9.4. Unicode
Description: Python from novice to pro
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## 9.4. Unicode

Unicode 是一个系统，用来表示世界上所有不同语言的字符。当 Python 解析一个 XML 文档时，所有的数据都是以unicode的形式保存在内存中的。

一会儿你就会了解，但首先，先看一些背景知识。

历史注解. 在 unicode 之前，对于每一种语言都存在独立的字符编码系统，每个系统都使用相同的数字(0-255)来表示这种语言的字符。一些语言 (像俄语) 对于如何表示相同的字符还有几种有冲突的标准；另一些语言 (像日语) 拥有太多的字符，需要多个字符集。在系统之间进行文档交流是困难的，因为对于一台计算机来说，没有方法可以识别出文档的作者使用了哪种编码模式；计算机看到的只是数字，并且这些数字可以表示不同的东西。接着考虑到试图将这些 (采用不同编码的) 文档存放到同一个地方 (比如在同一个数据库表中)；你需要在每段文本的旁边保存字符的编码，并且确保在传递文本的同时将编码也进行传递。接着考虑多语言文档，即在同一文档中使用了不同语言的字符。(比较有代表性的是使用转义符来进行模式切换；噗，我们处于俄语 koi8-r 模式，所以字符 241 表示这个；噗，现在我们处于 Mac 希腊语模式，所以字符 241 表示其它什么。等等。) 这些就是 unicode 被设计出来要解决的问题。

为了解决这些问题，unicode 用一个 2 字节数字表示每个字符，从 0 到 65535。[8] 每个 2 字节数字表示至少在一种世界语言中使用的一个唯一字符。(在多种语言中都使用的字符具有相同的数字码。) 这样就确保每个字符一个数字，并且每个数字一个字符。Unicode 数据永远不会模棱两可。

当然，仍然还存在着所有那些遗留的编码系统的情况。例如，7 位 ASCII，它可以将英文字符存诸为从 0 到 127 的数值。(65 是大写字母 “`A`”，97 是小写字母 “`a`”，等等。) 英语有着非常简单的字母表，所以它可以完全用 7 位 ASCII 来表示。像法语、西班牙语和德语之类的西欧语言都使用叫做 ISO-8859-1 的编码系统 (也叫做“latin-1”)，它使用 7 位 ASCII 字符表示从 0 到 127 的数字，但接着扩展到了 128-255 的范围来表示像 n 上带有一个波浪线(241)，和 u 上带有两个点(252)的字符。Unicode 在 0 到 127 上使用了同 7 位 ASCII 码一样的字符表，在 128 到 255上同 ISO-8859-1 一样，接着使用剩余的数字，256 到 65535，扩展到表示其它语言的字符。

在处理 unicode 数据时，在某些地方你可能需要将数据转换回这些遗留编码系统之一。例如，为了同其它一些计算机系统集成，这些系统期望它的数据使用一种特定的单字节编码模式，或将数据打印输出到一个不识别 unicode 的终端或打印机。或将数据保存到一个明确指定编码模式的 XML 文档中。

在了解这个注解之后，让我们回到 Python上来。

从 2.0 版开始，Python 整个语言都已经支持 unicode。XML 包使用 unicode 来保存所有解析了的 XML 数据，而且你可以在任何地方使用 unicode。

### 例 9.13. unicode 介绍

    >>> s = u'Dive in'
    >>> s
    u'Dive in'
    >>> print s
    Dive in

| 为了创建一个 unicode 字符串而不是通常的 ASCII 字符串，要在字符串前面加上字母 “`u`”。注意这个特殊的字符串没有任何非 ASCII 的字符。这样很好；unicode 是 ASCII 的一个超集 (一个非常大的超集)，所以任何正常的 ASCII 都可以以 unicode 形式保存起来。
| 在打印字符串时，Python 试图将字符串转换为你的默认编码，通常是 ASCII 。(过会儿有更详细的说明。) 因为组成这个 unicode 字符串的字符都是 ASCII 字符，打印结果与打印正常的 ASCII 字符串是一样的；转换是无缝的，而且如果你没有注意到 `s` 是一个 unicode 字符串的话，你永远也不会注意到两者之间的差别。

### 例 9.14. 存储非 ASCII 字符

    >>> s = u'La Pe\xf1a'
    >>> print s
    Traceback (innermost last):
      File "<interactive input>", line 1, in ?
    UnicodeError: ASCII encoding error: ordinal not in range(128)
    >>> print s.encode('latin-1')
    La Peña

| unicode 真正的优势，理所当然的是它保存非 ASCII 字符的能力，例如西班牙语的 “`ñ`”(`n` 上带有一个波浪线)。用来表示波浪线 n 的 unicode 字符编码是十六进制的 `0xf1` (十进制的241)，你可以像这样输入：`\xf1`。
| 还记得我说过 `print` 函数会尝试将 unicode 字符串转换为 ASCII 从而打印它吗？嗯，在这里将不会起作用，因为你的 unicode 字符串包含非 ASCII 字符，所以 Python 会引发 `UnicodeError` 异常。
| 这儿就是将 unicode 转换为其它编码模式起作用的地方。`s` 是一个 unicode 字符串，但 `print` 只能打印正常的字符串。为了解决这个问题，我们调用 `encode` 方法 (它可以用于每个 unicode 字符串) 将 unicode 字符串转换为指定编码模式的正常字符串。我们向此函数传入一个参数。在本例中，我们使用 `latin-1` (也叫 `iso-8859-1`)，它包括带波浪线的 n (然而缺省的 ASCII 编码模式不包括，因为它只包含数值从 0 到 127 的字符)。

还记得我说过：需要从一个 unicode 得到一个正常字符串时，Python 通常默认将 unicode 转换成 ASCII 吗？嗯，这个默认编码模式是一个可以定制的选项。

### 例 9.15. `sitecustomize.py`

    # sitecustomize.py
    # this file can be anywhere in your Python path,
    # but it usually goes in ${pythondir}/lib/site-packages/
    import sys
    sys.setdefaultencoding('iso-8859-1')

| `sitecustomize.py` 是一个特殊的脚本；Python 会在启动的时候导入它，所以在其中的任何代码都将自动运行。就像注解中提到的那样，它可以放在任何地方 (只要 `import` 能够找到它)，但是通常它位于 Python 的`lib` 目录的 `site-packages` 目录中。
| 嗯，`setdefaultencoding` 函数设置默认编码。Python 会在任何需要将 unicode 字符串自动转换为正规字符串的地方，使用这个编码模式。

### 例 9.16. 设置默认编码的效果

    >>> import sys
    >>> sys.getdefaultencoding()
    'iso-8859-1'
    >>> s = u'La Pe\xf1a'
    >>> print s
    La Peña

| 这个例子假设你已经按前一个例子中的改动对 `sitecustomize.py` 文件做了修改，并且已经重启了 Python。如果你的默认编码还是 `'ascii'`，可能你就没有正确设置 `sitecustomize.py` 文件，或者是没有重新启动 Python。默认的编码只能在 Python 启动的时候改变；之后就不能改变了。(由于一些我们现在不会仔细研究的古怪的编程技巧，你甚至不能在 Python 启动之后调用 `sys.setdefaultencoding` 函数。仔细研究 `site.py`，并搜索 “`setdefaultencoding`” 去发现为什么吧。)
| 现在默认的编码模式已经包含了你在字符串中使用的所有字符，Python 对字符串的自动强制转换和打印就不存在问题了。

### 例 9.17. 指定`.py`文件的编码

如果你打算在你的 Python 代码中保存非 ASCII 字符串，你需要在每个文件的顶端加入编码声明来指定每个 `.py` 文件的编码。这个声明定义了 `.py` 文件的编码为 UTF-8：

    #!/usr/bin/env python
    # -*- coding: UTF-8 -*-

现在，想想 XML 中的编码应该是怎样的呢？不错，每一个 XML 文档都有指定的编码。重复一下，ISO-8859-1 是西欧语言存放数据的流行编码方式。KOI8-R 是俄语流行的编码方式。编码――如果指定了的话――都在 XML 文档的首部。

### 例 9.18. `russiansample.xml`

    <?xml version="1.0" encoding="koi8-r"?>
    <preface>
    <title>Предисловие</title>
    </preface>

| 这是从一个真实的俄语 XML 文档中提取出来的示例；它就是这本书俄语翻译版的一部分。注意，编码 `koi8-r` 是在首部指定的。
| 这些是古代斯拉夫语的字符，就我所知，它们用来拼写俄语单词“Preface”。如果你在一个正常文本编辑器中打开这个文件，这些字符非常像乱码，因为它们使用了 `koi8-r` 编码模式进行编码，但是却以 `iso-8859-1` 编码模式进行显示。

### 例 9.19. 解析 `russiansample.xml`

    >>> from xml.dom import minidom
    >>> xmldoc = minidom.parse('russiansample.xml')
    >>> title = xmldoc.getElementsByTagName('title')[0].firstChild.data
    >>> title
    u'\u041f\u0440\u0435\u0434\u0438\u0441\u043b\u043e\u0432\u0438\u0435'
    >>> print title
    Traceback (innermost last):
      File "<interactive input>", line 1, in ?
    UnicodeError: ASCII encoding error: ordinal not in range(128)
    >>> convertedtitle = title.encode('koi8-r')
    >>> convertedtitle
    '\xf0\xd2\xc5\xc4\xc9\xd3\xcc\xcf\xd7\xc9\xc5'
    >>> print convertedtitle
    Предисловие

| 我假设在这里你将前一个例子以 `russiansample.xml` 为名保存在当前目录中。也出于完整性的考虑，我假设你已经删除了 `sitecustomize.py` 文件，将缺省编码改回到 `'ascii'`，或至少将 `setdefaultencoding` 一行注释起来了。
| 注意 `title` 标记 (现在在 `title` 变量中，上面那一长串 Python 函数我们暂且跳过，下一节再解释)――在 XML 文档的 `title` 元素中的文本数据是以 unicode 保存的。
| 直接打印 title 是不可能的，因为这个 unicode 字符串包含了非 ASCII 字符，所以 Python 不能把它转换为 ASCII，因为它无法理解。
| 但是，你能够显式地将它转换为 `koi8-r`，在本例中，我们得到一个 (正常，非 unicode) 单字节字符的字符串 (`f0`, `d2`, `c5`，等等)，它是初始unicode字符串中字符 `koi8-r` 编码的版本。
| 打印 `koi8-r` 编码的字符串有可能会在你的屏幕上显示为乱码，因为你的 Python IDE 将这些字符作为 `iso-8859-1` 的编码进行解析，而不是 `koi8-r` 编码。但是，至少它们能打印。 (并且，如果你仔细看，当在一个不支持 unicode 的文本编辑器中打开最初的 XML 文档时，会看到相同的乱码。Python 在解析 XML 文档时，将它从 `koi8-r` 转换到了unicode，你只不过是将它转换回来。)

总结一下，如果你以前从没有看到过 unicode，倒是有些唬人，但是在 Python 处理 unicode 数据真是非常容易。如果你的 XML 文档都是 7 位的 ASCII (像本章中的例子)，你差不多永远都不用考虑 unicode。Python 在进行解析时会将 XML 文档中的 ASCII 数据转换为 unicode，在任何需要的时候强制转换回为 ASCII，你甚至永远都不用注意。但是如果你要处理其它语言的数据，Python 已经准备好了。

### 进一步阅读

- Unicode.org 是 unicode 标准的主页，包含了一个简要的技术简介。
- Unicode 教程有更多关于如何使用 Python unicode 函数的例子，包括甚至在并不真的需要时如何将 unicode 强制转换为 ASCII。
- PEP 263 涉及了何时、如何在你的`.py`文件中定义字符编码的更多细节。

### Footnotes

[8] 这一点，很不幸仍然 过分简单了。现在 unicode 已经扩展用来处理古老的汉字、韩文和日文文本，它们有太多不同的字符，以至于 2 字节的 unicode 系统不能全部表示。但当前 Python 不支持超出范围的编码，并且我不知道是否有正在计划进行解决的项目。对不起，你已经到了我经验的极限了。