c++汉字字符处理

问题：实现Apriori算法时的数据集为中文，所以需要用到汉字字符处理。现搜集整合如下。

#include 
void main(void){
 char str[100];
 printf("输入汉字：\n");
 scanf("%s",str);
 printf("%c%c  %c%c\n", str[0],str[1],str[2],str[3]); 
 printf("%s\n",str);
}

测试结果：

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转载1 关于C++中文字符的处理

一 引入问题

代码 wchar_t a3=L”中国”，编译时出错，出错信息为：数组越界。但wchar_t 是一个宽字节类型，数组a的大小应为6个字节，而两个汉字的的unicode码占4个字节，再加上一个结束符，最多6个字节，所以应该不会越界。难道是编译器出问题了？

二 解决引入问题所需的知识

       主要需两方面的知识
1. 字符尤其是汉字的编码，以及语言和工具的支持情况
2. vc/c++中MutiByte Charater Set 和 Wide Character Set有关内存分配的情况.

三 汉字的编码方式及在vc/c++中的处理

1.汉字编码方式的介绍

       对英文字符的处理，7位ASCII码字符集中的字符即可满足使用需求，且英文字符在计算机上的输入及输出也非常简单，因此，英文字符的输入、存储、内部处理和输出都可以只用同一个编码（如ASCII码）。
       而汉字是一种象形文字，字数极多（现代汉字中仅常用字就有六、七千个，总字数高达5万个以上），且字形复杂，每一个汉字都有”音、形、义”三要素，同音字、异体字也很多，这些都给汉字的的计算机处理带来了很大的困难。要在计算机中处理汉字，必须解决以下几个问题：首先是汉字的输入，即如何把结构复杂的方块汉字输入到计算机中去，这是汉字处理的关键；其次，汉字在计算机内如何表示和存储？如何与西文兼容？最后，如何将汉字的处理结果从计算机内输出？
       为此，必须将汉字代码化，即对汉字进行编码。对应于上述汉字处理过程中的输入、内部处理及输出这三个主要环节，流程如下：

Created with Raphaël 2.1.0输入输入码交换码内部码字形码输出

(1) 输入码
       作用是，利用它和现有的标准西文键盘结合来输入汉字。输入码也称为外码。主要归为四类：

• 数字编码
  数字编码是用等长的数字串为汉字逐一编号，以这个编号作为汉字的输入码。例如，区位码、电报码等都属于数字编码。

• 拼音码
  拼音码是以汉字的读音为基础的输入办法。

• 字形码
  字形码是以汉字的字形结构为基础的输入编码。例如，五笔字型码（王码）。

• 音形码
  音形码是兼顾汉字的读音和字形的输入编码。

(2) 交换码
       用于汉字外码和内部码的交换。交换码的国家标准代号为GB2312-8090。

(3) 内部码
       内部码是汉字在计算机内的基本表示形式，是计算机对汉字进行识别、存储、处理和传输所用的编码。内部码也是双字节编码，将国标码两个字节的最高位都置为”1”，即转换成汉字的内部码。

(4) 字形码
       字形码是表示汉字字形信息（汉字的结构、形状、笔划等）的编码，用来实现计算机对汉字的输出（显示、打印）。

2.vc中汉字的编码方式

       vc/c++正是采用了GB2312内部码作为汉字的编码方式,因此vc/c++中的各种输入输出方法，如cin/wcin,cout/wcout,scanf/wsanf,printf/wprintf…都是基于GB2312的，如果汉字的内码不是这种编码方式，那么利用上述各种方法就不会正确的解析汉字。

ASCII值	控制字符	ASCII值	控制字符	ASCII值	控制字符	ASCII值	控制字符
0	NUT	32	(space)	64	@	96	、
1	SOH	33	!	65	A	97	a
2	STX	34	“	66	B	98	b
3	ETX	35	#	67	C	99	c
4	EOT	36	$	68	D	100	d
5	ENQ	37	%	69	E	101	e
6	ACK	38	&	70	F	102	f
7	BEL	39	,	71	G	103	g
8	BS	40	(		72	H	104
9	HT	41		)	73	I	105
10	LF	42	*	74	J	106	j
11	VT	43	+	75	K	107	k
12	FF	44	,	76	L	108	l
13	CR	45	-	77	M	109	m
14	SO	46	.	78	N	110	n
15	SI	47	/	79	O	111	o
16	DLE	48	0	80	P	112	p
17	DCI	49	1	81	Q	113	q
18	DC2	50	2	82	R	114	r
19	DC3	51	3	83	S	115	s
20	DC4	52	4	84	T	116	t
21	NAK	53	5	85	U	117	u
22	SYN	54	6	86	V	118	v
23	TB	55	7	87	W	119	w
24	CAN	56	8	88	X	120	x
25	EM	57	9	89	Y	121	y
26	SUB	58	:	90	Z	122	z
27	ESC	59	;	91	[	123	{
28	FS	60	<	92	/	124
29	GS	61	=	93	]	125	}
30	RS	62	>	94	^	126	`
31	US	63	?	95	_	127	DEL

NUL空	VT 垂直制表	SYN 空转同步
STX 正文开始	CR 回车	CAN 作废
ETX 正文结束	SO 移位输出	EM 纸尽
EOY 传输结束	SI 移位输入	SUB 换置
ENQ 询问字符	DLE 空格	ESC 换码
ACK 承认	DC1 设备控制1	FS 文字分隔符
BEL 报警	DC2 设备控制2	GS 组分隔符
BS 退一格	DC3 设备控制3	RS 记录分隔符
HT 横向列表	DC4 设备控制4	US 单元分隔符
LF 换行	NAK 否定	DEL 删除

       仔细观察ASCII字符表，从第161个字符开始，后面的字符并不经常为用户所使用，负值也未使用。GB2312编码方式充分利用这一特性，将161-255（-95~-1）之间的数值空间作为汉字的标识码。既然255-161 = 94不能满足汉字容量的要求，就将每两个字符并在一块(即一个汉字占两个字节)，显然，94* 94 =8836基本上已经满足了常用汉字个数的要求。计算机处理字符时，当连续处理到两个大与160(或-95~-1)的字节时，就认为这两个字节存放了一个汉字字符。可以用下面的Demo程序来模拟vc/c++中输出汉字字符的过程。

    unsigned char input[50];
cin>>input;
    int flag=0;
     for(int i =0 ;i < 50 ;i++)
      {
         if(input[i] > 0xa0 && input[i] != 0)
          {
              if(flag == 1)
               {
                    cout<<"chinese character"<
                    flag = 0;
               }
              else
               {
                    flag++;//一字节，前四位识别，后四位确定并输出，见上一段if程序
               }
          }
         else if(input[i] == 0)
          {
              break;
          }
         else
          {
               cout<<"english character"<
               flag=0;
          }
}

输入：Hello中国 （“中国”对应的GB2312内码为：214 208，185 250）
输出：english character
english character
english character
english character
english character
chinese character
chinese character

       vc/c++中的英文字符仍然采用ASCII编码方式。可以设想，其他国家程序员利用vc/c++编写程序输入本国字符时，vc/c++则会采用该国的字符编码方式来处理这些字符。
        问题又产生了，韩国的vc/c++程序在中国的vc/c++上运行时，如果没有相应的内码库，则对韩语字符的显示有可能出现乱码。我个人猜测，vc安装程序中应该带有不同国家的内码库，这样一来肯定会占用很大的空间。如果所有的国家使用统一的编码方式，且所有的程序设计语言和开发工具都支持这种编码方式该多好！而现实中，确实已经有这种编码方式了，且许多新的语言也都支持这种编码方式，如Java、C#等，它就是下面的Unicode编码

3.新的内码标准—Unicode

       Unicode（统一码、万国码、单一码）是一种在计算机上使用的字符编码。它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。
       在Unicode 5.0.0版本中，已定义的码位只有238605个，分布在平面0、平面1、平面2、平面14、平面15、平面16。其中平面15和平面16上只是定义了两个各占65534个码位的专用区（Private Use Area），分别是0xF0000-0xFFFFD和0x100000-0x10FFFD。所谓专用区，就是保留给大家放自定义字符的区域，可以简写为PUA。
       平面0也有一个专用区：0xE000-0xF8FF，有6400个码位。平面0的0xD800-0xDFFF，共2048个码位，是一个被称作代理区（Surrogate）的特殊区域。代理区的目的用两个UTF-16字符表示BMP以外的字符。在介绍UTF-16编码时会介绍。
       如前所述在Unicode 5.0.0版本中，238605-65534*2-6400-2048=99089。余下的99089个已定义码位分布在平面0、平面1、平面2和平面14上，它们对应着Unicode定义的99089个字符，其中包括71226个汉字。平面0、平面1、平面2和平面14上分别定义了52080、3419、43253和337个字符。平面2的43253个字符都是汉字。平面0上定义了27973个汉字。
       在Unicode中：汉字“字”对应的数字是23383（十进制），十六进制表示为5B57。在Unicode中，我们有很多方式将数字23383表示成程序中的数据，包括：UTF-8、UTF-16、UTF-32。UTF是“Unicode Transformation Format”的缩写，可以翻译成Unicode字符集转换格式，即怎样将Unicode定义的数字转换成程序数据。
       例如，“汉字”对应的数字是0x6c49和0x5b57，而编码的程序数据是：

char     data_utf8[]={0xE6,0xB1,0x89,0xE5,0xAD,0x97};//UTF-8编码
char16_t data_utf16[]={0x6C49,0x5B57};        //UTF-16编码
char32_t data_utf32[]={0x00006C49,0x00005B57};//UTF-32编码

       这里用char、char16_t、char32_t分别表示无符号8位整数，无符号16位整数和无符号32位整数。UTF-8、UTF-16、UTF-32分别以char、char16_t、char32_t作为编码单位。（注： char16_t 和 char32_t 是 C++ 11 标准新增的关键字。如果你的编译器不支持 C++ 11 标准，请改用 unsigned short 和 unsigned long。）“汉字”的UTF-8编码需要6个字节。“汉字”的UTF-16编码需要两个char16_t，大小是4个字节。“汉字”的UTF-32编码需要两个char32_t，大小是8个字节。

       Unicode 编码系统可分为编码方式和实现方式两个层次。

• 编码方式(此文作于08年)
         Unicode 的编码方式与 ISO 10646 的通用字符集（Universal Character Set，UCS）概念相对应，目前的用于实用的 Unicode 版本对应于 UCS-2，使用16位的编码空间。也就是每个字符占用2个字节。这样理论上一共最多可以表示 216 个字符。基本满足各种语言的使用。实际上目前版本的 Unicode 尚未填充满这16位编码，保留了大量空间作为特殊使用或将来扩展。

• 实现方式
         Unicode 的实现方式不同于编码方式。
         目前的Unicode字符分为17组编排，0x0000 至 0x10FFFF，每组称为平面（Plane），而每平面拥有65536个码位，共1114112个。
         一个字符的 Unicode 编码是确定的。但是在实际传输过程中，由于不同系统平台的设计不一定一致，以及出于节省空间的目的，对 Unicode 编码的实现方式有所不同。
         Unicode 的实现方式称为Unicode转换格式（Unicode Translation Format，简称为 UTF）。如，UTF-8 编码，这是一种变长编码，它将基本7位ASCII字符仍用7位编码表示，占用一个字节（首位补0）。而遇到与其他 Unicode 字符混合的情况，将按一定算法转换，每个字符使用1-3个字节编码，并利用首位为0或1进行识别。
         Java与C#语言都是采用Unicode编码方式，在这两种语言中定义一个字符，在内存中存放的就是这个字符的两字节Unicode码。如下所示：
         char a=’我’; => 内存中存放的Unicode码为：25105

4.内码的相互转换

(1) vc中的实现方法
       利用Windows系统提供的API：::MultiByteToWideChar和::WideCharToMultiByte
::MultiByteToWideChar：实现当前码到Unicode码的转换；
::WideCharToMultiByte：实现Unicode码到当前码的转换；

(2) Java中的实现方法
       String vcString=new String(javaString.getBytes(“UTF-8”),”gb2312”);
       java的编码应该是UTF-8

(3) C#中的实现方法
       ??

四 vc中的MutiByte Charater Set 和 Wide Character Set

1.MultiByte Charater Set方式

       这种方式以按字节为单位存放字符，即如果一个字符码为两字节，则在内存中占两字节，字符码为一字节，就占一字节。例如，字符串“中国abc”的编码为：中(0xd6、0xd0)、国(0xb9、0xfa)、a(0x61)、b(0x62)、c(0x63)、\0(0x00)，就存为如下方式：

       对应的类型，方法有：char、scanf、printf、cin、cout …

2.Wide Character Set

       这种方式是以两字节为单位存放字符，即如果一个字符码为两字节，则在内存中占四字节，字符码为一字节，就占两字节。例如，字符串“中国abc”就存为如下方式：

       对应的类型，方法有：wchar_t、wscanf、wprintf、wcin、wcout …
       造成上面存储方式的根本原因在于，wchar_t类型其实是一个unsigned short 类型。如，存储上面字符串的数组的定义为：wchar_t buffer[8] 等价于unsigned short buffer[8].而所有以字母w开头的方法也都是以unsigned short类型,即两字节为单位来处理字符，因此，存储在wchar_t类型数组中的字符串无法用cout显示，只能用wcout方法来显示。
       由于Unicode码也是采用两个字节，因此Wide Character Set方式能够很好的支持Unicode码的存储，但是在vc的环境下要将一个Unicode码存入两字节而不是四字节内存中，必须通过上面的API函数::MultiByteToWideChar。首先，将当前的编码转换为Unicode码，然后，将每个字符的Unicode码放入每一个wchar_t类型的变量中。以下是一个实例代码：

char input[50];
cin>>input;
int size;
size=::MultiByteToWideChar(CP_ACP,0,input,strlen(input)+1,NULL,0);
if(size==0)
     return -1;
wchar_t *widebuff=new wchar_t[size];
::MultiByteToWideChar(CP_ACP,0,input,strlen(input)+1,widebuff,size);

输入：中国abc
Debug断点调试：
size==6

       数组widebuff[0-size]占12字节，存放了6个字符的Unicode码，码值为：
       中(0x4e2d) 国(0x56fd) a(0x0061) b(0x0062) c(0x0063) d(0x0000)
       这时，数组的大小size等于输入的字符个数加上一个结束符，符合我们的想象。

五 引入问题的错误分析

1. 没有理解编译器中的编码方式
          虽然vc/c++中汉字的编码占两个字节，但并不是Unicode码，是GB2312码。

2. 没有理解MutiByte Charater Set 和 Wide Character Set的存储原则；
          在vc/c++中，“中国”按char5来对待，而wchar_t a3实际上是三个unsigned short类型的变量，因此赋值时会越界。

转载2 C++读写汉字，C++处理中文字符

扩展1 unicode-ansi-utf-8-unicode-big-endian编码的区别

    2010年上传的文章，但是真的深入浅出，推荐。

扩展2 各种字符集编码

扩展3 Unicode 和 UTF-8 有何区别？（知乎）