现在的Windows操作系统有许多不同语言版本，可以支持所有国家现有的语言文字。这就涉及到不同字符集的编码规则。

本节必须掌握的知识点：

字符集

C语言款字符

宽字符和Windows

1.4.1 字符集

■ASCII码单字节字符集

现代计算机发源于美国，计算机最早支持的语言文字自然是美式英语。为了能够显示美式英语字符，美国人发明了一种ASCII码的编码规则。ASCII码采用7位二进制数定义一个符号，取值范围为0~127，对应128个字符。如图1-6所示。

ASCII码的编写具有一定规律，是一种非常可靠的编码，广泛应用于计算机的键盘、显示器、系统硬件、打印机、字体文件操作系统和互联网。

ASCII码只能满足美国的需要，但是对于世界其他国家的文字符号并不能满足。为了满足欧洲国家的需要，IBM公司使用8位二进制数表示字符，编写了扩展ASCII码表，最多支持256个字符。

为了统一标准，美国国家标准局（ANSI）制定了统一标准的ASCII码。我们称之为单字节字符集。

如果将计算机应用于东亚国家，如中文、韩文和日文，就需要编写多达几万个字符。因此即使8位二进制数也无法实现。为此，将二进制数扩展到16位，最多可以编写216个字符，基本就可以满足需要了。

■Unicode宽字节字符集

Unicode字符集为16位，最多可以支持65536个字符。 Unicode字符串中的所有字符都是16位的（两个字节）。这样，它就能够对世界各国的书面文字中的所有字符进行编码，远远超过了单字节字符集的256个字符的数目。但Unicode并非尽善尽美。Unicode字符的字符串占用的内存比ASCII字符串大两倍。

这65536个字符可以分成不同的区域。表1-1 显示了这样的区域的一部分以及分配给这些区域的字符。

表1-1 区域字符

目前尚未分配的代码点大约还有29 000个，不过它们是保留供将来使用的。另外，大约有 6 0 0 0个代码点是保留供个人使用的。

■字符编码UTF-8

Unicode 统一了所有字符的编码，是一个 Character Set，也就是字符集，字符集只是给所有的字符一个唯一编号，但是却没有规定如何存储，一个编号为 65 的字符，只需要一个字节就可以存下，但是编号40657的字符需要两个字节的空间才可以装下，而更靠后的字符可能会需要三个甚至四个字节的空间。

这时，用什么规则存储 Unicode 字符就成了关键，我们可以规定，一个字符使用四个字节存储，也就是 32 位，这样就能涵盖现有 Unicode 包含的所有字符，这种编码方式叫做 UTF-32（UTF 是 UCS Transformation Format 的缩写）。UTF-32 的规则虽然简单，但是缺陷也很明显，假设使用 UTF-32 和 ASCII 分别对一个只有西文字母的文档编码，前者需要花费的空间是后者的四倍（ASCII 每个字符只需要一个字节存储）。

在存储和网络传输中，通常使用更为节省空间的变长编码方式 UTF-8，UTF-8 代表 8 位一组表示 Unicode 字符的格式，使用 1 - 4 个字节来表示字符。

UTF-8 的编码规则如下（U+ 后面的数字代表 Unicode 字符代码）：

U+ 0000 ~ U+ 007F: 0XXXXXXX

U+ 0080 ~ U+ 07FF: 110XXXXX 10XXXXXX

U+ 0800 ~ U+ FFFF: 1110XXXX 10XXXXXX 10XXXXXX

U+10000 ~ U+1FFFF: 11110XXX 10XXXXXX 10XXXXXX 10XXXXXX

可以看到，UTF-8 通过开头的标志位位数实现了变长。对于单字节字符，只占用一个字节，实现了向下兼容 ASCII，并且能和 UTF-32 一样，包含 Unicode 中的所有字符，又能有效减少存储传输过程中占用的空间。

当前Windows操作系统默认使用Unicode字符集。

1.4.2 C语言宽字符

由于本书采用C语言实现Windows程序，因此我们必须介绍一下C语言宽字符集函数。最早我们学习C语言时，使用的是ANSI C（美国国家标准程式设计语言——C），支持7位ASCII码字符。ANSI C 还支持多字节字符集，例如中文、日文和韩文版本 Windows 支持的字符集。然而，这些多字节字符集被当成单字节值的字符串。多字节字符集主要影响 C 语言运行库函数。相比之下，宽字符比正常字符宽，而且会引起一些编译问题。

宽字符不一定是 Unicode。Unicode 是一种可能的宽字符集。然而，因为本书的焦点是 Windows 而不是一个抽象的C语言实现，所以本书将把宽字符和 Unicode 作为同义词。

■ANSI字符集char数据类型

char c = 'A';

变量c需要一个字节来存储空间十六进制值0x41，表示ASCII码字母A。

再定义一个字符串指针：

char *p；

因为windows是32位系统，指针变量P需要4个字节的存储空间。

char *p = "Hello!";

字符串需要7个字节的空间存储，其中一个是字符串结尾的空字符。

还可以定义一个字符数组：

char a[10];

编译器保留10个字节的空间给这个数组。sizeof(a)表达式会返回10。

还可以写成：

char a[] = "Hello!";//初始化数组

■宽字符集char数据类型

使用Unicode宽字符并不会改变C语言中的字符数据类型。char类型继续代表1个字节的存储空间，而且sizeof(char)返回1。理论上来说，C语言中的一个字节可能长于8位，但是对于大多数人来说，一个字节就是8位宽。

C语言中的宽字符是基于wchar_t数据类型的。这个数据类型被定义在多个头文件中，包括WCHAR.H：

typedef usigned short wchar_t;

wchar_t数据类型和一个无符号短整型一样都是16位宽。

可以用下面的语句来定义一个包含单个宽字符的变量：

wchar_t c = 'A';

变量C是一个两个字节的值0X0041，这是Unicode字母A的代表。

由于Intel处理器存储多字节值时总是最低有效字节优先（小端存储模式），所以这些字节实际上在内存中式以0x41 ，0x00的顺序存储的。如果检查Unicode文本的内存存储，请务必记住这点。

wchar_t *p = L"Hello!";

大写字母L表示长整型，紧接左引号。这向编译器表明这个字符串将用宽字符存储，也就是说，每个字符占两个字节。指针变量p需要4个字节的存储空间，但这个字符串需要14个字节的存储空间。

wchar_t a[] = L"Hello!";

sizeof(a)同样返回14。

虽然看起来像是一个录入错误，但是引号之前的L非常重要，而且这两个字符之间绝对不能有空格。只有有了这个L，编译器才知道你想要字符串用用两个字节来存储一个字符。

wchar_t c = L'A';

单个字符而言，可以使用L前缀表示宽字符，也可以缺省，编译器会自动加0。

C语言标志库函数对应有ANSI字符集函数和宽字符集函数，详见下一小节中的表1-2。

1.4.3 Windows宽字符

■ANSI函数和UNICODE函数的兼容

在Windows中ANSI和UNICODE字符串操作分别提供了相应的函数，也提供了一套兼容两者的函数。比如：

举例

例1：

#ifdef UNICODE

#define _tcscpy wcscpy

#else

#define _tcscpy strcpy

#endif

例2：

#ifdef UNICODE

#define MessageBox MessageBoxW

#else

#define MessageBox MessageBoxA

#endif // !UNICODE

提示

1．Windows API函数定义的是Unicode函数，与此对应的ASCII函数是将ASCII字符转换为Unicode字符，然后再由Unicode函数实现。

2．Windows操作系统动态链接库中的函数名和动态链接库名为ASCII字符。

■Windows头文件的类型

WINDOWS.H头文件包含许多其他头文件，比如：

WINDEF.H头文件：基本数据类型的定义

WINNT.H头文件：负责处理基本的Unicode支持功能

WINNT.H头文件在开始位置包含了C的头文件CTYPE.H，CTYPE.H头文件中定义了wchar_t数据类型。而WINNT.H头文件中定义了两个新的数据类型CHAR和WCHAR：

typedef char CHAR;

typedef char WCHAR; //wc

CHAR和WCHAR是Windows推荐使用的数据类型，分别定义8位和16位的字符。WCHAR后面注释wc，是建议使用匈牙利标记法来说明这是一个基于WCHAR数据类型的变量，即这是一个宽字符。

接下来WINNT.H头文件定义了可用做8位字符串指针的6种数据类型和可用作const 8位字符串指针的4种数据类型。

typedef CHAR * PCHAR, * LPCH, * PCH, * NPSTR, * LPSTR, * PSTR ;

typedef CONST CHAR * LPCCH, * PCCH, * LPCSTR, * PCSTR ;

前缀N和L代表near和long，指16位windows系统中的两种大小不同的指针。但在win32中near和long指针则没有区别。

同样接下来WINNT.H头文件定义了可用做16位字符串指针的6种数据类型和可用作const 16位字符串指针的4种数据类型。

typedef WCHAR * PWCHAR, * LPWCH, * PWCH, * NWPSTR, * LPWSTR, * PWSTR ;

typedef CONST WCHAR * LPCWCH, * PCWCH, * LPCWSTR, * PCWSTR ;

这样我们就有了数据类型CHAR和WCHAR的各种指针。像TCHAR.H中一样，WINNT.H将TCHAR定义为一个通用的字符类型。如果标识符_UNICODE被定义了，则TCHAR和TCAHR的指针就被分别定义为WCHAR和指向WCHAR的指针。如果标识符UNICODE没有被定义，则TCHAR被定义为char类型或char类型的指针。

#ifdef UNICODE

typedef WCHAR TCHAR, * PTCHAR ;

typedef LPWSTR LPTCH, PTCH, PTSTR, LPTSTR ;

typedef LPCWSTR LPCTSTR ;

#else

typedef char TCHAR, * PTCHAR ;

typedef LPSTR LPTCH, PTCH, PTSTR, LPTSTR ;

typedef LPCSTR LPCTSTR ;

#endif

如果TCHAR已经在头文件中被定义了，WINNT.H和WCHAR.H头文件都能防止TCHAR数据类型被重复定义。WINNT.H头文件还定义了一个宏，它将L添加到一个字符串的第一个引号前。

#define __TEXT(quote) L##quote //UNICODE已定义

#define __TEXT(quote) quote //UNICODE未定义

而不管怎样，TEXT宏如下定义：

#define __TEXT(quote) __TEXT(quote)

这些定义可以让你在同一个程序中混合使用ASCII和Unicode字符串。

Windows NT从底层支持Unicode，意味着Windows NT内部使用16位字符的字符串。因为世界上还有许多地方不使用16位字符串，所以windows NT操作系统必须经常在内部转换字符串。在Windows NT上，既可以执行ASCII、UNICODE单写的程序，也可以执行为ASCII和Unicode混合编写的程序。其实是通过相关的API函数实现的。

■ Windows的字符串函数

Microsoft C包含了宽字符以及通用版的需要字符串参数的C语言运行库函数。不过，Windows复制了其中一部分C函数。

ILength = lstrlen (pString) ;

pString = lstrcpy (pString1, pString2) ;

pString = lstrcpyn (pString1, pString2, iCount) ;

pString = lstrcat (pString1, pString2) ;

iComp = lstrcmp (pString1, pString2) ;

iComp = lstrcmpi (pString1, pString2) ;

这些函数提供了与C运行库中对应的函数功能。当定义了UNICODE标识符时，这些函数就支持宽字符串，否则只接受常规字符串。

■在Windows中使用printf

遗憾的是在windows程序中不能使用printf函数，因为Windows不存在标准输入和标准输出的概念。但是在Windows程序中可以使用fprintf函数和sprintf函数。

函数原型：

int printf (const char * szFormat, ...) ;

int sprintf (char * szBuffer, const char * szFormat, ...) ;

sprintf函数并不是将格式化结果写到标准输出，而是将其存入szBuffer缓冲区。

printf ("The sum of %i and %i is %i", 5, 3, 5+3) ;

的功能等同于：

char szBuffer [100] ;

sprintf (szBuffer, "The sum of %i and %i is %i", 5, 3, 5+3) ;

puts (szBuffer) ;

【注意】缓冲区要足够的大。

sprintf函数还有一个变形函数vsprintf函数。

int sprintf (char * szBuffer, const char * szFormat, ...)

{

int iReturn ;

va_list pArgs ;

va_start (pArgs, szFormat) ;

iReturn = vsprintf (szBuffer, szFormat, pArgs) ;

va_end (pArgs) ;

return iReturn ;

}

参见C语言中可变参数的内容。

因为很多早期的windows程序使用了sprintf和vsprintf函数，所以windows API中增加了两个相似的函数wsprint和wvsprintf函数。

随着宽字符的引入，sprintf函数增加了许多，如下表：

表1-2 printf函数

在宽字符版的sprintf函数中，字符串缓冲区被定义为宽字符串。在所有的宽字符版的函数中，格式字符串必须是宽字符串。不过，确保传递给这些函数的其他字符串也是宽字符串则是你的责任。

■字符串处理函数常用函数对照表

表1-3 字符串处理函数常用函数对照表