C++ 字符编码的转换

前言

       这篇文章介绍了如何在最常见的编码方式（Unicode，UTF-8，ANSI）之间进行转换，结合代码实例，清晰明了，方便读者理解，例子也可以直接拿来使用。本文推荐给经常对文字字符串进行处理的程序员阅读，使其掌握字符转换的一些基本方法。C++的项目，字符编码是一个大坑，不同平台之间的编码往往不一样，如果不同编码格式用一套字符读取格式读取就会出现乱码。因此，一般都是转化成UTF-8这种平台通用，且支持性很好的编码格式。
       C++的项目，字符编码是一个大坑，不同平台之间的编码往往不一样，如果不同编码格式用一套字符读取格式读取就会出现乱码。因此，一般都是转化成UTF-8这种平台通用，且支持性很好的编码格式。
       Unicode、UTF-8的概念不做过多解释，这里说一下ANSI，我第一次看到这个名词，我看成了ASCII。被Mentor狠批一顿。
       ANSI是一种字符代码，为使计算机支持更多语言，通常使用 0x00 ~ 0x7F范围的1 个字节来表示 1 个英文字符。超出此范围使用0x80~0xFFFF来编码，即扩展的ASCII编码。
       不同的国家和地区制定了不同标准，由此产生了 GB2312、GBK、GB18030、Big5、Shift_JIS 等各自的编码标准。这些使用多个字节来代表一个字符的各种汉字延伸编码方式，称为 ANSI 编码。在简体中文Windows操作系统，ANSI 编码代表 GBK 编码；在繁体中文Windows操作系统，ANSI编码代表Big5；在日文Windows操作系统，ANSI 编码代表 Shift_JIS 编码。
       以上内容摘自百度百科，可以看出，ANSI和ASCII还是有关系的。ANSI也叫本地码。我们要做到能在Unicode、UTF-8、ANSI这三种编码格式中自由转换。
       在C++中，要怎么做呢？当然是用标准库的东西啦，C++11对国际化标准做得还是可以的，提供了这些接口，正如图中虚线所示，标准库没有提供UTF-8到ANSI的互相转化接口，但是我们可以自己封转接口，借用这条路（UTF-8 <=> Unicode <=> ANSI）来实现。
       因此，接下来就聊聊UTF8 <=> Unicode和Unicode <=> ANSI。

UTF8 <=> Unicode

       先看代码：

std::string UnicodeToUTF8(const std::wstring & wstr)
{
    std::string ret;
    try
    {
        std::wstring_convert< std::codecvt_utf8<wchar_t> > wcv;
        ret = wcv.to_bytes(wstr);
    }
    catch(const std::exception & e)
    {
        std::cerr << e.what() << std::endl;
    }
    return ret;
}

std::wstring UTF8ToUnicode(const std::string & str)
{
    std::wstring ret;
    try
    {
        std::wstring_convert< std::codecvt_utf8<wchar_t> > wcv;
        ret = wcv.from_bytes(str);
    }
    catch(const std::exception & e)
    {
        std::cerr << e.what() << std::endl;
    }
    return ret;
}

       UTF-8是多字节字符串（multibyte string），而Unicode是宽字符字符串（wchar_t string）。
       而C++11提供了wstring_convert这个类，这个类可以在wchar_t string和multibyte string之间来回转换；
       而codecvt_utf8可以提供UTF-8的编码规则。这个类在#include 中。有了wstring_convert提供宽字符字符串到多字节字符串的转化，而这个转换规则由codecvt_uft8提供。这样子就可以实现UTF8和Unicode的互相转换。
        从UTF8到Unicode调用成员函数wstring_convert::from_bytes；
        从Unicode到UTF8调用成员函数wstring_convert::to_bytes；

Unicode <=> ANSI

std::string UnicodeToANSI(const std::wstring & wstr)
{
    std::string ret;
    std::mbstate_t state = {};
    const wchar_t *src = wstr.data();
    size_t len = std::wcsrtombs(nullptr, &src, 0, &state);
    if(static_cast<size_t>(-1) != len)
    {
        std::unique_ptr< char [] > buff(new char[len + 1]);
        len = std::wcsrtombs(buff.get(), &src, len, &state);
        if(static_cast<size_t>(-1) != len)
        {
            ret.assign(buff.get(), len);
        }
    }
    return ret;
}

std::wstring ANSIToUnicode(const std::string & str)
{
    std::wstring ret;
    std::mbstate_t state = {};
    const char *src = str.data();
    size_t len = std::mbsrtowcs(nullptr, &src, 0, &state);
    if(static_cast<size_t>(-1) != len)
    {
        std::unique_ptr< wchar_t [] > buff(new wchar_t[len + 1]);
        len = std::mbsrtowcs(buff.get(), &src, len, &state);
        if(static_cast<size_t>(-1) != len)
        {
            ret.assign(buff.get(), len);
        }
    }
    return ret;
}

       标准库提供了wcsrtombs和mbsrtowcs这两个函数，当然C的标准库也提供了这两个函数。
       讲下wcsrtombs，这个函数把宽字符串转成多字节字符串。编码规则受地域的LC_CTYPE影响。因此这个函数可以用于本地码的转化（和本地的编码息息相关）。
       因此，有关于本地码的使用，在代码中要加上下列语句：
       setlocale(LC_CTYPE, “”);
       目的是让本地码生效，这条代码的作用就是让C++语言的Locale（地域）和本地的地域相同。在Linux下可以运行locale命令看看：

       可以看到，LC_CTYPE = en_US.UTF-8，这表示英文，英国，UTF-8编码，也就是说本地码就是这个。
       当然，你也可以在setlocale中指定一些编码规则，把wcsrtombs用于别的编码转化，但是，这里不推荐，因为setlocale是全局的，设置了这个就会影响其他地方的编码。wcsrtombs的四个参数分别代表什么意思呢？
       std::size_t wcsrtombs(char dst, const wchar_t** src, std::size_t len, std::mbstate_t ps);
       dst，转化后的结果存入dst指向的内存；
       src，待转化的字符串的指针的指针；
       len，dst指向内存的可用字节数；
       ps，转换的状态，一般默认初始化就好了；
       return type，转化后结果的长度，不包含\0。
       注意：如果dst == nullptr，这个时候wcstombs的返回值表示会有这么多字节的结果产生，因此，我们可以拿到这个返回值去新建一个数组来存储new char[len + 1]。所以，一般调用两次wcstombs。
       mbsrtowcs同理

UTF-8 <=> ANSI

       以Unicode为中介装换便是。

std::string UTF8ToANSI(const std::string & str)
{
    return UnicodeToANSI(UTF8ToUnicode(str));
}

std::string ANSIToUTF8(const std::string & str)
{
    return UnicodeToUTF8(ANSIToUnicode(str));
}

总结

       C++11的标准库还是挺强大的，虽然这么强大，但是很多特性还不了解，因此还是要多扩宽自己的视野，不然有好东西都不知道用，那就棒槌了。
       对了，在Linux下加上setlocale(LC_CTYPE, “”)后程序在命令行中可以正常显示，不加有可能不正常显示，原因是setlocale(LC_CTYPE, “”)也影响了cout，全局的嘛；而在CodeBlocks下不能正常显示，不知道为什么，但是调试的过程中，观察到了正常的结果；Visual Studio中没有做实验，不过应该没问题。