Для того чтобы решить эти и некоторые другие проблемы, был создан стандарт Unicode. Unicode присваивает уникальный код любому символу, независимо от платформы, независимо от программы, независимо от языка. Символам кириллицы Unicode присваивает коды в диапазоне от #x400
до #x4ff
. Таблица кодов для кириллицы может быть найдена в формате PDF на Web-сайте Unicode:
http://www.unicode.org/charts/PDF/U0400.pdf.
Для описания символов сотен языков всего мира, а также других символьных обозначений (например, математических символов) Unicode позволяет использовать три формы кодирования — UTF-8, UTF-16 и UTF-32.
UTF-8
В UTF-8 символы разных диапазонов кодируются последовательностями, состоящими из разного количества байт в соответствии со следующими правилами.
□ Символы с кодами в интервале #x0
– #x7F
кодируются одним байтом, первый бит которого равен нулю.
□ Для остальных символов число байт определяется количеством ведущих единиц первого байта последовательности.
□ Два первые бита каждого последующего байта равны единице и нулю соответственно.
□ Все остальные биты используются для кодирования символа.
В табл. 1.2 для каждого интервала символов показано количество байт, нужных для кодирования символа, форма кодирования и количество бит, доступных для кода.
Таблица 1.2. Формы кодирования символов в UTF-8
Диапазон |
Кол-во байт |
Форма кодирования |
Кол-во бит |
#x0-#x7F |
1 |
0xxxxxxx |
7 |
#x80-#x7FF |
2 |
110xxxxx 10xxxxxx |
11 |
#x800-#xFFFF |
3 |
1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx |
16 |
#x10000- #x1FFFFF |
4 |
11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx |
21 |
К примеру, символу " Э
" (заглавной русской букве " Э
") Unicode присваивает код #x42D
или 10000101101
в двоичном представлении. Это значение входит в интервал #x80-#x7ff
, значит, для кодирования нужно использовать двух-байтовую форму вида 110xxxxx 10xxxxxx
, где символы " x
" обозначают 11 бит, доступных для кодировки. Таким образом, данному символу будет соответствовать следующий двоичный код:
110 10000 10 101101
или #xD0AD
в шестнадцатеричном представлении.
Полужирным шрифтом выделены управляющие биты UTF-8 ( 110
означает, что символ закодирован двухбайтной последовательностью, 10
определяет второй байт последовательности), курсивом — биты кода символа.
Удобство UTF-8 заключается в том, что кодировка первых 127 символов совпадает с широко распространенной 7-битной кодировкой ASCII. Это делает возможным использование уже существующего программного обеспечения для обработки текста в UTF-8, например текстовых редакторов.
UTF-16
Для записи наиболее часто используемых символов с кодами, меньшими #xFFFF
, UTF-16 использует двухбайтные последовательности, в которых каждый бит соответствует биту кода. Помимо этого, в UTF-16 могут быть также представлены символы с кодами в диапазоне #10000-#FFFFF
. Для кодирования этих символов в UTF-16 применяются пары 16-битных значений в интервале #xD800-#xDFFF
(ранее зарезервированные Unicode), называемые суррогатными парами (surrogate pairs). Младшие 10 бит каждого значения отводятся на кодировку символа, что в итоге дает 20 бит, достаточных для записи любого кода, не превышающего #xFFFFF
(табл. 1.3).
Таблица 1.3. Формы кодирования символов в UTF-16
Диапазон |
Кол-во байт |
Форма кодирования |
Кол-во бит |
#x0-#xD7FF |
2 |
xxxxxxxx xxxxxxxx |
16 |
#xD800-#xDFFF |
|
Зарезервированы |
|
#xE000-#xFFFF |
2 |
xxxxxxxx xxxxxxxx |
16 |
#x10000-#xFFFFF |
4 |
110110xxxxxxxxxx 110110xxxxxxxxxx |
20 |
Примеры
Символ " Э
" с кодом #x42D
будет записан в UTF-16 в виде последовательности из двух байт — #x042D
.
Для символа с кодом #x153DC
(в двоичном представлении — 10101001111011100
) понадобится 4 байта. Он будет записан в виде
110110 0001010100 110110 1111011100
или #xD854DBDC
в шестнадцатеричном исчислении.
Полужирным шрифтом выделены управляющие биты UTF-16, курсивом — биты кода символа.
UTF-32
UTF-32 является самой простой формой кодирования — для каждого символа, вне зависимости от диапазона, используются 4 байта. Такой способ, несомненно, не является самым экономичным с точки зрения объема хранимой информации, но во многих случаях предоставляет определенные преимущества при обработке текста, так как символы не нужно декодировать.
Читать дальше