Linux C編程中使用Unicode和UTF-8

3. 在Linux C編程中使用Unicode和UTF-8

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3. 在Linux C編程中使用Unicode和UTF-8
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3. 在Linux C編程中使用Unicode和UTF-8 請點評

目前各種Linux發行版都支援UTF-8編碼，當前系統的語言和字元編碼設定儲存在一些環境變數中，可以通過locale命令查看：

$ localeLANG=en_US.UTF-8LC_CTYPE="en_US.UTF-8"LC_NUMERIC="en_US.UTF-8"LC_TIME="en_US.UTF-8"LC_COLLATE="en_US.UTF-8"LC_MONETARY="en_US.UTF-8"LC_MESSAGES="en_US.UTF-8"LC_PAPER="en_US.UTF-8"LC_NAME="en_US.UTF-8"LC_ADDRESS="en_US.UTF-8"LC_TELEPHONE="en_US.UTF-8"LC_MEASUREMENT="en_US.UTF-8"LC_IDENTIFICATION="en_US.UTF-8"LC_ALL=

常用漢字也都位於BMP中，所以一個漢字的儲存通常佔3個位元組。例如編輯一個C程式：

#include <stdio.h>int main(void){printf("你好\n");return 0;}

源檔案是以UTF-8編碼儲存的：

$ od -tc nihao.c 0000000   #   i   n   c   l   u   d   e       <   s   t   d   i   o   .0000020   h   >  \n  \n   i   n   t       m   a   i   n   (   v   o   i0000040   d   )  \n   {  \n  \t   p   r   i   n   t   f   (   " 344 2750000060 240 345 245 275   \   n   "   )   ;  \n  \t   r   e   t   u   r0000100   n       0   ;  \n   }  \n0000107

其中八進位的344 375 240（十六進位e4 bd a0）就是“你”的UTF-8編碼，八進位的345 245 275（十六進位e5 a5 bd）就是“好”。把它編譯成目標檔案，"你好\n"這個字串就成了這樣一串位元組：e4 bd a0 e5 a5 bd 0a 00，漢字在其中仍然是UTF-8編碼的，一個漢字佔3個位元組，這種字元在C語言中稱為多位元組字元（Multibyte Character）。運行這個程式相當於把這一串位元組write到當前終端的裝置檔案。如果當前終端的驅動程式能夠識別UTF-8編碼就能列印出漢字，如果當前終端的驅動程式不能識別UTF-8編碼（比如一般的字元終端）就列印不出漢字。也就是說，像這種程式，識別漢字的工作既不是由C編譯器做的也不是由libc做的，C編譯器原封不動地把源檔案中的UTF-8編碼複製到目標檔案中，libc只是當作以0結尾的字串原封不動地write給核心，識別漢字的工作是由終端的驅動程式做的。

但是僅有這種程度的漢字支援是不夠的，有時候我們需要在C程式中操作字串裡的字元，比如求字串"你好\n"中有幾個漢字或字元，用strlen就不靈了，因為strlen只看結尾的0位元組而不管字串裡存的是什麼，求出來的是位元組數7。為了在程式中操作Unicode字元，C語言定義了寬字元（Wide Character）類型wchar_t和一些庫函數。在字元常量或字串字面值前面加一個L就表示寬字元常量或寬字元串，例如定義wchar_t c = L'你';，變數c的值就是漢字“你”的31位UCS編碼，而L"你好\n"就相當於{L'你', L'好', L'\n', 0}，wcslen函數就可以取寬字元串中的字元個數。看下面的程式：

#include <stdio.h>#include <locale.h>int main(void){if (!setlocale(LC_CTYPE, "")) {fprintf(stderr, "Can't set the specified locale! ""Check LANG, LC_CTYPE, LC_ALL.\n");return 1;}printf("%ls", L"你好\n");return 0;}

寬字元串L"你好\n"在原始碼中當然還是存成UTF-8編碼的，但編譯器會把它變成4個UCS編碼0x00004f60 0x0000597d 0x0000000a 0x00000000儲存在目標檔案中，按小端儲存就是60 4f 00 00 7d 59 00 00 0a 00 00 00 00 00 00 00，用od命令查看目標檔案應該能找到這些位元組。

$ gcc hihao.c$ od -tx1 a.out

printf的%ls轉換說明表示把後面的參數按寬字元串解釋，不是見到0位元組就結束，而是見到UCS編碼為0的字元才結束，但是要write到終端仍然需要以多位元組編碼輸出，這樣終端驅動程式才能識別，所以printf在內部把寬字元串轉換成多位元組字串再write出去。事實上，C標準並沒有規定多位元組字元必須以UTF-8編碼，也可以使用其它的多位元組編碼，在運行時根據環境變數確定當前系統的編碼，所以在程式開頭需要調用setlocale擷取當前系統的編碼設定，如果當前系統是UTF-8的，printf就把UCS編碼轉換成UTF-8編碼的多位元組字串再write出去。一般來說，程式在做內部計算時通常以寬字元編碼，如果要存檔或者輸出給別的程式，或者通過網路發給別的程式，則採用多位元組編碼。

關於Unicode和UTF-8本節只介紹了最基本的概念，部分內容出自[Unicode FAQ]，讀者可進一步參考這篇文章。