UTF-16 - 維基百科，自由的百科全書

以下的例子有四個字元：「朱」（U+6731）、半形逗號（U+002C）、「聿」（U+807F）、「𪚥」（U+2A6A5）。

使用UTF-16編碼的例子. 編碼名稱, 編碼次序, 編碼. BOM, 朱, ,, 聿 ... UTF-16 維基百科，自由的百科全書 跳至導覽 跳至搜尋 注意：本頁面含有Unihan新版漢字：「𪚥、𤭢」。

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UTF-16是Unicode字元編碼五層次模型的第三層：字元編碼表（CharacterEncodingForm，也稱為"storageformat"）的一種實現方式。

即把Unicode字元集的抽象碼位對映為16位元長的整數（即碼元）的序列，用於資料儲存或傳遞。

Unicode字元的碼位，需要1個或者2個16位元長的碼元來表示，因此這是一個變長表示。

UTF是"Unicode/UCSTransformationFormat"的首字母縮寫，即把Unicode字元轉換為某種格式之意。

UTF-16正式定義於ISO/IEC10646-1的附錄C，而RFC2781也定義了相似的做法。

目次 1UTF-16描述 1.1從U+0000至U+D7FF以及從U+E000至U+FFFF的碼位 1.2從U+10000到U+10FFFF的碼位 1.3從U+D800到U+DFFF的碼位 1.4範例： 1.5範例：UTF-16編碼程序 2UTF-16的編碼模式 3UTF-16與UCS-2的關係 3.1MicrosoftWindows作業系統內核對Unicode的支持 4參考文獻 5外部連結 UTF-16描述[編輯] Unicode的編碼空間從U+0000到U+10FFFF，共有1,112,064個碼位（codepoint）可用來對映字元。

Unicode的編碼空間可以劃分為17個平面（plane），每個平面包含216（65,536）個碼位。

17個平面的碼位可表示為從U+xx0000到U+xxFFFF，其中xx表示十六進位值從0016到1016，共計17個平面。

第一個平面稱為基本多語言平面（BasicMultilingualPlane,BMP），或稱第零平面（Plane0），其他平面稱為輔助平面（SupplementaryPlanes）。

基本多語言平面內，從U+D800到U+DFFF之間的碼位區段是永久保留不對映到Unicode字元。

UTF-16就利用保留下來的0xD800-0xDFFF區段的碼位來對輔助平面的字元的碼位進行編碼。

從U+0000至U+D7FF以及從U+E000至U+FFFF的碼位[編輯] 第一個Unicode平面（碼位從U+0000至U+FFFF）包含了最常用的字元。

該平面被稱為基本多語言平面，縮寫為BMP（BasicMultilingualPlane，BMP）。

UTF-16與UCS-2編碼這個範圍內的碼位為16位元長的單個碼元，數值等價於對應的碼位。

BMP中的這些碼位是僅有的可以在UCS-2中表示的碼位。

從U+10000到U+10FFFF的碼位[編輯] 輔助平面（SupplementaryPlanes）中的碼位，在UTF-16中被編碼為一對16位元長的碼元（即32位元，4位元組），稱作代理對（SurrogatePair），具體方法是： UTF-16解碼 lead\trail DC00 DC01    …    DFFF D800 10000 10001 … 103FF D801 10400 10401 … 107FF   ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ DBFF 10FC00 10FC01 … 10FFFF 碼位減去0x10000，得到的值的範圍為20位元長的0...0xFFFFF。

高位的10位元的值（值的範圍為0...0x3FF）被加上0xD800得到第一個碼元或稱作高位代理（highsurrogate），值的範圍是0xD800...0xDBFF。

由於高位代理比低位代理的值要小，所以為了避免混淆使用，Unicode標準現在稱高位代理為前導代理（leadsurrogates）。

低位的10位元的值（值的範圍也是0...0x3FF）被加上0xDC00得到第二個碼元或稱作低位代理（lowsurrogate），現在值的範圍是0xDC00...0xDFFF。

由於低位代理比高位代理的值要大，所以為了避免混淆使用，Unicode標準現在稱低位代理為後尾代理（trailsurrogates）。

上述演算法可理解為：輔助平面中的碼位從U+10000到U+10FFFF，共計FFFFF個，即220=1,048,576個，需要20位來表示。

如果用兩個16位元長的整陣列成的序列來表示，第一個整數（稱為前導代理）要容納上述20位的前10位，第二個整數（稱為後尾代理）容納上述20位的後10位。

還要能根據16位元整數的值直接判明屬於前導整數代理的值的範圍（210=1024)，還是後尾整數代理的值的範圍（也是210=1024）。

因此，需要在基本多語言平面中保留不對應於Unicode字元的2048個碼位，就足以容納前導代理與後尾代理所需要的編碼空間。

這對於基本多語言平面總計65536個碼位來說，僅占3.125%。

由於前導代理、後尾代理、BMP中的有效字元的碼位，三者互不重疊，搜尋是簡單的：一個字元編碼的一部分不可能與另一個字元編碼的不同部分相重疊。

這意味著UTF-16是自同步（self-synchronizing）的：可以通過僅檢查一個碼元來判定給定字元的下一個字元的起始碼元。

UTF-8也有類似優點，但許多早期的編碼模式就不是這樣，必須從頭開始分析文字才能確定不同字元的碼元的邊界。

由於最常有的字元都在基本多文種平面中，許多軟體處理代理對的部分往往得不到充分的測試。

這導致了一些長期的bug與潛在安全漏洞，它們甚至存在於廣為流行且評價頗高的應用軟體中[1]。

從U+D800到U+DFFF的碼位[編輯] Unicode標準規定U+D800...U+DFFF的值不對應於任何字元。

但是在使用UCS-2的時代，U+D800...U+DFFF內的值被占用，用於某些字元的對映。

但只要不構成代理對，許多UTF-16編碼解碼還是能把這些不符合Unicode標準的字元對映正確的辨識、轉換成合規的碼元[2]。

按照Unicode標準，這種碼元序列本來應算作編碼錯誤。

範例：[編輯] 以U+10437編碼（𐐷）為例: 0x10437減去0x10000，結果為0x00437，二進位為00000000010000110111 分割它的上10位值和下10位值（使用二進位）：0000000001和0000110111 添加0xD800到上值，以形成高位：0xD800+0x0001=0xD801 添加0xDC00到下值，以形成低位：0xDC00+0x0037=0xDC37 下表總結了一起範例的轉換過程，顏色指示碼點位如何分布在所述的UTF-16中。

由UTF-16編碼過程中加入附加位的以黑色顯示。

字元 普通二進位 UTF-16二進位 UTF-16十六進位字元代碼 UTF-16BE十六進位位元組 UTF-16LE十六進位位元組 $ U+0024 0000000000100100 0000000000100100 0024 0024 2400 € U+20AC 0010000010101100 0010000010101100 20AC 20AC AC20 𐐷 U+10437 00010000010000110111 11011000000000011101110000110111 D801DC37 D801DC37 01D837DC 𤭢 U+24B62 00100100101101100010 11011000010100101101111101100010 D852DF62 D852DF62 52D862DF 範例：UTF-16編碼程式[編輯] 假設要將U+64321（16進位）轉成UTF-16編碼。

因為它超過U+FFFF，所以他必須編譯成32位元（4個byte）的格式，如下所示： V=0x64321 Vx=V-0x10000 =0x54321 =01010100001100100001 Vh=0101010000//Vx的高位部份的10bits Vl=1100100001//Vx的低位部份的10bits w1=0xD800//結果的前16位元初始值 w2=0xDC00//結果的後16位元初始值 w1=w1|Vh =1101100000000000 |0101010000 =1101100101010000 =0xD950 w2=w2|Vl =1101110000000000 |1100100001 =1101111100100001 =0xDF21 所以這個字U+64321最後正確的UTF-16編碼應該是： 0xD9500xDF21 而在小尾序中最後的編碼應該是： 0x50D90x21DF 因為這個字超過U+FFFF所以無法用UCS-2的格式編碼。

16進制編碼範圍 UTF-16表示方法（二進制） 10進制碼範圍 位元組數量 U+0000-U+FFFF xxxxxxxxxxxxxxxx-yyyyyyyyyyyyyyyy 0-65535 2 U+10000-U+10FFFF 110110yyyyyyyyyy-110111xxxxxxxxxx 65536-1114111 4 UTF-16比起UTF-8，好處在於大部分字元都以固定長度的位元組（2位元組）儲存，但UTF-16卻無法相容於ASCII編碼。

UTF-16的編碼模式[編輯] UTF-16的大尾序和小尾序儲存形式都在用。

一般來說，以Macintosh製作或儲存的文字使用大尾序格式，以Microsoft或Linux製作或儲存的文字使用小尾序格式。

為了弄清楚UTF-16檔案的大小尾序，在UTF-16檔案的開首，都會放置一個U+FEFF字元作為ByteOrderMark（UTF-16LE以FFFE代表，UTF-16BE以FEFF代表），以顯示這個文字檔案是以UTF-16編碼，其中U+FEFF字元在UNICODE中代表的意義是ZEROWIDTHNO-BREAKSPACE，顧名思義，它是個沒有寬度也沒有斷字的空白。

以下的例子有四個字元：「朱」（U+6731）、半形逗號（U+002C）、「聿」（U+807F）、「𪚥」（U+2A6A5）。

使用UTF-16編碼的例子 編碼名稱 編碼次序 編碼 BOM 朱 , 聿 𪚥 UTF-16LE 小尾序，不含BOM 3167 2C00 7F80 69D8A5DE UTF-16BE 大尾序，不含BOM 6731 002C 807F D869DEA5 UTF-16LE 小尾序，包含BOM FFFE 3167 2C00 7F80 69D8A5DE UTF-16BE 大尾序，包含BOM FEFF 6731 002C 807F D869DEA5 UTF-16與UCS-2的關係[編輯] UTF-16可看成是UCS-2的父集。

在沒有輔助平面字元（surrogatecodepoints）前，UTF-16與UCS-2所指的是同一的意思。

但當引入輔助平面字元後，就稱為UTF-16了。

現在若有軟體聲稱自己支援UCS-2編碼，那其實是暗指它不能支援在UTF-16中超過2位元組的字集。

對於小於0x10000的UCS碼，UTF-16編碼就等於UCS碼。

MicrosoftWindows作業系統核心對Unicode的支援[編輯] Windows作業系統核心中的字元表示為UTF-16小尾序，可以正確處理、顯示以4位元組儲存的字元。

但是WindowsAPI實際上僅能正確處理UCS-2字元，即僅以2位元組儲存的，碼位小於U+FFFF的Unicode字元。

其根源是MicrosoftC++語言把wchar_t資料類型定義為16位元的unsignedshort，這就與一個wchar_t型變數對應一個寬字元、可以儲存一個Unicode字元的規定相矛盾。

相反，Linux平台的GCC編譯器規定一個wchar_t是4位元組長度，可以儲存一個UTF-32字元，寧可浪費了很大的儲存空間。

下例執行於Windows平台的C++程式可說明此點： //此源文件在Windows平台上必须保存为Unicode格式（即UTF-16小尾） //因为包含的汉字“𪚥”，不能在简体中文版Windows默认的代码页936（即GBK）中表示 //该汉字在UTF-16小尾序中用4个字节表示 //Windows操作系统能正确显示这样的在UTF-16需用4字节表示的字符 //但是WindowsAPI不能正确处理这样的在UTF-16需用4字节表示的字符，把它判定为2个UCS-2字符 #include intmain() { constwchar_tlwc[]=L"𪚥"; MessageBoxW(NULL,lwc,lwc,MB_OK); inti=wcslen(lwc); printf("%d\n",i); intj=lstrlenW(lwc); printf("%d\n",j); return0; } Windows9x系統的API僅支援ANSI字元集，只支援部分的UCS-2轉換。

1996年發布的WindowsNT4.0的API支援UCS-2。

Windows2000開始，Windows系統API開始支援UTF-16，並支援SurrogatePair；但許多系統控制項比如文字方塊和label等還不支援surrogatepair表示的字元，會顯示成兩個字元。

Windows7及更新的系統已經良好地支援了UTF-16，包括SurrogatePair。

WindowsAPI支援在UTF-16LE（wchar_t類型）與UTF-8（頁碼CP_UTF8）之間的轉碼。

例如： #include intmain(){ chara1[128],a2[128]={"Hello"}; wchar_tw=L'页'; intn1,n2=5; wchar_tw1[128]; intm1=0; n1=WideCharToMultiByte(CP_UTF8,0,&w,1,a1,128,NULL,NULL); m1=MultiByteToWideChar(CP_UTF8,0,a2,n2,w1,128); } 參考文獻[編輯] ^CodeinApacheXalan2.7.0whichcanfailonsurrogatepairs.ApacheFoundation.[2012-03-23].（原始內容存檔於2011-04-23）.Thecodewronglyassumesitissafetousesubstringontheinput  ^Python2.6decodeofUTF16doesthisonLinux,anditcorrectlyhandlessurrogatepairs.All"CESU"decodersdoittoo,thoughtheyalsomistranslatecorrectsurrogatepairsinto2characters 外部連結[編輯] UnicodeTechnicalNote#12:UTF-16forProcessing（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Averyshortalgorithmfordeterminingthesurrogatepairforanycodepoint（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） UnicodeFAQ:WhatisthedifferencebetweenUCS-2andUTF-16?（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） UnicodeCharacterNameIndex（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） RFC 2781:UTF-16,anencodingofISO10646 java.lang.Stringdocumentation,discussingsurrogatehandling（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 閱論編UnicodeUnicode 統一碼聯盟 通用字元集 Unicode 碼位 Unicode區段 通用字元集字元（英語：UniversalCharacterSetcharacters） Unicode字元特性（英語：Unicodecharacterproperty） Unicode字元平面對映 私人使用區 字元通用字元集字元（英語：UniversalCharacterSetcharacters） 位元組順序記號 CombiningGraphemeJoiner（英語：CombiningGraphemeJoiner） 左至右符號及右至左符號 軟連字元（英語：Softhyphen） 連詞字元 零寬連字 零寬不連字 零寬空格 列表 Unicode字元列表 中日韓統一表意文字 組合字元 Unicode中的重覆字元（英語：DuplicatecharactersinUnicode） Unicode數字 Unicode收錄的文字 空格 Unicode符號 全形和半形 處理演算法 雙向文稿 統一碼定序演算法 ISO14651（英語：ISO14651） Unicode等價性 異體字選擇器 國際表意文字核心 Unicode編碼比較（英語：ComparisonofUnicodeencodings） 統一碼二進制有序壓縮 UTF-16的八位元相容編碼方案 Punycode 統一碼標準壓縮方案 UTF-1 UTF-7 UTF-8 UTF-16 UTF-32 UTF-EBCDIC（英語：UTF-EBCDIC） 組合字元 組合字元 Unicode相容字元 Unicode中的重覆字元（英語：DuplicatecharactersinUnicode） Unicode等價性 同形字 預組字元 Unicode中的拉丁文字預組字元（英語：ListofprecomposedLatincharactersinUnicode） Z-變體 異體字選擇器 區域指示符 菲茨派屈克度量 使用 國際化域名 Unicode與電子郵件（英語：Unicodeandemail） Unicode字型 Unicode與HTML（英語：UnicodeandHTML） XML與HTML字元實體參照列表 字元值參照 Unicode輸入法 國際表意文字核心 相關標準 通用當地數據儲存庫‎ GB18030 ISO/IEC8859 ISO15924 相關主題 Unicode CSUR 表意文字小組 國際統一碼部件 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