UTF-8 (от англ. Unicode Transformation Format, 8-bit — «формат преобразования Юникода, 8-бит») — распространённый стандарт кодирования символов , позволяющий более компактно хранить и передавать символы Юникода , используя переменное количество байт (от 1 до 4), и обеспечивающий полную обратную совместимость с 7-битной кодировкой ASCII . Стандарт UTF-8 официально закреплён в документах и ISO/IEC 10646 Annex D.

Кодировка UTF-8 сейчас является доминирующей в веб-пространстве. Она также нашла широкое применение в UNIX-подобных операционных системах .

Формат UTF-8 был разработан 2 сентября 1992 года Кеном Томпсоном и Робом Пайком , и реализован в Plan 9 . Идентификатор кодировки в Windows — 65001 .

UTF-8, по сравнению с UTF-16 , наибольший выигрыш в компактности даёт для текстов на латинице , поскольку латинские буквы без диакритических знаков , цифры и наиболее распространённые знаки препинания кодируются в UTF-8 лишь одним байтом, и коды этих символов соответствуют их кодам в ASCII .

Алгоритм кодирования

Алгоритм кодирования в UTF-8 стандартизирован в RFC 3629 и состоит из 3 этапов:

1. Определить количество октетов ( байтов ), требуемых для кодирования символа. Номер символа берётся из стандарта Юникода.

Для символов Юникода с номерами от U+0000 до U+007F (занимающими один байт c нулём в старшем бите) кодировка UTF-8 полностью соответствует 7-битной кодировке US-ASCII.

2. Установить старшие биты первого октета в соответствии с необходимым количеством октетов, определённом на первом этапе:

• 0xxxxxxx — если для кодирования потребуется один октет;
• 110xxxxx — если для кодирования потребуется два октета;
• 1110xxxx — если для кодирования потребуется три октета;
• 11110xxx — если для кодирования потребуется четыре октета.

Если для кодирования требуется больше одного октета, то в октетах 2-4 два старших бита всегда устанавливаются равными 10 ₂ (10xxxxxx). Это позволяет легко отличать первый октет в потоке, потому что его старшие биты никогда не равны 10 ₂ .

3. Установить значащие биты октетов в соответствии с номером символа Юникода , выраженном в двоичном виде. Начать заполнение с младших битов номера символа, поставив их в младшие биты последнего октета, продолжить справа налево до первого октета. Свободные биты первого октета, оставшиеся незадействованными, заполнить нулями.

Примеры кодирования

Маркер UTF-8

Для указания, что файл или поток содержит символы Юникода, в начале файла или потока может быть вставлен маркер последовательности байтов ( англ. Byte order mark, BOM ), который в случае кодирования в UTF-8 принимает форму трёх байтов: EF BB BF 16 .

Пятый и шестой байты

Изначально кодировка UTF-8 допускала использование до шести байтов для кодирования одного символа, однако в ноябре 2003 года стандарт запретил использование пятого и шестого байтов, а диапазон кодируемых символов был ограничен символом U+10FFFF . Это было сделано для обеспечения совместимости с UTF-16.

Возможные ошибки декодирования

Не всякая последовательность байтов является допустимой. Декодер UTF-8 должен понимать и адекватно обрабатывать такие ошибки:

• Недопустимый байт.
• Байт продолжения (10xxxxxx) без начального байта.
• Отсутствие нужного количества байтов продолжения 10xxxxxx — например, двух после 1110xxxx).
• Строка обрывается посреди символа.
• Неэкономное кодирование — например, кодирование символа тремя байтами, когда можно двумя. (Существует нестандартный вариант UTF-8, который кодирует символ с кодом 0 как 1100.0000 1000.0000, отличая его от символа конца строки 0000.0000.)
• Последовательность байтов, декодирующаяся в недопустимую кодовую позицию (например символы суррогатных пар UTF-16 ).

Примечания

Ссылки