Python 字符编码详解

1. 字符编码简介

1.1. ASCII

ASCII
(American
Standard Code for Information
Interchange)，是一种单字节的编码。计算机世界里一开始只有英文，而单字节可以表示256个不同的字符，可以表示所有的英文字符和许多的控制
符号。不过ASCII只用到了其中的一半（/x80以下），这也是MBCS得以实现的基础。

1.2. MBCS

然
而计算机世界里很快就有了其他语言，单字节的ASCII已无法满足需求。后来每个语言就制定了一套自己的编码，由于单字节能表示的字符太少，而且同时也需
要与ASCII编码保持兼容，所以这些编码纷纷使用了多字节来表示字符，如GBxxx
、BIGxxx
等等，他们的规则是，如果第一个字节是/x80以下，则仍然表示ASCII字符；而如果是
/x80以上，则跟下一个字节一起（共两个字节）表示一个字符，然后跳过下一个字节，继续往下判断。

这里，IBM发明了一个叫Code
Page的概念，将这些编码都收入囊中并分配页码，GBK是第932页，也就是CP932
。
所以，也可以使用CP932表示GBK。

MBCS
(Multi-Byte
Character Set)是这些编码的统称。目前为止大家都是用了双字节，所以有时候也叫做DBCS
(Double-Byte
Character
Set)。必须明确的是，MBCS并不是某一种特定的编码，Windows里根据你设定的区域不同，MBCS指代不同的编码，而Linux里无法使用
MBCS作为编码。在Windows中你看不到MBCS这几个字符，因为微软为了更加洋气，使用了ANSI
来
吓唬人，记事本的另存为对话框里编码ANSI就是MBCS。同时，在简体中文Windows默认的区域设定里，指代GBK。

1.3.
Unicode

后来，有人开始觉得太多编码导致世界变得过于复杂了，让人脑袋疼，于是大家坐在一起拍脑袋想出来一个方法：所有语言
的字符都用同一种字符集来表示，这就是Unicode。

最初的Unicode标准UCS-2
使
用两个字节表示一个字符，所以你常常可以听到Unicode使用两个字节表示一个字符的说法。但过了不久有人觉得256*256太少了，还是不够用，于是
出现了UCS-4标准，它使用4个字节表示一个字符，不过我们用的最多的仍然是UCS-2。

UCS
(Unicode Character
Set)还仅仅是字符对应码位的一张表而已，比如"汉"这个字的码位是6C49。字符具体如何传输和储存则是由UTF
(UCS Transformation Format)来负责。

一开始这事很
简单，直接使用UCS的码位来保存，这就是UTF-16
，比如，"汉"直接使用/x6C
/x49保存(UTF-16-BE
)，或是倒过来使用/x49/x6C保存(UTF-16-LE
)。但用着用着美国人觉得自己吃了大亏，以前英文字母只需要一个字节就能保存了，现在
大锅饭一吃变成了两个字节，空间消耗大了一倍……于是UTF-8
横空出世。

UTF-
8是一种很别扭的编码，具体表现在他是变长的，并且兼容ASCII，ASCII字符使用1字节表示。然而这里省了的必定是从别的地方抠出来的，你肯定也听
说过UTF-8里中文字符使用3个字节来保存吧？4个字节保存的字符更是在泪奔……（具体UCS-2是怎么变成UTF-8的请自行搜索）

另
外值得一提的是BOM
(Byte Order
Mark)。我们在储存文件时，文件使用的编码并没有保存，打开时则需要我们记住原先保存时使用的编码并使用这个编码打开，这样一来就产生了许多麻
烦。（你可能想说记事本打开文件时并没有让选编码？不妨先打开记事本再使用文件 ->
打开看看）而UTF则引入了BOM来表示自身编码，如果一开始读入的几个字节是其中之一，则代表接下来要读取的文字使用的编码是相应的编码：

BOM_UTF8 '/xef/xbb/xbf'

BOM_UTF16_LE '/xff/xfe'

BOM_UTF16_BE
'/xfe/xff'

并不是所有的编辑器都会写入BOM，但即使没有BOM，Unicode还是可以读
取的，只是像MBCS的编码一样，需要另行指定具体的编码，否则解码将会失败。

你可能听说过UTF-8不需要BOM，这种说法是不对
的，只是绝大多数编辑器在没有BOM时都是以UTF-8作为默认编码读取。即使是保存时默认使用ANSI(MBCS)的记事本，在读取文件时也是先使用
UTF-8测试编码，如果可以成功解码，则使用UTF-8解码。记事本这个别扭的做法造成了一个BUG：如果你新建文本文件并输入"姹塧"然后使用
ANSI(MBCS)保存，再打开就会变成"汉a"，你不妨试试 ：）

2. Python2.x中的编码问题

2.1.
str和unicode

str和unicode都是basestring的子类。严格意义上说，str其实是字节串，它是
unicode经过编码后的字节组成的序列。对UTF-8编码的str'汉'使用len()函数时，结果是3，因为实际上，UTF-8编码的'汉' ==
'/xE6/xB1/x89'。

unicode才是真正意义上的字符串，对字节串str使用正确的字符编码进行解码后获得，并且
len(u'汉') == 1。

再来看看encode()和decode()两个basestring的实例方法，理解了str和
unicode的区别后，这两个方法就不会再混淆了：

01	# coding: UTF-8

02

03

u = u '汉'

04	print repr (u) # u'/u6c49'

05	s = u.encode( 'UTF-8' )

06	print repr (s) # '/xe6/xb1/x89'

07	u2 = s.decode( 'UTF-8' )

08	print repr (u2) # u'/u6c49'

09

10	# 对unicode进行解码是错误的

11	# s2 = u.decode('UTF-8')

12	# 同样，对str进行编码也是错误的

13	# u2= s.encode('UTF-8')

需要注意的是，虽然对str调用encode()方法是错误的，但实际上Python不会抛出异常，而是返回另外一个相同内容但不同id的str；
对unicode调用decode()方法也是这样。很不理解为什么不把encode()和decode()分别放在unicode和str中而是都放在
basestring中，但既然已经这样了，我们就小心避免犯错吧。

2.2. 字符编码声明

源代码文件中，如果有用到非ASCII字符，则需要在文件头部进行字符编码的声明，如下：

1	#-*- coding: UTF-8 -*-

实际上Python只检查#、coding和编码字符串，其他的字符都是为了美观加上的。另外，Python中可用的字符编码有很多，并且还有许多
别名，还不区分大小写，比如UTF-8可以写成u8。参见http://docs.python.org/library/codecs.html#standard-encodings
。

另外需要注意的是声明的编码必须与文件实际保存时用的编码一致，否则很大几率会出现代码解析异常。现在的IDE一般会自动处理这种情况，改变声明后
同时换成声明的编码保存，但文本编辑器控们需要小心 ：）

2.3. 读写文件

内置的open()方法打开文件时，read()读取的是str，读取后需要使用正确的编码格式进行decode()。write()写入时，如果
参数是unicode，则需要使用你希望写入的编码进行encode()，如果是其他编码格式的str，则需要先用该str的编码进行decode()，
转成unicode后再使用写入的编码进行encode()。如果直接将unicode作为参数传入write()方法，Python将先使用源代码文件
声明的字符编码进行编码然后写入。

01	# coding: UTF-8

02

03	f = open ( 'test.txt' )

04	s = f.read()

05

f.close()

06	print type (s) # <type 'str'>

07	# 已知是GBK编码，解码成unicode

08	u = s.decode( 'GBK' )

09

10	f = open ( 'test.txt' , 'w' )

11	# 编码成UTF-8编码的str

12	s = u.encode( 'UTF-8' )

13	f.write(s)

14

f.close()

另外，模块codecs提供了一个open()方法，可以指定一个编码打开文件，使用这个方法打开的文件读取返回的将是unicode。写入时，如
果参数是unicode，则使用open()时指定的编码进行编码后写入；如果是str，则先根据源代码文件声明的字符编码，解码成unicode后再进
行前述操作。相对内置的open()来说，这个方法比较不容易在编码上出现问题。

01	# coding: GBK

02

03	import codecs

04

05	f = codecs. open ( 'test.txt' ,encoding = 'UTF-8' )

06	u = f.read()

07

f.close()

08	print type (u) # <type 'unicode'>

09

10	f = codecs. open ( 'test.txt' , 'a' ,encoding = 'UTF-8' )

11	# 写入unicode

12	f.write(u)

13

14	# 写入str，自动进行解码编码操作

15	# GBK编码的str

16

s = '汉'

17	print repr (s) # '/xba/xba'

18	# 这里会先将GBK编码的str解码为unicode再编码为UTF-8写入

19	f.write(s)

20

f.close()

2.4. 与编码相关的方法

sys/locale模块中提供了一些获取当前环境下的默认编码的方法。

01	# coding:gbk

02

03	import sys

04	import locale

05

06

def p(f):

07	print '%s.%s(): %s' % (f.__module__, f.__name__,f())

08

09	# 返回当前系统所使用的默认字符编码

10	p(sys.getdefaultencoding)

11

12	# 返回用于转换Unicode文件名至系统文件名所使用的编码

13	p(sys.getfilesystemencoding)

14

15	# 获取默认的区域设置并返回元祖(语言,编码)

16	p(locale.getdefaultlocale)

17

18	# 返回用户设定的文本数据编码

19	# 文档提到thisfunction only returnsa guess

20	p(locale.getpreferredencoding)

21

22	# /xba/xba是'汉'的GBK编码

23	# mbcs是不推荐使用的编码，这里仅作测试表明为什么不应该用

24	print r "'/xba/xba'.decode('mbcs'):" , repr ( '/xba/xba' .decode( 'mbcs' ))

25

26	#在笔者的Windows上的结果(区域设置为中文(简体,中国))

27	#sys.getdefaultencoding(): gbk

28	#sys.getfilesystemencoding(): mbcs

29	#locale.getdefaultlocale(): ('zh_CN','cp936')

30	#locale.getpreferredencoding(): cp936

31	#'/xba/xba'.decode('mbcs'): u'/u6c49'

3.一些建议

3.1. 使用字符编码声明，并且同一工程中的所有源代码文件使用相同的字符编码声明。

这点是一定要做到的。

3.2. 抛弃str，全部使用unicode。

按引号前先按一下u最初做起来确实很不习惯而且经常会忘记再跑回去补，但如果这么做可以减少90%的编码问题。如果编码困扰不严重，可以不参考此
条。

3.3. 使用codecs.open()替代内置的open()。

如果编码困扰不严重，可以不参考此条。

3.4. 绝对需要避免使用的字符编码：MBCS/DBCS和UTF-16。

这里说的MBCS不是指GBK什么的都不能用，而是不要使用Python里名为'MBCS'的编码，除非程序完全不移植。

Python中编码'MBCS'与'DBCS'是同义词，指当前Windows环境中MBCS指代的编码。Linux的Python实现中没有这种
编码，所以一旦移植到Linux一定会出现异常！另外，只要设定的Windows系统区域不同，MBCS指代的编码也是不一样的。分别设定不同的区域运行
2.4小节中的代码的结果：

01	#中文(简体,中国)

02	#sys.getdefaultencoding(): gbk

03	#sys.getfilesystemencoding(): mbcs

04	#locale.getdefaultlocale(): ('zh_CN','cp936')

05	#locale.getpreferredencoding(): cp936

06	#'/xba/xba'.decode('mbcs'): u'/u6c49'

07

08

#英语(美国)

09	#sys.getdefaultencoding(): UTF-8

10	#sys.getfilesystemencoding(): mbcs

11	#locale.getdefaultlocale(): ('zh_CN','cp1252')

12	#locale.getpreferredencoding(): cp1252

13	#'/xba/xba'.decode('mbcs'): u'/xba/xba'

14

15

#德语(德国)

16	#sys.getdefaultencoding(): gbk

17	#sys.getfilesystemencoding(): mbcs

18	#locale.getdefaultlocale(): ('zh_CN','cp1252')

19	#locale.getpreferredencoding(): cp1252

20	#'/xba/xba'.decode('mbcs'): u'/xba/xba'

21

22

#日语(日本)

23	#sys.getdefaultencoding(): gbk

24	#sys.getfilesystemencoding(): mbcs

25	#locale.getdefaultlocale(): ('zh_CN','cp932')

26	#locale.getpreferredencoding(): cp932

27	#'/xba/xba'.decode('mbcs'): u'/uff7a/uff7a'

可见，更改区域后，使用mbcs解码得到了不正确的结果，所以，当我们需要使用'GBK'时，应该直接写'GBK'，不要写成'MBCS'。

UTF-16同理，虽然绝大多数操作系统中'UTF-16'是'UTF-16-LE'的同义词，但直接写'UTF-16-LE'只是多写3个字符而
已，而万一某个操作系统中'UTF-16'变成了'UTF-16-BE'的同义词，就会有错误的结果。实际上，UTF-16用的相当少，但用到的时候还是
需要注意。

--END--

 

本位转自：http://www.cnblogs.com/huxi/archive/2010/12/05/1897271.html