UTF-8とUnicodeの違いは何ですか?

542
sarsnake 2009-03-14 07:06.

ウィキペディアのUTF-8ページによると、人々から相反する意見を聞いたことがあります。

それらは同じものですよね?誰かが明確にすることができますか?

15 answers

526
Noname 2009-03-14 07:37.

他の人が与えた答えを拡張するには:

コンピューターが理想的に表示するはずの文字がたくさんある言語がたくさんあります。Unicodeは、各文字に一意の番号またはコードポイントを割り当てます。

コンピュータはバイトなどの数値を処理します...ここで少しの履歴をスキップし、メモリアドレス指定の問題を無視すると、8ビットコンピュータは8ビットバイトをハードウェアで簡単に表現できる最大の数値単位として扱い、16ビットコンピュータは拡張しますそれを2バイトに、というように。

ASCIIなどの古い文字エンコードは(以前の)8ビット時代のものであり、当時のコンピューティングにおける主要な言語、つまり英語を0から127(7ビット)の範囲の数値に詰め込もうとしています。アルファベットの26文字で、大文字と非大文字の両方の形式、数字、句読記号があり、非常にうまく機能しました。ASCIIは、他の英語以外の言語では8ビット拡張されましたが、この拡張によって使用可能になった追加の128の数字/コードポイントは、表示されている言語に応じて異なる文字にマップされます。ISO-8859規格は、このマッピングの最も一般的な形式です。ISO-8859-1およびISO-8859-15(ISO-Latin-1、latin1とも呼ばれ、8859 ISO規格には2つの異なるバージョンもあります)。

ただし、複数の言語の文字を表現する場合はそれだけでは不十分であるため、使用可能なすべての文字を1バイトに詰め込むだけでは機能しません。

エンコーディングには基本的に2つの異なるタイプがあります。1つはビットを追加することによって値の範囲を拡張します。これらのエンコーディングの例は、UCS2(2バイト= 16ビット)およびUCS4(4バイト= 32ビット)です。制限が大幅に高くても、値の範囲が制限されているため、ASCIIおよびISO-8859標準と本質的に同じ問題が発生します。

他のタイプのエンコーディングは、文字ごとに可変バイト数を使用します。このために最も一般的に知られているエンコーディングは、UTFエンコーディングです。すべてのUTFエンコーディングはほぼ同じように機能します。ユニットサイズを選択します。UTF-8の場合は8ビット、UTF-16の場合は16ビット、UTF-32の場合は32ビットです。次に、標準では、これらのビットのいくつかをフラグとして定義します。それらが設定されている場合、一連のユニットの次のユニットは同じ文字の一部と見なされます。設定されていない場合、この単位は1文字を完全に表します。したがって、最も一般的な(英語)文字はUTF-8では1バイト(UTF-16では2バイト、UTF-32では4バイト)しか占有しませんが、他の言語の文字は6バイト以上を占有できます。

マルチバイトエンコーディング(上記の説明の後でマルチユニットと言うべきです)には、比較的スペース効率が良いという利点がありますが、部分文字列の検索や比較などの操作はすべて、文字をユニコードコードにデコードする必要があるという欠点がありますこのような操作を実行する前のポイント(ただし、いくつかのショートカットがあります)。

UCS標準とUTF標準はどちらも、Unicodeで定義されているようにコードポイントをエンコードします。理論的には、これらのエンコーディングは(エンコーディングがサポートする範囲内の)任意の数をエンコードするために使用できますが、もちろん、これらのエンコーディングはUnicodeコードポイントをエンコードするために作成されました。そして、それはそれらの間のあなたの関係です。

Windowsはいわゆる「Unicode」文字列をUTF-16文字列として処理しますが、最近のほとんどのUNIXはデフォルトでUTF-8になっています。UTF-8の単位サイズはASCIIと同じであり、そのようなプロトコルのほとんどはASCII時代に設計されているため、HTTPなどの通信プロトコルはUTF-8で最適に機能する傾向があります。一方、UTF-16は、すべての生きている言語を表すときに、最高の平均スペース/処理パフォーマンスを提供します。

Unicode標準では、32ビットで表現できるよりも少ないコードポイントが定義されています。したがって、UTF-32でマルチユニット文字を処理する必要がほとんどないため、すべての実用的な目的で、UTF-32とUCS4は同じエンコーディングになりました。

それがいくつかの詳細を埋めることを願っています。

258
Cheng 2015-01-14 23:07.

このトピックを説明するために例を使用しましょう:

A chinese character:      汉
it's unicode value:       U+6C49
convert 6C49 to binary:   01101100 01001001

これまでのところ魔法のようなものは何もありません、それは非常に簡単です。ここで、このキャラクターをハードドライブに保存することにしたとしましょう。そのためには、文字をバイナリ形式で保存する必要があります。'0110110001001001'のまま保存できます。完了!

しかし、ちょっと待ってください、「01101100 01001001」は1文字ですか、それとも2文字ですか?私が言ったので、これが1つの文字であることを知っていましたが、コンピューターがそれを読み取るとき、それはわかりません。したがって、コンピュータに1つとして扱うように指示するには、ある種の「エンコーディング」が必要です。

これが「UTF-8」のルールの出番です。 http://www.fileformat.info/info/unicode/utf8.htm

Binary format of bytes in sequence

1st Byte    2nd Byte    3rd Byte    4th Byte    Number of Free Bits   Maximum Expressible Unicode Value
0xxxxxxx                                                7             007F hex (127)
110xxxxx    10xxxxxx                                (5+6)=11          07FF hex (2047)
1110xxxx    10xxxxxx    10xxxxxx                  (4+6+6)=16          FFFF hex (65535)
11110xxx    10xxxxxx    10xxxxxx    10xxxxxx    (3+6+6+6)=21          10FFFF hex (1,114,111)

上記の表によると、「UTF-8」形式を使用してこの文字を格納する場合は、文字の前に「ヘッダー」を付ける必要があります。私たちの漢字は16ビット長です(自分でバイナリ値を数えます)ので、十分なスペースを提供するので、行3の形式を使用します。

Header  Place holder    Fill in our Binary   Result         
1110    xxxx            0110                 11100110
10      xxxxxx          110001               10110001
10      xxxxxx          001001               10001001

結果を1行で書き出す:

11100110 10110001 10001001

これは漢字のUTF-8(バイナリ)値です!(自分で確認してください:http://www.fileformat.info/info/unicode/char/6c49/index.htm)

概要

A chinese character:      汉
it's unicode value:       U+6C49
convert 6C49 to binary:   01101100 01001001
embed 6C49 as UTF-8:      11100110 10110001 10001001

PSこのトピックをPythonで学びたい場合は、ここをクリックしてください

204
Jon Skeet 2009-03-14 07:11.

残念ながら、「Unicode」は状況に応じてさまざまな方法で使用されます。その最も正しい使用法(IMO)は、コード化された文字セットとしてです。つまり、文字のセットと、文字とそれらを表す整数コードポイントとの間のマッピングです。

UTF-8は文字エンコードであり、バイトのシーケンスから文字のシーケンスに、またはその逆に変換する方法です。Unicode文字セット全体をカバーしています。ASCIIは文字ごとに1バイトとしてエンコードされ、他の文字は正確なコードポイントに応じてより多くのバイトを取ります(現在定義されているすべてのコードポイントで最大4バイト、つまり最大U-0010FFFF、実際には4バイトで最大U-001FFFFF)。

「Unicode」が文字エンコードの名前として使用される場合(たとえば、.NET Encoding.Unicodeプロパティとして)、通常はUTF-16を意味し、最も一般的な文字を2バイトとしてエンコードします。一部のプラットフォーム(特に.NETとJava)は、「ネイティブ」文字エンコードとしてUTF-16を使用します。これは、単一のUTF-16値でエンコードできない文字(「代理ペア」としてエンコードされている)について心配する必要がある場合に厄介な問題につながりますが、ほとんどの開発者はこれについて心配することはありません、IME。

Unicodeに関するいくつかの参照:

  • ユニコードコンソーシアムのWebサイト、特にチュートリアルセクション
  • ジョエルの記事
  • 私自身の記事(.NET指向)
112
Greg 2009-03-14 07:09.

それらは同じものではありません-UTF-8はUnicodeをエンコードする特定の方法です。

アプリケーションと使用するデータに応じて、さまざまなエンコーディングを選択できます。私の知る限り、最も一般的なのはUTF-8、UTF-16、UTF-32です。

74
Martin Cote 2009-03-14 07:14.

Unicodeは、コードポイント、つまり文字を表す数値のみを定義します。これらのコードポイントをメモリに保存する方法は、使用しているエンコーディングによって異なります。UTF-8は、とりわけUnicode文字をエンコードする1つの方法です。

35
nightlytrails 2013-02-25 08:36.

Unicodeは、ISO / IEC 10646とともに、実質的にすべての既知の言語を表すために必要なすべての既存の文字のスーパーセットであるUniversal Character Set(UCS)を定義する標準です。

Unicodeは、レパートリー内の各文字に名前と番号(文字コードまたはコードポイント)を割り当てます。

UTF-8エンコーディングは、これらの文字をコンピュータメモリでデジタル表現する方法です。UTF-8は、各コードポイントを一連のオクテット(8ビットバイト)にマップします。

たとえば、

UCS文字= Unicode漢字

UCSコードポイント= U + 24B62

UTF-8エンコーディング= F0 A4 AD A2(16進数)= 11110000 10100100 10101101 10100010(ビン)

24
Gumbo 2009-03-14 07:37.

Unicodeは、この文字セットをエンコードするための文字セット(UCS)とエンコード(UTF)を定義する単なる標準です。ただし、一般に、Unicodeは標準ではなく文字セットを参照します。

すべてのソフトウェア開発者の絶対最小値を絶対に読んでください。Unicodeと文字セット(言い訳はありません!)とUnicodeについて5分で確実に知っておく必要があります。

23
basic6 2014-05-20 03:57.

既存の回答はすでに多くの詳細を説明していますが、これは最も直接的な説明と例を含む非常に短い回答です。

Unicodeは、文字をコードポイントにマップする標準です。
各文字には、9731のような番号である一意のコードポイント(識別番号)があります。

UTF-8は、コードポイント エンコーディングです。
すべての文字を(ファイルに)ディスクに格納するために、UTF-8は文字を最大4オクテット(8ビットシーケンス)(バイト)に分割します。UTF-8は、いくつかのエンコーディング(データを表現する方法)の1つです。たとえば、Unicodeでは、(10進数の)コードポイント9731は、UTF-8の3バイトで構成される雪だるま()を表します。E2 98 83

これは、いくつかのランダムな例を含むソートされたリストです。

16
wengeezhang 2015-01-05 23:28.

1.Unicode

「$、&、h、a、t、?、张、1、=、+ ...」のように、世界中にたくさんのキャラクターがいます。

次に、これらのキャラクターに専念する組織があります。

彼らは「Unicode」と呼ばれる標準を作りました。

標準は次のようなものです。

  • 各位置が「コードポイント」または「コード位置」と呼ばれるフォームを作成します。
  • 全体の位置はU + 0000からU + 10FFFFです。
  • これまで、一部の位置は文字で埋められ、他の位置は保存または空になっています。
  • たとえば、位置「U +0024」は文字「$」で埋められます。

PS:もちろん、ISOと呼ばれる別の組織が別の標準を維持しています-「ISO10646」、ほぼ同じです。

2. UTF-8

上記のように、U + 0024は単なる位置であるため、文字「$」の「U +0024」をコンピューターに保存することはできません。

エンコード方式が必要です。

次に、UTF-8、UTF-16、UTF-32、UCS-2 ...などのエンコード方法があります。

UTF-8では、コードポイント「U +0024」は00100100にエンコードされます。

00100100は、コンピューターに「$」として保存する値です。

12
kommradHomer 2011-05-30 23:37.

Gumboの回答のリンクを確認しました。これらの一部をここに貼り付けて、StackOverflowにも存在させたいと思いました。

「...一部の人々は、Unicodeは単純に16ビットコードであり、各文字は16ビットであるため、65,536文字の可能性があると誤解されています。これは実際には正しくありません。Unicodeに関する最も一般的な神話です。 、だから、あなたがそれを考えたとしても、気分が悪くなることはありません。

実際、Unicodeには文字についての異なる考え方があり、Unicodeの物事の考え方を理解する必要があります。そうしないと、何も意味がありません。

これまで、文字はディスクまたはメモリに保存できるいくつかのビットにマップされると想定していました。

A-> 0100 0001

Unicodeでは、文字はコードポイントと呼ばれるものにマップされますが、これはまだ理論上の概念にすぎません。そのコードポイントがメモリまたはディスク上でどのように表されるかは、まったく別の話です...」

「...すべてのアルファベットのすべてのプラトニック文字には、Unicodeコンソーシアムによって次のように記述されたマジックナンバーが割り当てられます:U +0639。このマジックナンバーはコードポイントと呼ばれます。U+は「ユニコード」を意味し、数字は16進数です。 U +0639はアラビア文字のAinです。英語の文字AはU + 0041になります。...」

「... OK、文字列があるとしましょう:

こんにちは

これは、Unicodeでは、次の5つのコードポイントに対応します。

U + 0048 U + 0065 U + 006C U + 006C U + 006F。

ほんの一群のコードポイント。数字、本当に。これをメモリに保存する方法やメールメッセージで表現する方法については、まだ何も言っていません...」

「...そこでエンコーディングが登場します。

2バイトについての神話につながったUnicodeエンコーディングの最初のアイデアは、ねえ、それらの数値をそれぞれ2バイトに格納することでした。だから、こんにちはなり、

00 48 00 65 00 6C 00 6C 00 6F

正しい?そんなに早くない!それもできませんでした:

48 00 65 00 6C 00 6C 00 6F 00?...」

11
thomasrutter 2017-09-26 19:05.

UTF-8は、Unicodeテキストの可能なエンコードスキームの1つです。

Unicodeは、140,000文字を超える文字を定義し、それぞれに数値コード(コードポイント)を割り当てる広範な標準です。また、このテキストの並べ替え、正規化、大文字と小文字の変更などのルールも定義します。Unicodeの文字は、ゼロから0x10FFFFまでのコードポイントで表されますが、一部のコードポイントは予約されており、文字には使用できません。

Unicodeコードポイントの文字列をバイナリストリームにエンコードする方法は複数あります。これらは「エンコーディング」と呼ばれます。最も単純なエンコーディングはUTF-32で、各コードポイントを32ビット整数として格納します。各コードの幅は4バイトです。

UTF-8は別のエンコーディングであり、UTF-32などに比べて多くの利点があるため、事実上の標準になりつつあります。UTF-8は、各コードポイントを1、2、3、または4バイト値のシーケンスとしてエンコードします。ASCII範囲のコードポイントは、ASCIIと互換性があるように、1バイト値としてエンコードされます。この範囲外のコードポイントは、範囲内に応じて、それぞれ2、3、または4バイトを使用します。

UTF-8は、次の特性を念頭に置いて設計されています。

  • ASCII文字は、ASCIIの場合とまったく同じようにエンコードされるため、ASCII文字列も同じ文字を表す有効なUTF-8文字列です。

  • バイナリソート:バイナリソートを使用してUTF-8文字列をソートすると、すべてのコードポイントが番号順にソートされます。

  • コードポイントが複数のバイトを使用する場合、それらのバイトのいずれにもASCII範囲の値が含まれないため、それらの一部がASCII文字と間違えられることはありません。これはセキュリティ機能でもあります。

  • UTF-8は簡単に検証でき、バリデーターによって他の文字エンコードと区別できます。他の8ビットまたはマルチバイトエンコーディングのテキストも、UTF-8の構造が非常に特殊であるため、UTF-8として検証されることはめったにありません。

  • ランダムアクセス:UTF-8文字列の任意の時点で、その位置のバイトが文字の最初のバイトであるかどうかを判別し、前方にスキャンすることなく、次の文字または現在の文字の開始を見つけることができます。または3バイトを超えて逆方向に、または文字列のどこから読み取りを開始したかを知るため。

5
InGeek 2019-10-12 18:30.

この記事はすべての詳細を説明します http://kunststube.net/encoding/

バッファへの書き込み

UTF8エンコーディングで4バイトのバッファ、シンボルに書き込む場合、バイナリは次のようになります。

00000000 11100011 10000001 10000010

UTF16エンコーディングのシンボルである4バイトのバッファに書き込む場合、バイナリは次のようになります。

00000000 00000000 00110000 01000010

ご覧のとおり、コンテンツで使用する言語によっては、それに応じてメモリに影響します。

たとえば、この特定のシンボルの場合:次のシンボルに使用する予備のバイトが2つあるため、UTF16エンコーディングの方が効率的です。ただし、日本語のアルファベットにUTF16を使用する必要があるという意味ではありません。

バッファからの読み取り

上記のバイトを読み取りたい場合は、どのエンコーディングで書き込まれたかを知り、正しくデコードする必要があります。

例:これをデコードすると:00000000 11100011 10000001 10000010 UTF16エンコーディングにデコードすると

注:エンコーディングとUnicodeは2つの異なるものです。Unicodeは、各シンボルが一意のコードポイントにマップされた大きな(テーブル)です。たとえば、記号(文字)には(コードポイント):30 42(16進数)があります。一方、エンコーディングは、ハードウェアに保存するときにシンボルをより適切な方法に変換するアルゴリズムです。

30 42 (hex) - > UTF8 encoding - > E3 81 82 (hex), which is above result in binary.

30 42 (hex) - > UTF16 encoding - > 30 42 (hex), which is above result in binary.

2
Dimos 2018-01-12 09:12.

それらは同じものですよね?

いいえ、そうではありません。


あなたが参照したウィキペディアのページの最初の文は、簡潔でわかりやすい要約を示していると思います。

UTF-8は、1〜4個の8ビットバイトを使用して、Unicodeで1,112,064個の有効なコードポイントすべてをエンコードできる可変幅の文字エンコードです。

詳細に:

  • Unicodeは標準であり、文字から数字へのマップ、いわゆるコードポイントを定義します(以下の例のように)。完全なマッピングについては、こちらをご覧ください。

    ! -> U+0021 (21),  
    " -> U+0022 (22),  
    \# -> U+0023 (23)
    
  • UTF-8は、これらのコードポイントをコンピューターが理解できる形式(ビット)でエンコードする方法の1つです。言い換えれば、これらのコードポイントのそれぞれをビットのシーケンスに変換するか、ビットのシーケンスを同等のコードポイントに変換する方法/アルゴリズムです。Unicodeには多くの代替エンコーディングがあることに注意してください。


Joelは、ここで本当に素晴らしい説明と歴史の概要を説明します。

2
remykarem 2019-07-18 21:17.

このスレッドから収集したものを要約すると、次のようになります。

Unicodeは、文字を序数(10進形式)に変換します。

à = 224

UTF-8は、これらの数値をバイナリ表現に「変換」するエンコーディングです。

224 = 11000011 10100000

224のバイナリ表現について話しているのであって、そのバイナリ形式である0b11100000ではないことに注意してください。

0
akaMahesh 2018-01-27 03:35.

UTF-8は、8ビットシーケンスを使用してUnicode文字をエンコードする方法です。

Unicodeは、多くの言語の多種多様な文字を表すための標準です。

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