ASCII码专题

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ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息互换标准代码）是一套基于拉丁字母的字符编码，共收录了 128 个字符，用一个字节就可以存储，它等同于国际标准 ISO/IEC 646。ASCII 规范于 1967 年第一次发布，最后一次更新是在 1986 年，它包含了 33 个控制字符（具有某些特殊功能但是无法显示的字符）和 95 个可显示字符。

ASCII码表

对控制字符的解释

ASCII 编码中第 0~31 个字符（开头的 32 个字符）以及第 127 个字符（最后一个字符）都是不可见的（无法显示），但是它们都具有一些特殊功能，所以称为控制字符（ Control Character）或者功能码（Function Code）。

这 33 个控制字符大都与通信、数据存储以及老式设备有关，有些在现代电脑中的含义已经改变了。

有些控制符需要一定的计算机功底才能理解，初学者可以跳过，选择容易的理解即可。

下面列出了部分控制字符的具体功能：

• NUL (0)

  NULL，空字符。空字符起初本意可以看作为 NOP（中文意为空操作，就是啥都不做的意思），此位置可以忽略一个字符。
  
  之所以有这个空字符，主要是用于计算机早期的记录信息的纸带，此处留个 NUL 字符，意思是先占这个位置，以待后用，比如你哪天想起来了，在这个位置在放一个别的啥字符之类的。
  
  后来呢，NUL 被用于C语言中，表示字符串的结束，当一个字符串中间出现 NUL 时，就意味着这个是一个字符串的结尾了。这样就方便按照自己需求去定义字符串，多长都行，当然只要你内存放得下，然后最后加一个\0，即空字符，意思是当前字符串到此结束。

• SOH (1)

  Start Of Heading，标题开始。如果信息沟通交流主要以命令和消息的形式的话，SOH 就可以用于标记每个消息的开始。
  
  1963年，最开始 ASCII 标准中，把此字符定义为 Start of Message，后来又改为现在的 Start Of Heading。
  
  现在，这个 SOH 常见于主从（master-slave）模式的 RS232 的通信中，一个主设备，以 SOH 开头，和从设备进行通信。这样方便从设备在数据传输出现错误的时候，在下一次通信之前，去实现重新同步（resynchronize）。如果没有一个清晰的类似于 SOH 这样的标记，去标记每个命令的起始或开头的话，那么重新同步，就很难实现了。

• STX (2) 和 ETX (3)

  STX 表示 Start Of Text，意思是“文本开始”；ETX 表示 End Of Text，意思是“文本结束”。
  
  通过某种通讯协议去传输的一个数据（包），称为一帧的话，常会包含一个帧头，包含了寻址信息，即你是要发给谁，要发送到目的地是哪里，其后跟着真正要发送的数据内容。
  
  而 STX，就用于标记这个数据内容的开始。接下来是要传输的数据，最后是 ETX，表明数据的结束。
  
  而中间具体传输的数据内容，ASCII 并没有去定义，它和你所用的传输协议有关。

  帧头		数据或文本内容
  SOH（表明帧头开始）	......（帧头信息，比如包含了目的地址，表明你发送给谁等等）	STX（表明数据开始）	......（真正要传输的数据）	ETX（表明数据结束

• BEL (7)

  BELl，响铃。在 ASCII 编码中，BEL 是个比较有意思的东西。BEL 用一个可以听得见的声音来吸引人们的注意，既可以用于计算机，也可以用于周边设备（比如打印机）。
  
  注意，BEL 不是声卡或者喇叭发出的声音，而是蜂鸣器发出的声音，主要用于报警，比如硬件出现故障时就会听到这个声音，有的计算机操作系统正常启动也会听到这个声音。蜂鸣器没有直接安装到主板上，而是需要连接到主板上的一种外设，现代很多计算机都不安装蜂鸣器了，即使输出 BEL 也听不到声音，这个时候 BEL 就没有任何作用了。

• BS (8)

  BackSpace，退格键。退格键的功能，随着时间变化，意义也变得不同了。
  
  退格键起初的意思是，在打印机和电传打字机上，往回移动一格光标，以起到强调该字符的作用。比如你想要打印一个 a，然后加上退格键后，就成了 aBS^。在机械类打字机上，此方法能够起到实际的强调字符的作用，但是对于后来的 CTR 下时期来说，就无法起到对应效果了。
  
  而现代所用的退格键，不仅仅表示光标往回移动了一格，同时也删除了移动后该位置的字符。

• HT (9)

  Horizontal Tab，水平制表符，相当于 Table/Tab 键。
  
  水平制表符的作用是用于布局，它控制输出设备前进到下一个表格去处理。而制表符 Table/Tab 的宽度也是灵活不固定的，只不过在多数设备上制表符 Tab 都预定义为 4 个空格的宽度。
  
  水平制表符 HT 不仅能减少数据输入者的工作量，对于格式化好的文字来说，还能够减少存储空间，因为一个Tab键，就代替了 4 个空格。

• LF (10)

  Line Feed，直译为“给打印机等喂一行”，也就是“换行”的意思。LF 是 ASCII 编码中常被误用的字符之一。
  
  LF 的最原始的含义是，移动打印机的头到下一行。而另外一个 ASCII 字符，CR（Carriage Return）才是将打印机的头移到最左边，即一行的开始（行首）。很多串口协议和 MS-DOS 及 Windows 操作系统，也都是这么实现的。
  
  而C语言和 Unix 操作系统将 LF 的含义重新定义为“新行”，即 LF 和 CR 的组合效果，也就是回车且换行的意思。
  
  从程序的角度出发，C语言和 Unix 对 LF 的定义显得更加自然，而 MS-DOS 的实现更接近于 LF 的本意。
  
  现在人们常将 LF 用做“新行（newline）”的功能，大多数文本编辑软件也都可以处理单个 LF 或者 CR/LF 的组合了。

• VT (11)

  Vertical Tab，垂直制表符。它类似于水平制表符 Tab，目的是为了减少布局中的工作，同时也减少了格式化字符时所需要存储字符的空间。VT 控制符用于跳到下一个标记行。
  
  说实话，还真没看到有些地方需要用 VT，因为一般在换行的时候都是用 LF 代替 VT 了。

• FF (12)

  Form Feed，换页。设计换页键，是用来控制打印机行为的。当打印机收到此键码的时候，打印机移动到下一页。
  
  不同的设备的终端对此控制符所表现的行为各不同，有些会清除屏幕，有些只是显示^L字符，有些只是新换一行而已。例如，Unix/Linux 下的 Bash Shell 和 Tcsh 就把 FF 看做是一个清空屏幕的命令。

• CR (13)

  Carriage return，回车，表示机器的滑动部分（或者底座）返回。
  
  CR 回车的原意是让打印头回到左边界，并没有移动到下一行的意思。随着时间的流逝，后来人们把 CR 的意思弄成了 Enter 键，用于示意输入完毕。
  
  在数据以屏幕显示的情况下，人们按下 Enter 的同时，也希望把光标移动到下一行，因此C语言和 Unix 重新定义了 CR 的含义，将其表示为移动到下一行。当输入 CR 时，系统也常常隐式地将其转换为LF。

• SO (14) 和 SI (15)

  SO，Shift Out，不用切换；SI，Shift In，启用切换。
  
  早在 1960s 年代，设计 ASCII 编码的美国人就已经想到了，ASCII 编码不仅仅能用于英文，也要能用于外文字符集，这很重要，定义 Shift In 和 Shift Out 正是考虑到了这点。
  
  最开始，其意为在西里尔语和拉丁语之间切换。西里尔语 ASCII（也即 KOI-7 编码）将 Shift 作为一个普通字符，而拉丁语 ASCII（也就是我们通常所说的 ASCII）用 Shift 去改变打印机的字体，它们完全是两种含义。
  
  在拉丁语 ASCII 中，SO 用于产生双倍宽度的字符（类似于全角），而用 SI 打印压缩的字体（类似于半角）。

• DLE (16)

  Data Link Escape，数据链路转义。
  
  有时候我们需要在通信过程中发送一些控制字符，但是总有一些情况下，这些控制字符被看成了普通的数据流，而没有起到对应的控制效果，ASCII 编码引入 DLE 来解决这类问题。
  
  如果数据流中检测到了 DLE，数据接收端会对数据流中接下来的字符另作处理。但是具体如何处理，ASCII 规范中并没有定义，只是弄了个 DLE 去打断正常的数据流，告诉接下来的数据要特殊对待。

• DC1 (17)

  Device Control 1，或者 XON – Transmission on。
  
  这个 ASCII 控制符尽管原先定义为 DC1， 但是现在常表示为 XON，用于串行通信中的软件流控制。其主要作用为，在通信被控制符 XOFF 中断之后，重新开始信息传输。
  
  用过串行终端的人应该还记得，当有时候数据出错了，按 Ctrl+Q（等价于XON）有时候可以起到重新传输的效果。这是因为，此 Ctrl+Q 键盘序列实际上就是产生 XON 控制符，它可以将那些由于终端或者主机方面，由于偶尔出现的错误的 XOFF 控制符而中断的通信解锁，使其正常通信。

• DC3 (19)

  Device Control 3，或者 XOFF（Transmission off，传输中断）。

  EM (25)

  End of Medium，已到介质末端，介质存储已满。
  
  EM 用于，当数据存储到达串行存储介质末尾的时候，就像磁带或磁头滚动到介质末尾一样。其用于表述数据的逻辑终点，即不必非要是物理上的达到数据载体的末尾。

• FS(28)

  File Separator，文件分隔符。FS 是个很有意思的控制字符，它可以让我们看到 1960s 年代的计算机是如何组织的。
  
  我们现在习惯于随机访问一些存储介质，比如 RAM、磁盘等，但是在设计 ASCII 编码的那个年代，大部分数据还是顺序的、串行的，而不是随机访问的。此处所说的串行，不仅仅指的是串行通信，还指的是顺序存储介质，比如穿孔卡片、纸带、磁带等。
  
  在串行通信的时代，设计这么一个用于表示文件分隔的控制字符，用于分割两个单独的文件，是一件很明智的事情。

• GS(29)

  Group Separator，分组符。
  
  ASCII 定义控制字符的原因之一就是考虑到了数据存储。
  
  大部分情况下，数据库的建立都和表有关，表包含了多条记录。同一个表中的所有记录属于同一类型，不同的表中的记录属于不同的类型。
  
  而分组符 GS 就是用来分隔串行数据存储系统中的不同的组。值得注意的是，当时还没有使用 Excel 表格，ASCII 时代的人把它叫做组。

• RS(30)

  Record Separator，记录分隔符，用于分隔一个组或表中的多条记录。

• US(31)

  Unit Separator，单元分隔符。
  
  在 ASCII 定义中，数据库中所存储的最小的数据项叫做单元（Unit）。而现在我们称其字段（Field）。单元分隔符 US 用于分割串行数据存储环境下的不同单元。
  
  现在的数据库实现都要求大部分类型都拥有固定的长度，尽管有时候可能用不到，但是对于每一个字段，却都要分配足够大的空间，用于存放最大可能的数据。
  
  这种做法的弊端就是占用了大量的存储空间，而 US 控制符允许字段具有可变的长度。在 1960s 年代，数据存储空间很有限，用 US 将不同单元分隔开，能节省很多空间。

• DEL (127)

  Delete，删除。
  
  有人也许会问，为何 ASCII 编码中其它控制字符的值都很小（即 0~31），而 DEL 的值却很大呢（为 127）？
  
  这是由于这个特殊的字符是为纸带而定义的。在那个年代，绝大多数的纸带都是用7个孔洞去编码数据的。而 127 这个值所对应的二进制值为111 1111（所有 7 个比特位都是1），将 DEL 用在现存的纸带上时，所有的洞就都被穿孔了，就把已经存在的数据都擦除掉了，就起到了删除的作用。

判断题：

C语言使用的就是 ASCII 编码，字符在存储时会转换成对应的 ASCII 码值，在读取时也是根据 ASCII 码找到对应的字符。（X）

答：C语言有时候使用 ASCII 编码，有时候却不是，而是使用后面两节中即将讲到的 GBK 编码和 Unicode 字符集。

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