C语言实现Unicode编码和UTF-8互转

C语言实现Unicode编码和UTF-8互转

Unicode编码与UTF系列编码是国际通用的字符编码方案，其中UTF-8最为常用。Unicode编码可以表示世界上所有的字符，但是它们采用的是不同的编码方式。在C语言中，我们需要进行Unicode编码和UTF-8编码的转换，本篇文章将介绍如何实现这两个编码之间的相互转换。

Unicode编码转UTF-8编码

首先，我们来看如何将Unicode编码转换成UTF-8编码。UTF-8编码使用1~4个字节来表示不同的字符，每一个字节都以“0”开头，其中第一个字节还包含了该字符所需的字节数信息。

下面是一个将Unicode编码转换成UTF-8编码的函数：

#include 
#include 

char *UnicodeToUTF8(wchar_t *src)
{
    char *result;
    unsigned long unicode;
    int count = 0, len = 0;

    while (src[count] != L'\0')
    {
        len++;
        count++;
    }

    result = (char *)malloc((len + 1) * sizeof(char));

    count = 0;
    while (src[count] != L'\0')
    {
        if (src[count] < 0x80)
        {
            result[len++] = (char)src[count++];
        }
        else if (src[count] < 0x800)
        {
            result[len++] = (char)(0xC0 | (src[count] >> 6));
            result[len++] = (char)(0x80 | (src[count] & 0x3F));
            count++;
        }
        else if (src[count] < 0x10000)
        {
            result[len++] = (char)(0xE0 | (src[count] >> 12));
            result[len++] = (char)(0x80 | ((src[count] >> 6) & 0x3F));
            result[len++] = (char)(0x80 | (src[count] & 0x3F));
            count++;
        }
        else if (src[count] < 0x110000)
        {
            result[len++] = (char)(0xF0 | (src[count] >> 18));
            result[len++] = (char)(0x80 | ((src[count] >> 12) & 0x3F));
            result[len++] = (char)(0x80 | ((src[count] >> 6) & 0x3F));
            result[len++] = (char)(0x80 | (src[count] & 0x3F));
            count++;
        }
        else
        {
            return NULL;
        }
    }

    result[len] = '\0';

    return result;
}

在此函数中，我们使用了Unicode的宽字符类型wchar_t，并将其转换成一个char类型的字符串。在转换过程中，对于每一个Unicode编码，我们都需要判断它需要用多少个字节来表示，这样才能正确地生成UTF-8编码。

对于小于0x80的字符（也就是ASCII字符），它只需要一个字节就够了；对于小于0x800的字符，它需要两个字节；对于小于0x10000的字符，它需要三个字节；对于小于0x110000的字符，它需要四个字节。

UTF-8编码转Unicode编码

接下来，我们来看如何将UTF-8编码转换成Unicode编码。UTF-8编码使用1~4个字节来表示不同的字符，每一个字节都以“0”开头，其中第一个字节还包含了该字符所需的字节数信息。

下面是一个将UTF-8编码转换成Unicode编码的函数：

#include 
#include 

wchar_t *UTF8ToUnicode(char *src)
{
    wchar_t *result;
    unsigned long unicode;
    int count = 0, len = 0;

    while (src[count] != '\0')
    {
        if ((src[count] & 0xE0) == 0xC0)
        {
            unicode = ((src[count] & 0x1F) << 6) | (src[count + 1] & 0x3F);
            count += 2;
        }
        else if ((src[count] & 0xF0) == 0xE0)
        {
            unicode = ((src[count] & 0x0F) << 12) | ((src[count + 1] & 0x3F) << 6) | (src[count + 2] & 0x3F);
            count += 3;
        }
        else if ((src[count] & 0xF8) == 0xF0)
        {
            unicode = ((src[count] & 0x07) << 18) | ((src[count + 1] & 0x3F) << 12) | ((src[count + 2] & 0x3F) << 6) | (src[count + 3] & 0x3F);
            count += 4;
        }
        else
        {
            return NULL;
        }

        len++;
    }

    result = (wchar_t *)malloc((len + 1) * sizeof(wchar_t));
    count = 0;

    while (*src != '\0')
    {
        if ((src[0] & 0xE0) == 0xC0)
        {
            unicode = ((src[0] & 0x1F) << 6) | (src[1] & 0x3F);
            src += 2;
        }
        else if ((src[0] & 0xF0) == 0xE0)
        {
            unicode = ((src[0] & 0x0F) << 12) | ((src[1] & 0x3F) << 6) | (src[2] & 0x3F);
            src += 3;
        }
        else if ((src[0] & 0xF8) == 0xF0)
        {
            unicode = ((src[0] & 0x07) << 18) | ((src[1] & 0x3F) << 12) | ((src[2] & 0x3F) << 6) | (src[3] & 0x3F);
            src += 4;
        }
        else
        {
            return NULL;
        }

        result[count++] = unicode;
    }

    result[count] = L'\0';

    return result;
}

在此函数中，我们首先根据UTF-8编码的字节数，将其转换成Unicode编码。对于一个需要用n个字节来表示的字符，它的第一个字节的前n个二进制位都是1，第n+1个二进制位为0。从第2个字节开始，前两个二进制位都是10。根据这些规则，我们可以逐个字节地解析出Unicode编码。

最后，我们将解析出的Unicode编码放入wchar_t类型的数组中，并且在数组末尾添加一个L’\0’字符，以表示数组的结束。

总结

在C语言中，我们可以通过一些简单的算法实现将Unicode编码和UTF-8编码互相转换。在实际开发中，我们通常会使用现有的库函数来进行这些转换，因为这些函数已经经过了测试和优化，可以更好地保证代码的稳定性和可靠性。不过，了解基本的算法和原理仍然是非常有益的，可以帮助我们更好地理解字符编码方案以及处理国际化问题。