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C/C++ 编程中多国语言处理(1)

C/C++ 编程中多国语言处理(1)

问题的提出多国语言的存在、不同语言操作系统的存在,使得针对多语言的设计颇费周章,在编码上所付出的工作量也是可观的。所谓编码的问题,归结起来,就是二进制的编码以何种编码格式进行解析的问题。特别是在硬盘文件和内存数据的相互转化、即读写过程中,如果采用了错误的编码格式,就会造成乱码。JAVA 语言在字符串、编码等处理方面给了程序员更为直接、方便的接口,习惯使用 JAVA 做编码的程序员,在使用 C/C++ 进行文本编码相关的操作时,常会感到困惑。本文的目的在于以常用的 Unicode(UCS-2)、GB2312、UTF8 三种编码为例,分析不同编码在实用中的关系,特别是 C/C++ 中,怎样处理各种编码的问题。       
编码处理常见的问题
  • 1. 将内存中编码 A 的字符串以编码 B 格式处理成字节流写入文件
  • 2. 将原本以 A 编码组成的文件以字节流形式读入内存、并以编码 B 解析为字符串。
第一种情况,可能造成数据的变化、失真。
                如果使用 JAVA 语言,发生这种错误的情况稍少一些,因为在 JAVA 中没有 wstring 这种概念,在内存中的 String,使用的编码都是 Unicode,其中的转换对于程序员来讲是透明的。只要使用输入 / 输出方法时注意字节流的字符集选择即可。
例如,编码为中文 GB2312 的“标准”字符串被读入内存后转存为 UTF8 的过程:
图 1. 文件转换编码的 JAVA 处理方式 但 C/C++ 编程,由于通常使用 char、string 类型的时候比较多,特别是进行文件读写,基本都是操作 char* 类型的数据。并且也没有像 JAVA 中 getByte(String charsetname) 这种函数,不能直接根据字符集重新编码得到字符串的 byte 数组。这时候,我们使用的 string 其实就一般不是 Unicode,而是符合某种编码表的。这使得我们往往困惑于 string 的编码问题。假设有 utf8 的字符串“一”(E4 B8 80),而我们错误的认为它是符合 gb2312(编码 A)的,并将其转换为 utf8(编码 B),这种转换结果是破坏性的,错误的输出将永远无法正确识别。
依然以“标准”为例,这是一个正确的转换:
图 2. 文件转换编码的 C/C++ 处理方式
第二种情况,则是更常见到的。例如:浏览器浏览网页时的发生的乱码问题;在写 XML 文件时,指定了 < ?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?> 然而文件中却包含 GB2312 的字符串——这样经常会导致 XML 文件 bad formatted,而使得解析器出错。
这种情况下,其实数据都是正确的,只要浏览器选择正确的编码,将 XML 文件中的 GB2312 转换为 UTF8 或者修改 encoding,就可以解决问题。
需要注意的是,ASCII 码的字符,即单字节字符,一般不受编码变动影响,在所有编码表中的值是一样的;需要小心处理的是多字节字符,例如中文语言。       
编码转换方法一般的编码转换,直接做映射的不太可能,需要比较多的工作量,大多情况下还是选择 Unicode 作为转换的中介。
使用库函数如前文所说,JAVA 的 String 对象是以 Unicode 编码存在的,所以 JAVA 程序员主要关心的是读入时判断字节流的编码,从而确保可以正确的转化为 Unicode 编码;相比之下,C/C++ 将外部文件读出的数据存为字符数组、或者是 string 类型;而 wstring 才是符合 Unicode 编码的双字节数组。一般常用的方法是 C 标准库的 wcstombs、mbstowcs 函数,和 windows API 的 MultiByteToWideChar 与 WideCharToMultiByte 函数来完成向 Unicode 的转入和转出。
这里以 MBs2WCs 函数的实现说明 GB2312 向 Unicode 的转换的主要过程:
清单 1. 多字节字符串向宽字节字符串转换
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wchar_t * MBs2WCs(const char* pszSrc){
    wchar_t* pwcs = NULL;
    intsize = 0;
    #ifdefined(_linux_)
        setlocale(LC_ALL, "zh_CN.GB2312");
        size = mbstowcs(NULL,pszSrc,0);
        pwcs = new wchar_t[size+1];
        size = mbstowcs(pwcs, pszSrc, size+1);
        pwcs[size] = 0;
    #else
        size = MultiByteToWideChar(20936, 0, pszSrc, -1, 0, 0);
        if(size <= 0)
            returnNULL;
        pwcs = new wchar_t[size];
        MultiByteToWideChar(20936, 0, pszSrc, -1, pwcs, size);
    #endif
    returnpwcs;
}




相应的,WCs2MBs 可以将宽字符串转化为字节流。
清单 2. 宽字节字符串向多字节字符串转换
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char* WCs2MBs(const wchar_t * wcharStr){
    char* str = NULL;
    intsize = 0;
    #ifdefined(_linux_)
        setlocale(LC_ALL, "zh_CN.UTF8");
        size = wcstombs( NULL, wcharStr, 0);
        str = new char[size + 1];
        wcstombs( str, wcharStr, size);
        str[size] = '\0';
    #else
        size = WideCharToMultiByte( CP_UTF8, 0, wcharStr, -1, NULL, NULL, NULL, NULL );
        str = new char[size];
        WideCharToMultiByte( CP_UTF8, 0, wcharStr, -1, str, size, NULL, NULL );
    #endif
    returnstr;
}




Linux 的 setlocale 的具体使用可以参阅有 C/C++ 文档,它关系到文字、货币单位、时间等很多格式问题。Windows 相关的代码中 20936 和宏定义 CP_UTF8 是 GB2312 编码对应的的 Code Page[ 类似的 Code Page 参数可以从 的 Encoding Class 有关信息中获得 ]。
这里需要特别指出的是 setlocale 的第二个参数,Linux 和 Windows 是不同的:
  • 1. 笔者在 Eclipse CDT + MinGW 下使用 [country].[charset](如 zh_CN.gb2312 或 zh_CN.UTF8)的格式并不能通过编码转换测试,但可以使用 Code Page,即可以写成 setlocale(LC_ALL, ".20936") 这样的代码。这说明,这个参数与编译器无关,而与系统定义有关,而不同操作系统对于已安装字符集的定义是不同的。
  • 2. Linux 系统下可以参见 /usr/lib/locale/ 路径,系统所支持的 locale 都在这里。转换成 UTF8 时,并不需要 [country] 部分一定是 zh_CN,en_US.UTF8 也可以正常转换。
                                另外,标准 C 和 Win32 API 函数返回值是不同的,标准 C 返回的 wchar_t 数组或者是 char 数组都没有字符串结束符,需要手动赋值,所以 Linux 部分的代码要有区别对待。
最后,还要注意应当在调用这两个函数后释放分配的空间。如果将 MBs2WCs 和 WCs2MBs 的返回值分别转化为 wstring 和 string,就可以在它们函数体内做 delete,这里为了代码简明,故而省略,但请读者别忘记。               
第三方库目前的第三方工具已经比较完善,这里介绍两个,本文侧重点不在此,不对其做太多探讨。
  • Linux 上存在第三方的 iconv 项目,使用也较为简单,其实质也是以 Unicode 作为转换的中介。可以参阅
  • ICU 是一个很完善的国际化工具。其中的 Code Page Conversion 功能也可以支持文本数据从任何字符集向 Unicode 的双向转换。可以访问其
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