));? //get ‘%E5%8F%A3′
可以看到,string直接量可以用\u+十六進制 Unicode 碼的形式得到字符 ‘口’,而fromCharCode 方法接受 10 進制的 Unicode 碼,得到字符 ‘口’。
其中第二個alert得到的是 ‘%u7545′ , 這是一種不標(biāo)準(zhǔn)的Unicode編碼,是屬于 URI 的 Percent encoding 一部分,但這種使用方法已經(jīng)正式被 W3C 拒絕了,任何一個 RFC中都沒有這個標(biāo)準(zhǔn),ECMA-262 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了 escape 的這種行為,估計也是暫時的。
比較有意思的是第五次alert得到的 ‘%E5%8F%A3′ 這是什么呢?怎么得到的呢?
這就是在URI上用的比較多的 Percent encoding,百分號編碼,RFC 3986 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的
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