标签:
最近在考虑写一个可以跨平台的通用字符串类,首先需要搞定的就是编码转换问题。
vs默认保存代码文件,使用的是本地code(中文即GBK,日文即Shift-JIS),也可以使用带BOM的UTF-8。
gcc则是UTF-8,有无BOM均可(源代码的字符集可以由参数-finput-charset指定)。
那么源代码可以采用带BOM的UTF-8来保存。而windows下的unicode是UTF-16编码;linux则使用UTF-8或UTF-32。因此不论在哪种系统里,程序在处理字符串时都需要考虑UTF编码之间的相互转换。
下面直接贴出算法代码。算法上我借鉴了秦建辉(http://blog.csdn.net/jhqin)的UnicodeConverter,只是在外面增加了一些泛型处理,让使用相对简单。
核心算法(来自UnicodeConverter):
- namespace transform
- {
-
-
- inline static size_t utf(uint32 src, uint8* des)
- {
- if (src == 0) return 0;
-
- static const byte PREFIX[] = { 0x00, 0xC0, 0xE0, 0xF0, 0xF8, 0xFC };
- static const uint32 CODE_UP[] =
- {
- 0x80,
- 0x800,
- 0x10000,
- 0x200000,
- 0x4000000,
- 0x80000000
- };
-
- size_t i, len = sizeof(CODE_UP) / sizeof(uint32);
- for(i = 0; i < len; ++i)
- if (src < CODE_UP[i]) break;
-
- if (i == len) return 0;
-
- len = i + 1;
- if (des)
- {
- for(; i > 0; --i)
- {
- des[i] = static_cast<uint8>((src & 0x3F) | 0x80);
- src >>= 6;
- }
- des[0] = static_cast<uint8>(src | PREFIX[len - 1]);
- }
- return len;
- }
-
-
-
- inline static size_t utf(const uint8* src, uint32& des)
- {
- if (!src || (*src) == 0) return 0;
-
- uint8 b = *(src++);
-
- if (b < 0x80)
- {
- des = b;
- return 1;
- }
-
- if (b < 0xC0 || b > 0xFD) return 0;
-
- size_t len;
-
- if (b < 0xE0)
- {
- des = b & 0x1F;
- len = 2;
- }
- else
- if (b < 0xF0)
- {
- des = b & 0x0F;
- len = 3;
- }
- else
- if (b < 0xF8)
- {
- des = b & 0x07;
- len = 4;
- }
- else
- if (b < 0xFC)
- {
- des = b & 0x03;
- len = 5;
- }
- else
- {
- des = b & 0x01;
- len = 6;
- }
-
- size_t i = 1;
- for (; i < len; ++i)
- {
- b = *(src++);
- if (b < 0x80 || b > 0xBF) return 0;
- des = (des << 6) + (b & 0x3F);
- }
- return len;
- }
-
-
-
- inline static size_t utf(uint32 src, uint16* des)
- {
- if (src == 0) return 0;
-
- if (src <= 0xFFFF)
- {
- if (des) (*des) = static_cast<uint16>(src);
- return 1;
- }
- else
- if (src <= 0xEFFFF)
- {
- if (des)
- {
- des[0] = static_cast<uint16>(0xD800 + (src >> 10) - 0x40);
- des[1] = static_cast<uint16>(0xDC00 + (src & 0x03FF));
- }
- return 2;
- }
- return 0;
- }
-
-
-
- inline static size_t utf(const uint16* src, uint32& des)
- {
- if (!src || (*src) == 0) return 0;
-
- uint16 w1 = src[0];
- if (w1 >= 0xD800 && w1 <= 0xDFFF)
- {
- if (w1 < 0xDC00)
- {
- uint16 w2 = src[1];
- if (w2 >= 0xDC00 && w2 <= 0xDFFF)
- {
- des = (w2 & 0x03FF) + (((w1 & 0x03FF) + 0x40) << 10);
- return 2;
- }
- }
- return 0;
- }
- else
- {
- des = w1;
- return 1;
- }
- }
- }
上面这些算法都是针对单个字符的,并且是UTF-32和UTF-16/8之间的互转。
通过上面的算法,可以得到UTF-16和UTF-8之间的单字符转换算法:
- namespace transform
- {
-
-
- inline static size_t utf(uint16 src, uint8* des)
- {
-
- uint32 tmp;
- if (utf(&src, tmp) != 1) return 0;
-
- return utf(tmp, des);
- }
-
-
-
- inline static size_t utf(const uint8* src, uint16& des)
- {
-
- uint32 tmp;
- size_t len = utf(src, tmp);
- if (len == 0) return 0;
-
- if (utf(tmp, &des) != 1) return 0;
- return len;
- }
- }
同样,通过上面的单字符转换算法,可以得到整个字符串的转换算法:
- namespace transform
- {
-
-
- template <typename T>
- size_t utf(const uint32* src, T* des)
- {
- if (!src || (*src) == 0) return 0;
-
- size_t num = 0;
- for(; *src; ++src)
- {
- size_t len = utf(*src, des);
- if (len == 0) break;
- if (des) des += len;
- num += len;
- }
- if (des) (*des) = 0;
- return num;
- }
-
- template <typename T>
- size_t utf(const T* src, uint32* des)
- {
- if (!src || (*src) == 0) return 0;
-
- size_t num = 0;
- while(*src)
- {
- uint32 tmp;
- size_t len = utf(src, tmp);
- if (len == 0) break;
- if (des)
- {
- (*des) = tmp;
- ++des;
- }
- src += len;
- num += 1;
- }
- if (des) (*des) = 0;
- return num;
- }
-
- template <typename T, typename U>
- size_t utf(const T* src, U* des)
- {
- if (!src || (*src) == 0) return 0;
-
- size_t num = 0;
- while(*src)
- {
-
- uint32 tmp;
- size_t len = utf(src, tmp);
- if (len == 0) break;
- src += len;
-
- len = utf(tmp, des);
- if (len == 0) break;
- if (des) des += len;
- num += len;
- }
- if (des) (*des) = 0;
- return num;
- }
- }
有了这些之后,我们已经可以完整的做UTF-8/16/32之间的相互转换了,但是这些函数的使用仍然不是很方便。
比如我现在想把一个UTF-8字符串转换成一个wchar_t*字符串,我得这样写:
- const uint8* c = (uint8*)"こんにちわ、世界";
- size_t n = (sizeof(wchar_t) == 2) ?
- transform::utf(c, (uint16*)0) :
- transform::utf(c, (uint32*)0);
- wchar_t* s = new wchar_t[n];
- if (sizeof(wchar_t) == 2)
- transform::utf(c, (uint16*)s);
- else
- transform::utf(c, (uint32*)s);
这显然是一件很抽搐的事情,因为wchar_t在不同的操作系统(windows/linux)里有不同的sizeof长度。
上面的类型强制转换只是为了去适配合适的函数重载,当然我们也可以通过函数名来区分这些函数:比如分别叫utf8_to_utf32之类的。但是这改变不了写if-else来适配长度的问题。
显然这里可以通过泛型来让算法更好用。
首先,需要被抽离出来的就是参数的类型大小和类型本身的依赖关系:
- template <size_t X> struct utf_type;
- template <> struct utf_type<1> { typedef uint8 type_t; };
- template <> struct utf_type<2> { typedef uint16 type_t; };
- template <> struct utf_type<4> { typedef uint32 type_t; };
然后,实现一个简单的check算法,这样后面就可以利用SFINAE的技巧筛选出合适的算法函数:
- template <size_t X, typename T>
- struct check
- {
- static const bool value =
- ((sizeof(T) == sizeof(typename utf_type<X>::type_t)) && !is_pointer<T>::value);
- };
下面我们需要一个detail,即泛型适配的细节。从上面的算法函数参数中,我们可以很容易的观察出一些规律:
只要是由大向小转换(比如32->16,或16->8)的,其对外接口可以抽象成这两种形式:
- type_t utf(T src, U* des)
- type_t utf(const T* src, U* des)
而由小向大的转换,则是下面这两种形式:
- type_t utf(const T* src, U& des)
- type_t utf(const T* src, U* des)
再加上第二个指针参数是可以给一个默认值(空指针)的,因此适配的泛型类就可以写成这样:
- template <size_t X, size_t Y, bool = (X > Y), bool = (X != Y)>
- struct detail;
-
-
- template <size_t X, size_t Y>
- struct detail<X, Y, true, true>
- {
- typedef typename utf_type<X>::type_t src_t;
- typedef typename utf_type<Y>::type_t des_t;
-
- template <typename T, typename U>
- static typename enable_if<check<X, T>::value && check<Y, U>::value,
- size_t>::type_t utf(T src, U* des)
- {
- return transform::utf((src_t)(src), (des_t*)(des));
- }
-
- template <typename T>
- static typename enable_if<check<X, T>::value,
- size_t>::type_t utf(T src)
- {
- return transform::utf((src_t)(src), (des_t*)(0));
- }
-
- template <typename T, typename U>
- static typename enable_if<check<X, T>::value && check<Y, U>::value,
- size_t>::type_t utf(const T* src, U* des)
- {
- return transform::utf((const src_t*)(src), (des_t*)(des));
- }
-
- template <typename T>
- static typename enable_if<check<X, T>::value,
- size_t>::type_t utf(const T* src)
- {
- return transform::utf((src_t)(src), (des_t*)(0));
- }
- };
-
-
- template <size_t X, size_t Y>
- struct detail<X, Y, false, true>
- {
- typedef typename utf_type<X>::type_t src_t;
- typedef typename utf_type<Y>::type_t des_t;
-
- template <typename T, typename U>
- static typename enable_if<check<X, T>::value && check<Y, U>::value,
- size_t>::type_t utf(const T* src, U& des)
- {
- des_t tmp;
- size_t ret = transform::utf((const src_t*)(src), tmp);
- des = tmp;
- return ret;
- }
-
- template <typename T, typename U>
- static typename enable_if<check<X, T>::value && check<Y, U>::value,
- size_t>::type_t utf(const T* src, U* des)
- {
- return transform::utf((const src_t*)(src), (des_t*)(des));
- }
-
- template <typename T>
- static typename enable_if<check<X, T>::value,
- size_t>::type_t utf(const T* src)
- {
- return transform::utf((const src_t*)(src), (des_t*)(0));
- }
- };
最后的外敷类收尾就可以相当的简单:
- template <typename T, typename U>
- struct converter
- : detail<sizeof(T), sizeof(U)>
- {};
通过上面的detail,我们也可以很轻松的写出一个通过指定8、16这些数字,来控制选择哪些转换算法的外敷模板。
有了converter,同类型的需求(指UTF-8转wchar_t)就可以变得轻松愉快很多:
- const char* c = "こんにちわ、世界";
- wstring s;
- size_t n; wchar_t w;
- while (!!(n = converter<char, wchar_t>::utf(c, w)))
- {
- s.push_back(w);
- c += n;
- }
- FILE* fp = fopen("test_converter.txt", "wb");
- fwrite(s.c_str(), sizeof(wchar_t), s.length(), fp);
- fclose(fp);
上面这一小段代码是将一段UTF-8的文字逐字符转换为wchar_t,并一个个push_back到wstring里,最后把转换完毕的字符串输出到test_converter.txt里。
其实上面的泛型还是显得累赘了。为什么不直接在transform::utf上使用泛型参数呢?
一开始只想到上面那个方法,自然是由于惯性的想要手动指定如何转换编码的缘故,比如最开始的想法,是想做成类似这样的模板:utf<8, 32>(s1, s2),指定两个数字,来决定输入和输出的格式。
后来发现,直接指定字符串/字符的类型或许更加直接些。
现在回头再看看,其实转换所需要的字长(8、16、32)已经在参数的类型中指定了:8bits的char或byte类型肯定不会是用来存放UTF-32的嘛。。
所以只需要把上面核心算法的参数泛型化就可以了。这时代码就会写成下面这个样子:
- namespace transform
- {
- namespace private_
- {
- template <size_t X> struct utf_type;
- template <> struct utf_type<1> { typedef uint8 type_t; };
- template <> struct utf_type<2> { typedef uint16 type_t; };
- template <> struct utf_type<4> { typedef uint32 type_t; };
-
- template <typename T, size_t X>
- struct check
- {
- static const bool value =
- ((sizeof(T) == sizeof(typename utf_type<X>::type_t)) && !is_pointer<T>::value);
- }
- }
-
- using namespace transform::private_;
-
-
-
- template <typename T, typename U>
- typename enable_if<check<T, 4>::value && check<U, 1>::value,
- size_t>::type_t utf(T src, U* des)
- {
- if (src == 0) return 0;
-
- static const byte PREFIX[] = { 0x00, 0xC0, 0xE0, 0xF0, 0xF8, 0xFC };
- static const uint32 CODE_UP[] =
- {
- 0x80,
- 0x800,
- 0x10000,
- 0x200000,
- 0x4000000,
- 0x80000000
- };
-
- size_t i, len = sizeof(CODE_UP) / sizeof(uint32);
- for(i = 0; i < len; ++i)
- if (src < CODE_UP[i]) break;
-
- if (i == len) return 0;
-
- len = i + 1;
- if (des)
- {
- for(; i > 0; --i)
- {
- des[i] = static_cast<U>((src & 0x3F) | 0x80);
- src >>= 6;
- }
- des[0] = static_cast<U>(src | PREFIX[len - 1]);
- }
- return len;
- }
-
-
-
- template <typename T, typename U>
- typename enable_if<check<T, 1>::value && check<U, 4>::value,
- size_t>::type_t utf(const T* src, U& des)
- {
- if (!src || (*src) == 0) return 0;
-
- uint8 b = *(src++);
-
- if (b < 0x80)
- {
- des = b;
- return 1;
- }
-
- if (b < 0xC0 || b > 0xFD) return 0;
-
- size_t len;
-
- if (b < 0xE0)
- {
- des = b & 0x1F;
- len = 2;
- }
- else
- if (b < 0xF0)
- {
- des = b & 0x0F;
- len = 3;
- }
- else
- if (b < 0xF8)
- {
- des = b & 0x07;
- len = 4;
- }
- else
- if (b < 0xFC)
- {
- des = b & 0x03;
- len = 5;
- }
- else
- {
- des = b & 0x01;
- len = 6;
- }
-
- size_t i = 1;
- for (; i < len; ++i)
- {
- b = *(src++);
- if (b < 0x80 || b > 0xBF) return 0;
- des = (des << 6) + (b & 0x3F);
- }
- return len;
- }
-
-
-
- template <typename T, typename U>
- typename enable_if<check<T, 4>::value && check<U, 2>::value,
- size_t>::type_t utf(T src, U* des)
- {
- if (src == 0) return 0;
-
- if (src <= 0xFFFF)
- {
- if (des) (*des) = static_cast<U>(src);
- return 1;
- }
- else
- if (src <= 0xEFFFF)
- {
- if (des)
- {
- des[0] = static_cast<U>(0xD800 + (src >> 10) - 0x40);
- des[1] = static_cast<U>(0xDC00 + (src & 0x03FF));
- }
- return 2;
- }
- return 0;
- }
-
-
-
- template <typename T, typename U>
- typename enable_if<check<T, 2>::value && check<U, 4>::value,
- size_t>::type_t utf(const T* src, U& des)
- {
- if (!src || (*src) == 0) return 0;
-
- uint16 w1 = src[0];
- if (w1 >= 0xD800 && w1 <= 0xDFFF)
- {
- if (w1 < 0xDC00)
- {
- uint16 w2 = src[1];
- if (w2 >= 0xDC00 && w2 <= 0xDFFF)
- {
- des = (w2 & 0x03FF) + (((w1 & 0x03FF) + 0x40) << 10);
- return 2;
- }
- }
- return 0;
- }
- else
- {
- des = w1;
- return 1;
- }
- }
-
-
-
- template <typename T, typename U>
- typename enable_if<check<T, 2>::value && check<U, 1>::value,
- size_t>::type_t utf(T src, U* des)
- {
-
- uint32 tmp;
- if (utf(&src, tmp) != 1) return 0;
-
- return utf(tmp, des);
- }
-
-
-
- template <typename T, typename U>
- typename enable_if<check<T, 1>::value && check<U, 2>::value,
- size_t>::type_t utf(const T* src, U& des)
- {
-
- uint32 tmp;
- size_t len = utf(src, tmp);
- if (len == 0) return 0;
-
- if (utf(tmp, &des) != 1) return 0;
- return len;
- }
-
-
-
- template <typename T, typename U>
- typename enable_if<check<T, 4>::value && (check<U, 1>::value || check<U, 2>::value),
- size_t>::type_t utf(const T* src, U* des)
- {
- if (!src || (*src) == 0) return 0;
-
- size_t num = 0;
- for(; *src; ++src)
- {
- size_t len = utf(*src, des);
- if (len == 0) break;
- if (des) des += len;
- num += len;
- }
- if (des) (*des) = 0;
- return num;
- }
-
- template <typename T, typename U>
- typename enable_if<(check<T, 1>::value || check<T, 2>::value) && check<U, 4>::value,
- size_t>::type_t utf(const T* src, U* des)
- {
- if (!src || (*src) == 0) return 0;
-
- size_t num = 0;
- while(*src)
- {
- uint32 tmp;
- size_t len = utf(src, tmp);
- if (len == 0) break;
- if (des)
- {
- (*des) = tmp;
- ++des;
- }
- src += len;
- num += 1;
- }
- if (des) (*des) = 0;
- return num;
- }
-
- template <typename T, typename U>
- typename enable_if<(check<T, 1>::value && check<U, 2>::value) ||
- (check<T, 2>::value && check<U, 1>::value),
- size_t>::type_t utf(const T* src, U* des)
- {
- if (!src || (*src) == 0) return 0;
-
- size_t num = 0;
- while(*src)
- {
-
- uint32 tmp;
- size_t len = utf(src, tmp);
- if (len == 0) break;
- src += len;
-
- len = utf(tmp, des);
- if (len == 0) break;
- if (des) des += len;
- num += len;
- }
- if (des) (*des) = 0;
- return num;
- }
- }
这样用起来就更加简单了:
- const char* c = "你好世界";
- size_t n = nx::transform::utf(c, (wchar_t*)0);
完整代码请参考:
https://code.google.com/p/nixy/source/browse/trunk/nixycore/string/transform.h
更多内容请访问:http://darkc.at
http://blog.csdn.net/markl22222/article/details/19770505
UTF-8、UTF-16、UTF-32编码的相互转换
标签:
原文地址:http://www.cnblogs.com/findumars/p/5017765.html