C#与C++交互（2）——ANSI、UTF8、Unicode文本编码

【前言】

我们知道计算机上只会存储二进制的数据，无论文本、图片、音频、视频等，当我们将其保存在计算机上时，都会被转成二进制的。我们打开查看的时候，二进制数据又被转成我们看得懂的信息。如何将计算机上的二进制数据转为我们看得懂的文本、图片等，就涉及到编码规则，即二进制数据与我们看的懂的信息之间的映射关系。我们这里讨论的是文本编码规则，有ANSI、ASCII、UTF-8、Unicode等。

【ASCII】

ASCII是编程首先会接触到的，其全名是American Standard Code for Information Interchange， 叫做“美国信息交换标准码”。现代计算机技术是从英文国家兴起的，最初的文本的内容只涉及26个英文、10个数字，一些行业常用字符等，加起来凑一凑到了128个。128个字符的集合就是ASCII字符集。128个在二进制中就需要7bit来区分。但计算机中最低要一个字节，即8bit。因此ASCII的最高位为0，空着不用。ASCII码中，一个英文字母占一个字节的空间。

 【ANSI】

随着计算机发展到其他国家，各个国家也需要有各自的字符集，在创建自己国家语言的字符集时必须要兼容已有的ASCII字符集。

有些国家的语言字符很少，不到128个，例如拉丁文，就直接把ASCII编码中没用到的最高位用上。

但对汉字来说，常用汉字有六千多个，再加上中文相关的图形字符等，这就需要两个字节来表示。

两个字节最多可以存储的字符数目是2的16次方，即65536个字符，足够其他语言使用了。同样的，对于韩文、日文也需要两个字节表示。

对于ASCII字符集中的字符仍然用一个字节表示，对于其他语言的字符用两个字节表示。例如在中文的GB2312的表示中，如果一个字节的最高位为0，表示这个字节是ASCII编码，如果最高位为1，那么表示其是双字节编码的首字节，与后面的一个字节一块进行编码。这就是ANSI字符集，其是对ASCII字符集的拓展。

在中文操作系统下，ANSI字符集的编码规则是GB2312；在日文操作系统下，编码规则是JIS。

GB2312编码中只收集了常用的汉字，没有生僻字，后来的GBK和GB18030收集了更多的字符。

【Unicode】

Ansi字符集的问题是如果一个文本是GBK编码的，那么在日文操作系统上无法正确显示中文，看到的会是乱码。因此，需要一个包含所有国家所有字符的字符集，这个字符集就是Unicode字符集。

其目前已经包括了十多万个字符，还在不断增加中。此时用3个字节建立映射关系就够了，但是计算机中没有24位的数字类型，所有还是要用4个字节来表示。

在Unicode中所有字符都用4个字节表示，UTF-32编码刚好用4个字节表示。

UTF-16编码是变长编码，前65536个字符用两个字节表示，其他字符用四个字节表示。通过判断一个字节的前几位是否为“11011”来区分一个字符使用两个字节，还是四个字节表示。

对于英文字母来说，其由最初的一个字节变成了UTF-32编码的4个字节和UTF-16编码的两个字节，还是存在空间浪费，采用UTF-8编码可以有效节省空间，其也是变长编码。

如果读取的一个字节的首位为0，表示这个字节有个对应的字符；如果读取的一个字节的首位为1，接着判断下一个bit，依次判断得到的结果为110，那么表示这个字节和解析来的字节一起有个对应的字符。依次类推，首个字节中前几位为1110，表示3个字节对应一个字符，11110表示4个字节对应一个字符，如下图所示。

【其他】

一般来说UTF-8应用是最广泛的。在C#中，文本默认是UTF-16编码，一个字符对应两个字节。（一个字符对应四个字节的情况在中英文语况很少遇到）。而在C++中默认是ANSI编码的。

从C++传递字符串给C#，如果字符串全是英文，可以直接传给C#，因为UTF-16兼容ANSI中的英文编码。如果是字符串中包含有中文，则在C#端就无法正确识别。需要先将字符串转成字节序列（即字节数组），再将ANSI字节序列转成Unicode字节序列，再将Unicode字节序列转成UTF-16或UTF-8编码的字符串。

注意，代码文件也是文本文件，也会有编码格式的问题，在VS中选择文件->高级保存选项可以修改代码文件的编码格式。

【参考】

ASCII码和ANSI码的区别_ansi ascii_斑驳的岁月的博客-CSDN博客

程序员必备：彻底弄懂常见的7种中文字符编码 - 知乎 (zhihu.com)

Unicode 编码及 UTF-32, UTF-16 和 UTF-8 - 知乎