Python的编码详解

一. 编码介绍

　　计算机只能处理数字（最底层的0和1），如果要处理文本，就必须将文本转换为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个比特（bit）作为一个字节（byte）,所以一个字节能表示的最大整数就是255（二进制11111111 = 十进制255），如果要表示更大的整数，就需要更多的字节，比如两个字节可以表示的最大整数为 65535 , 4个字节可以表示的最大整数就是 4294967295.

bit :(b)

“位”或“比特”, 是计算机运行的基础，属于二进制的范畴。bit的值为0或1。缩写为 b.

byte:(B)

“字节”，是计算机文件大小的基本计算单位，1 byte = 8 bit （1B= 8b）。缩写为 B。1byte 是一个字节， 2bytes 是两个字节，bytes只是byte的复数形式，没有特别的意义。

比特和字节的区别：

比特（bit）通常用来作数据传输的单位，因为物理层，数据链路层的传输对于用户是透明的，而这种通信传输是基于二进制的传输。

字节（byte）在应用层通常使用字节作为单位，表示文件的大小，在用户看来就是可见的数据大小，比如一个字符就是1 byte，如果是汉字就是2byte.

ASCII 编码：

美国人发明，只有127个字符（大小写英文字母，数字和一些符号），一个字节表示一个字符，比如大写A的编码是65，小写字母z的编码是122，无法显示中文。

GB2312：

中国人发明，将中文编写如ASCII，一个中文最少用2个字节表示。并且与ASCII编码不冲突。

Unicode :

优点：把所有的语言统一到一套编码内，Unicode标准在不断发展，但是最常用的是用两个字节表示一个字符（如果要用到非常偏僻的字符，就需要4个字节），现在操作系统和大多数变成语言都直接支持Unicode。

缺点：如果文本中基本都是英文的话，用Unicode编码比ASCII编码需要多一倍的存储空间，在存储和传输上十分不划算。

ASCII 和 Unicode 的区别：ASCII编码是1个字节表示1个字符，而Unicode编码通常是2个字节表示1个字符。

UTF-8 编码：

将一个Unicode字符更具不同的数字大小编码成1-6个字节，常用的英文字母被编码成1个字节，汉字通常是3个字节，只有很生僻的字符才会被编码成4-6个字节。如果要传输的文本包含大量的英文字符，用UTF-8编码就能节省空间。实际上，我们可以将ASCII 看成是UTF-8编码的一部分，所以，大量只支持ASCII编码的历史遗留软件都可以再UTF-8编码下继续工作。

　　 在计算机内存中，统一使用Unicode编码，需要保存到硬盘或者需要传输的时候，就会转换为UTF-8编码。用记事本编辑的时候，从文件读取的UTF-8字符被转换为Unicode字符到内存里，编辑完成后，保存的时候再吧Unicode转换为UTF-8保存到文件：浏览网页的时候，服务器会把动态生成的Unicode内容转换为UTF-8再传输到浏览器。所以在很多网页的源码中会有类似于 <meta charset='UTF-8' />的信息，表示该网页使用UTF-8编码的。

字符串编码

在Python3中，字符串是以Unicode编码的，所以，Python的字符串支持多种语言。

字符串编码转换函数：

ord() # 获取字符的整数表示
chr() # 把编码转换为对应的字符

>>> ord('a')
97
>>> chr(97)
'a'
>>> ord('你')
20320
>>> chr(20320)
'你'

　由于Python的字符串类型是 str , 在内存中以 Unicode表示，一个字符对应若干个字节。如果要在网络上传输，或者保存到磁盘上，就需要把 str 转换为以字节为单位的 bytes。

Python对 bytes 类型的数据用带 b 前缀的单引号或双引号表示： x = b'abc'

编码和解码

encode() # 以Unicode表示的字符串通过encode()方法可以编码为指定的字节。
decode() # 将字节变成字符串，也就是解码

Unicode 是最底层，最基础的，会根据终端的编码进行转化展示。一般硬盘存储或传输为utf-8(节省空间和带宽)，读入内存为Unicode。

Python2版本虽然也支持Unicode，但是在语法上需要'xxx'和u'xxx'两种字符串来表示。

# Python2.X版本
>>>u'中文'.encode('gb2312')
>>>'xd6xd0xcexc4'

# Python3.X版本,统一改成了unicode编码，写不写前缀u 都是一样的，而以字节形式表示的字符串则必须加上 b 前缀 ：b'xxx'。
>>>u'中文'.encode('gb2312')
>>>'xd6xd0xcexc4'
>>>'中文'.encode('gb2312')
>>>'xd6xd0xcexc4'