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ASCII编码,将英文存储到计算机

前面我们已经讲到,计算机是以二进制的形式来存储数据的,它只认识 0 和 1 两个数字,我们在屏幕上看到的文字,在存储之前都被转换成了二进制(0和1序列),在显示时也要根据二进制找到对应的字符。

可想而知,特定的文字必然对应着固定的二进制,否则在转换时将发生混乱。那么,怎样将文字与二进制对应起来呢?这就需要有一套规范,计算机公司和软件开发者都必须遵守,这样的一套规范就称为字符集(Character Set)或者字符编码(Character Encoding)
严格来说,字符集和字符编码不是一个概念,字符集定义了文字和二进制的对应关系,为字符分配了唯一的编号,而字符编码规定了如何将文字的编号存储到计算机中。我们暂时先不讨论这些细节,姑且认为它们是一个概念,本节中我也混用了这两个概念,未做区分。
字符集为每个字符分配一个唯一的编号,类似于学生的学号,通过编号就能够找到对应的字符。

可以将字符集理解成一个很大的表格,它列出了所有字符和二进制的对应关系,计算机显示文字或者存储文字,就是一个查表的过程。

在计算机逐步发展的过程中,先后出现了几十种甚至上百种字符集,有些还在使用,有些已经淹没在了历史的长河中,本节我们要讲解的是一种专门针对英文的字符集——ASCII编码

拉丁字母(开胃小菜)

在正式介绍 ASCII 编码之前,我们先来说说什么是拉丁字母。估计也有不少读者和我一样,对于拉丁字母、英文字母和汉语拼音中的字母的关系不是很清楚。

拉丁字母也叫罗马字母,它源自希腊字母,是当今世界上使用最广的字母系统。基本的拉丁字母就是我们经常见到的 ABCD 等26个英文字母。
拉丁字母、阿拉伯字母、斯拉夫字母(西里尔字母)被称为世界三大字母体系。
拉丁字母原先是欧洲人使用的,后来由于欧洲殖民主义,导致这套字母体系在全球范围内开始流行,美洲、非洲、澳洲、亚洲都没有逃过西方文化的影响。中国也是,我们现在使用的拼音其实就是拉丁字母,是不折不扣的舶来品。

后来,很多国家对 26 个基本的拉丁字母进行了扩展,以适应本地的语言文化。最常见的扩展方式就是加上变音符号,例如汉语拼音中的ü,就是在u的基础上加上两个小点演化而来;再如,áà就是在a的上面标上音调。

总起来说:
  • 基本拉丁字母就是 26 个英文字母;
  • 扩展拉丁字母就是在基本的 26 个英文字母的基础上添加变音符号、横线、斜线等演化而来,每个国家都不一样。

ASCII 编码

计算机是美国人发明的,他们首先要考虑的问题是,如何将二进制和英文字母(也就是拉丁文)对应起来。

当时,各个厂家或者公司都有自己的做法,编码规则并不统一,这给不同计算机之间的数据交换带来不小的麻烦。但是相对来说,能够得到普遍认可的有 IBM 发明的 EBCDIC 和此处要谈的 ASCII。

我们先说 ASCII。ASCII 是“American Standard Code for Information Interchange”的缩写,翻译过来是“美国信息交换标准代码”。看这个名字就知道,这套编码是美国人给自己设计的,他们并没有考虑欧洲那些扩展的拉丁字母,也没有考虑韩语和日语,我大中华几万个汉字更是不可能被重视。

但这也无可厚非,美国人自己发明的计算机,当然要先解决自己的问题

ASCII 的标准版本于 1967 年第一次发布,最后一次更新则是在 1986 年,迄今为止共收录了 128 个字符,包含了基本的拉丁字母(英文字母)、阿拉伯数字(也就是 1234567890)、标点符号(,.!等)、特殊符号(@#$%^&等)以及一些具有控制功能的字符(往往不会显示出来)。

在 ASCII 编码中,大写字母、小写字母和阿拉伯数字都是连续分布的(见下表),这给程序设计带来了很大的方便。例如要判断一个字符是否是大写字母,就可以判断该字符的 ASCII 编码值是否在 65~90 的范围内。

EBCDIC 编码正好相反,它的英文字母不是连续排列的,中间出现了多次断续,给编程带来了一些困难。现在连 IBM 自己也不使用 EBCDIC 了,转而使用更加优秀的 ASCII。

ASCII 编码已经成了计算机的通用标准,没有人再使用 EBCDIC 编码了,它已经消失在历史的长河中了。

ASCII 编码一览表

标准 ASCII 编码共收录了 128 个字符,其中包含了 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 编码一览表(淡黄色背景为控制字符,白色背景为可显示字符)
二进制 十进制 十六进制 字符/缩写 解释
00000000 0 00 NUL (NULL) 空字符
00000001 1 01 SOH (Start Of Headling) 标题开始
00000010 2 02 STX (Start Of Text) 正文开始
00000011 3 03 ETX (End Of Text) 正文结束
00000100 4 04 EOT (End Of Transmission) 传输结束
00000101 5 05 ENQ (Enquiry) 请求
00000110 6 06 ACK (Acknowledge) 回应/响应/收到通知
00000111 7 07 BEL (Bell) 响铃
00001000 8 08 BS (Backspace) 退格
00001001 9 09 HT (Horizontal Tab) 水平制表符
00001010 10 0A LF/NL(Line Feed/New Line) 换行键
00001011 11 0B VT (Vertical Tab) 垂直制表符
00001100 12 0C FF/NP (Form Feed/New Page) 换页键
00001101 13 0D CR (Carriage Return) 回车键
00001110 14 0E SO (Shift Out) 不用切换
00001111 15 0F SI (Shift In) 启用切换
00010000 16 10 DLE (Data Link Escape) 数据链路转义
00010001 17 11 DC1/XON
(Device Control 1/Transmission On)
设备控制1/传输开始
00010010 18 12 DC2 (Device Control 2) 设备控制2
00010011 19 13 DC3/XOFF
(Device Control 3/Transmission Off)
设备控制3/传输中断
00010100 20 14 DC4 (Device Control 4) 设备控制4
00010101 21 15 NAK (Negative Acknowledge) 无响应/非正常响应/拒绝接收
00010110 22 16 SYN (Synchronous Idle) 同步空闲
00010111 23 17 ETB (End of Transmission Block) 传输块结束/块传输终止
00011000 24 18 CAN (Cancel) 取消
00011001 25 19 EM (End of Medium) 已到介质末端/介质存储已满/介质中断
00011010 26 1A SUB (Substitute) 替补/替换
00011011 27 1B ESC (Escape) 逃离/取消
00011100 28 1C FS (File Separator) 文件分割符
00011101 29 1D GS (Group Separator) 组分隔符/分组符
00011110 30 1E RS (Record Separator) 记录分离符
00011111 31 1F US (Unit Separator) 单元分隔符
00100000 32 20 (Space) 空格
00100001 33 21 !  
00100010 34 22 "  
00100011 35 23 #  
00100100 36 24 $  
00100101 37 25 %  
00100110 38 26 &  
00100111 39 27 '  
00101000 40 28 (  
00101001 41 29 )  
00101010 42 2A *  
00101011 43 2B +  
00101100 44 2C ,  
00101101 45 2D -  
00101110 46 2E .  
00101111 47 2F /  
00110000 48 30 0  
00110001 49 31 1  
00110010 50 32 2  
00110011 51 33 3  
00110100 52 34 4  
00110101 53 35 5  
00110110 54 36 6  
00110111 55 37 7  
00111000 56 38 8  
00111001 57 39 9  
00111010 58 3A :  
00111011 59 3B ;  
00111100 60 3C <  
00111101 61 3D =  
00111110 62 3E >  
00111111 63 3F ?  
01000000 64 40 @  
01000001 65 41 A  
01000010 66 42 B  
01000011 67 43 C  
01000100 68 44 D  
01000101 69 45 E  
01000110 70 46 F  
01000111 71 47 G  
01001000 72 48 H  
01001001 73 49 I  
01001010 74 4A J  
01001011 75 4B K  
01001100 76 4C L  
01001101 77 4D M  
01001110 78 4E N  
01001111 79 4F O  
01010000 80 50 P  
01010001 81 51 Q  
01010010 82 52 R  
01010011 83 53 S  
01010100 84 54 T  
01010101 85 55 U  
01010110 86 56 V  
01010111 87 57 W  
01011000 88 58 X  
01011001 89 59 Y  
01011010 90 5A Z  
01011011 91 5B [  
01011100 92 5C \  
01011101 93 5D ]  
01011110 94 5E ^  
01011111 95 5F _  
01100000 96 60 `  
01100001 97 61 a  
01100010 98 62 b  
01100011 99 63 c  
01100100 100 64 d  
01100101 101 65 e  
01100110 102 66 f  
01100111 103 67 g  
01101000 104 68 h  
01101001 105 69 i  
01101010 106 6A j  
01101011 107 6B k  
01101100 108 6C l  
01101101 109 6D m  
01101110 110 6E n  
01101111 111 6F o  
01110000 112 70 p  
01110001 113 71 q  
01110010 114 72 r  
01110011 115 73 s  
01110100 116 74 t  
01110101 117 75 u  
01110110 118 76 v  
01110111 119 77 w  
01111000 120 78 x  
01111001 121 79 y  
01111010 122 7A z  
01111011 123 7B {  
01111100 124 7C |  
01111101 125 7D }  
01111110 126 7E ~  
01111111 127 7F DEL (Delete) 删除

上表列出的是标准的 ASCII 编码,它共收录了 128 个字符,用一个字节中较低的 7 个比特位(Bit)足以表示(27 = 128),所以还会空闲下一个比特位,它就被浪费了。

如果您还想了解每个控制字符的含义,请转到:完整的ASCII码对照表以及各个字符的解释

ASCII 编码和C语言

稍微有点C语言基本功的读者可能认为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。这句话是错误的,严格来说,你可能被大学老师和C语言教材给误导了。

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,我们将在《C语言到底使用什么编码?谁说C语言使用ASCII码,真是荒谬!》一节中展开讲解。

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