UTF-8 and Unicode FAQ

tcsm | 11 十月, 2006 22:50

一篇介绍ISO10646,UCS和Unicode基础文章。在此感谢xLoneStar的辛勤翻译。

UTF-8 and Unicode FAQ

中国LINUX论坛翻译小组 xLoneStar[译] 2000年2月

这篇文章说明了在 POSIX 系统 (Linux,Unix) 上使用 Unicode/UTF-8 所需要的信息. 在将来不远的几年里, Unicode 已经很接近于取代 ASCII 与 Latin-1 编码的位置了. 它不仅允许你处理处理事实上存在于地球上的任何语言文字, 而且提供了一个全面的数学与技术符号集, 因此可以简化科学信息交换.

UTF-8 编码提供了一种简便而向后兼容的方法, 使得那种完全围绕 ASCII 设计的操作系统, 比如 Unix, 也可以使用 Unicode. UTF-8 就是 Unix, Linux 已经类似的系统使用 Unicode 的方式. 现在是你了解它的时候了.

什么是 UCS 和 ISO 10646?

国际标准 ISO 10646 定义了 通用字符集 (Universal Character Set, UCS). UCS 是所有其他字符集标准的一个超集. 它保证与其他字符集是双向兼容的. 就是说, 如果你将任何文本字符串翻译到 UCS格式, 然后再翻译回原编码, 你不会丢失任何信息.

UCS 包含了用于表达所有已知语言的字符. 不仅包括拉丁语,希腊语, 斯拉夫语,希伯来语,阿拉伯语,亚美尼亚语和乔治亚语的描述, 还包括中文, 日文和韩文这样的象形文字, 以及平假名, 片假名, 孟加拉语, 旁遮普语果鲁穆奇字符(Gurmukhi), 泰米尔语, 印.埃纳德语(Kannada), Malayalam, 泰国语, 老挝语, 汉语拼音(Bopomofo), Hangul, Devangari, Gujarati, Oriya, Telugu 以及其他数也数不清的语. 对于还没有加入的语言, 由于正在研究怎样在计算机中最好地编码它们, 因而最终它们都将被加入. 这些语言包括 Tibetian, 高棉语, Runic(古代北欧文字), 埃塞俄比亚语, 其他象形文字, 以及各种各样的印-欧语系的语言, 还包括挑选出来的艺术语言比如 Tengwar, Cirth 和克林贡语(Klingon). UCS 还包括大量的图形的, 印刷用的, 数学用的和科学用的符号, 包括所有由 TeX, Postscript, MS-DOS，MS-Windows, Macintosh, OCR 字体, 以及许多其他字处理和出版系统提供的字符.

ISO 10646 定义了一个 31 位的字符集. 然而, 在这巨大的编码空间中, 迄今为止只分配了前 65534 个码位 (0x0000 到 0xFFFD). 这个 UCS 的 16位子集称为 基本多语言面 (Basic Multilingual Plane, BMP). 将被编码在 16 位 BMP 以外的字符都属于非常特殊的字符(比如象形文字), 且只有专家在历史和科学领域里才会用到它们. 按当前的计划, 将来也许再也不会有字符被分配到从 0x000000 到 0x10FFFF 这个覆盖了超过 100 万个潜在的未来字符的 21 位的编码空间以外去了. ISO 10646-1 标准第一次发表于 1993 年, 定义了字符集与 BMP 中内容的架构. 定义 BMP 以外的字符编码的第二部分 ISO 10646-2 正在准备中, 但也许要过好几年才能完成. 新的字符仍源源不断地加入到 BMP 中, 但已经存在的字符是稳定的且不会再改变了.

UCS 不仅给每个字符分配一个代码, 而且赋予了一个正式的名字. 表示一个 UCS 或 Unicode 值的十六进制数, 通常在前面加上 "U+", 就象 U+0041 代表字符"拉丁大写字母A". UCS 字符 U+0000 到 U+007F 与 US-ASCII(ISO 646) 是一致的, U+0000 到 U+00FF 与 ISO 8859-1(Latin-1) 也是一致的. 从 U+E000 到 U+F8FF, 已经 BMP 以外的大范围的编码是为私用保留的.

什么是组合字符?

UCS里有些编码点分配给了 组合字符.它们类似于打字机上的无间隔重音键. 单个的组合字符不是一个完整的字符. 它是一个类似于重音符或其他指示标记, 加在前一个字符后面. 因而, 重音符可以加在任何字符后面. 那些最重要的被加重的字符, 就象普通语言的正字法(orthographies of common languages)里用到的那种, 在 UCS 里都有自己的位置, 以确保同老的字符集的向后兼容性. 既有自己的编码位置, 又可以表示为一个普通字符跟随一个组合字符的被加重字符, 被称为 预作字符(precomposed characters). UCS 里的预作字符是为了同没有预作字符的旧编码, 比如 ISO 8859, 保持向后兼容性而设的. 组合字符机制允许在任何字符后加上重音符或其他指示标记, 这在科学符号中特别有用, 比如数学方程式和国际音标字母, 可能会需要在一个基本字符后组合上一个或多个指示标记.

组合字符跟随着被修饰的字符. 比如, 德语中的元音变音字符 ("拉丁大写字母A 加上分音符"), 既可以表示为 UCS 码 U+00C4 的预作字符, 也可以表示成一个普通 "拉丁大写字母A" 跟着一个"组合分音符":U+0041 U+0308 这样的组合. 当需要堆叠多个重音符, 或在一个基本字符的上面和下面都要加上组合标记时, 可以使用多个组合字符. 比如在泰国文中, 一个基本字符最多可加上两个组合字符.

什么是 UCS 实现级别?

不是所有的系统都需要支持象组合字符这样的 UCS 里所有的先进机制. 因此 ISO 10646 指定了下列三种实现级别:

级别1: 不支持组合字符和 Hangul Jamo 字符 (一种特别的, 更加复杂的韩国文的编码, 使用两个或三个子字符来编码一个韩文音节)
级别2: 类似于级别1, 但在某些文字中, 允许一列固定的组合字符 (例如, 希伯来文, 阿拉伯文, Devangari, 孟加拉语, 果鲁穆奇语, Gujarati, Oriya, 泰米尔语, Telugo, 印.埃纳德语, Malayalam, 泰国语和老挝语). 如果没有这最起码的几个组合字符, UCS 就不能完整地表达这些语言.
级别3: 支持所有的 UCS 字符, 例如数学家可以在任意一个字符上加上一个 tilde(颚化符号,西班牙语字母上面的～)或一个箭头(或两者都加).

什么是 Unicode?

历史上, 有两个独立的, 创立单一字符集的尝试. 一个是国际标准化组织(ISO)的 ISO 10646 项目, 另一个是由(一开始大多是美国的)多语言软件制造商组成的协会组织的 Unicode 项目. 幸运的是, 1991年前后, 两个项目的参与者都认识到, 世界不需要两个不同的单一字符集. 它们合并双方的工作成果, 并为创立一个单一编码表而协同工作. 两个项目仍都存在并独立地公布各自的标准, 但 Unicode 协会和 ISO/IEC JTC1/SC2 都同意保持 Unicode 和 ISO 10646 标准的码表兼容, 并紧密地共同调整任何未来的扩展.

那么 Unicode 和 ISO 10646 不同在什么地方?

Unicode 协会公布的 Unicode 标准严密地包含了 ISO 10646-1 实现级别3的基本多语言面. 在两个标准里所有的字符都在相同的位置并且有相同的名字.

Unicode 标准额外定义了许多与字符有关的语义符号学, 一般而言是对于实现高质量的印刷出版系统的更好的参考. Unicode 详细说明了绘制某些语言(比如阿拉伯语)表达形式的算法, 处理双向文字(比如拉丁与希伯来文混合文字)的算法和排序与字符串比较所需的算法, 以及其他许多东西.

另一方面, ISO 10646 标准, 就象广为人知的 ISO 8859 标准一样, 只不过是一个简单的字符集表. 它指定了一些与标准有关的术语, 定义了一些编码的别名, 并包括了规范说明, 指定了怎样使用 UCS 连接其他 ISO 标准的实现, 比如 ISO 6429 和 ISO 2022. 还有一些与 ISO 紧密相关的, 比如 ISO 14651 是关于 UCS 字符串排序的.

考虑到 Unicode 标准有一个易记的名字, 且在任何好的书店里的 Addison-Wesley 里有, 只花费 ISO 版本的一小部分, 且包括更多的辅助信息, 因而它成为使用广泛得多的参考也就不足为奇了. 然而, 一般认为, 用于打印 ISO 10646-1 标准的字体在某些方面的质量要高于用于打印 Unicode 2.0的. 专业字体设计者总是被建议说要两个标准都实现, 但一些提供的样例字形有显著的区别. ISO 10646-1 标准同样使用四种不同的风格变体来显示表意文字如中文, 日文和韩文 (CJK), 而 Unicode 2.0 的表里只有中文的变体. 这导致了普遍的认为 Unicode 对日本用户来说是不可接收的传说, 尽管是错误的.

什么是 UTF-8?

首先 UCS 和 Unicode 只是分配整数给字符的编码表. 现在存在好几种将一串字符表示为一串字节的方法. 最显而易见的两种方法是将 Unicode 文本存储为 2 个或 4 个字节序列的串. 这两种方法的正式名称分别为 UCS-2 和 UCS-4. 除非另外指定, 否则大多数的字节都是这样的(Bigendian convention). 将一个 ASCII 或 Latin-1 的文件转换成 UCS-2 只需简单地在每个 ASCII 字节前插入 0x00. 如果要转换成 UCS-4, 则必须在每个 ASCII 字节前插入三个 0x00.

在 Unix 下使用 UCS-2 (或 UCS-4) 会导致非常严重的问题. 用这些编码的字符串会包含一些特殊的字符, 比如 '' 或 '/', 它们在文件名和其他 C 库函数参数里都有特别的含义. 另外, 大多数使用 ASCII 文件的 UNIX 下的工具, 如果不进行重大修改是无法读取 16 位的字符的. 基于这些原因, 在文件名, 文本文件, 环境变量等地方, UCS-2 不适合作为 Unicode 的外部编码.

在 ISO 10646-1 Annex R 和 RFC 2279 里定义的 UTF-8 编码没有这些问题. 它是在 Unix 风格的操作系统下使用 Unicode 的明显的方法.

UTF-8 有一下特性:

UCS 字符 U+0000 到 U+007F (ASCII) 被编码为字节 0x00 到 0x7F (ASCII 兼容). 这意味着只包含 7 位 ASCII 字符的文件在 ASCII 和 UTF-8 两种编码方式下是一样的.
所有 >U+007F 的 UCS 字符被编码为一个多个字节的串, 每个字节都有标记位集. 因此, ASCII 字节 (0x00-0x7F) 不可能作为任何其他字符的一部分.
表示非 ASCII 字符的多字节串的第一个字节总是在 0xC0 到 0xFD 的范围里, 并指出这个字符包含多少个字节. 多字节串的其余字节都在 0x80 到 0xBF 范围里. 这使得重新同步非常容易, 并使编码无国界, 且很少受丢失字节的影响.
可以编入所有可能的 2³¹个 UCS 代码
UTF-8 编码字符理论上可以最多到 6 个字节长, 然而 16 位 BMP 字符最多只用到 3 字节长.
Bigendian UCS-4 字节串的排列顺序是预定的.
字节 0xFE 和 0xFF 在 UTF-8 编码中从未用到.

下列字节串用来表示一个字符. 用到哪个串取决于该字符在 Unicode 中的序号.

U-00000000 - U-0000007F:	0xxxxxxx
U-00000080 - U-000007FF:	110xxxxx 10xxxxxx
U-00000800 - U-0000FFFF:	1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
U-00010000 - U-001FFFFF:	11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
U-00200000 - U-03FFFFFF:	111110xx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
U-04000000 - U-7FFFFFFF:	1111110x 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

xxx 的位置由字符编码数的二进制表示的位填入. 越靠右的 x 具有越少的特殊意义. 只用最短的那个足够表达一个字符编码数的多字节串. 注意在多字节串中, 第一个字节的开头"1"的数目就是整个串中字节的数目.

例如: Unicode 字符 U+00A9 = 1010 1001 (版权符号) 在 UTF-8 里的编码为:

11000010 10101001 = 0xC2 0xA9

而字符 U+2260 = 0010 0010 0110 0000 (不等于) 编码为:

11100010 10001001 10100000 = 0xE2 0x89 0xA0

这种编码的官方名字拼写为 UTF-8, 其中 UTF 代表 UCS Transformation Format. 请勿在任何文档中用其他名字 (比如 utf8 或 UTF_8) 来表示 UTF-8, 当然除非你指的是一个变量名而不是这种编码本身.

什么编程语言支持 Unicode?

在大约 1993 年之后开发的大多数现代编程语言都有一个特别的数据类型, 叫做 Unicode/ISO 10646-1 字符. 在 Ada95 中叫 Wide_Character, 在 Java 中叫 char.

ISO C 也详细说明了处理多字节编码和宽字符 (wide characters) 的机制, 1994 年 9 月 Amendment 1 to ISO C 发表时又加入了更多. 这些机制主要是为各类东亚编码而设计的, 它们比处理 UCS 所需的要健壮得多. UTF-8 是 ISO C 标准调用多字节字符串的编码的一个例子, wchar_t 类型可以用来存放 Unicode 字符.

在 Linux 下该如何使用 Unicode?

在 UTF-8 之前, 不同地区的 Linux 用户使用各种各样的 ASCII 扩展. 最普遍的欧洲编码是 ISO 8859-1 和 ISO 8859-2, 希腊编码 ISO 8859-7, 俄国编码 KOI-8, 日本编码 EUC 和 Shift-JIS, 等等. 这使得文件的交换非常困难, 且应用软件必须特别关心这些编码的不同之处.

最终, Unicode 将取代所有这些编码, 主要通过 UTF-8 的形式. UTF-8 将应用在

文本文件 (源代码, HTML 文件, email 消息, 等等)
文件名
标准输入与标准输出, 管道
环境变量
剪切与粘贴选择缓冲区
telnet, modem 和到终端模拟器的串口连接
以及其他地方以前用ASCII来表示的字节串

在 UTF-8 模式下, 终端模拟器, 比如 xterm 或 Linux console driver, 将每次按键转换成相应的 UTF-8 串, 然后发送到前台进程的 stdin 里. 类似的, 任何进程在 stdout 上的输出都将发送到终端模拟器, 在那里用一个 UTF-8 解码器进行处理, 之后再用一种 16 位的字体显示出来.

只有在功能完善的多语言字处理器包里才可能有完全的 Unicode 功能支持. 而广泛用在 Linux 里用于取代 ASCII 和其他 8 位字符集的方案则要简单得多. 第一步, Linux 终端模拟器和命令行工具将只是转变到 UTF-8. 这意味着只用到级别1 的 ISO 10646-1 实现 (没有组合字符), 且只支持那些不需要更多处理的语言象拉丁, 希腊, 斯拉夫和许多科学用符号. 在这个级别上, UCS 支持与 ISO 8859 支持类似, 唯一显著的区别是现在我们有几千种字符可以用了, 其中的字符可以用多字节串来表示.

总有一天 Linux 会当然地支持组合字符, 但即便如此, 对于组合字符串, 预作字符(如何可用的话)仍将是首选的. 更正式地, 在 Linux 下用 Unicode 对文本编码的首选的方法应该是定义在 Unicode Technical Report #15 里的 Normalization Form C.

在今后的一个阶段, 人们可以考虑增加在日文和中文里用到的双字节字符的支持 (他们相对比较简单), 组合字符支持, 甚至也许对从右至左书写的语言如希伯来文 (他们可不是那么简单的) 的支持. 但对这些高级功能的支持不应该阻碍简单的平板 UTF-8 在拉丁, 希腊, 斯拉夫和科学用符号方面的快速应用, 以取代大量的欧洲 8 位编码, 并提供一个象样的科学用符号集.

我该怎样修改我的软件?

有两种途径可以支持 UTF-8, 我称之为软转换与硬转换. 软转换时, 各处的数据均保存为 UTF-8 形式, 因而需要修改的软件很少. 在硬转换时, 程序将读入的 UTF-8 数据转换成宽字符数组, 以在应用程序内部处理. 在输出时, 再把字符串转换回 UTF-8 形式.

大多数应用程序只用软转换就可以工作得很好了. 这使得将 UTF-8 引入 Unix 成为切实可行的. 例如, 象 cat 和 echo 这样的程序根本不需要修改. 他们仍然可以对输入输出的是 ISO 8859-2 还是 UTF-8 一无所知, 因为它们只是搬运字节流而没有处理它们. 它们只能识别 ASCII 字符和象 'n' 这样的控制码, 而这在 UTF-8 下也没有任何改变. 因此, 这些应用程序的 UTF-8 编码与解码将完全在终端模拟器里完成.

而那些通过数字节数来获知字符数量的程序则需要一些小修改. 在 UTF-8 模式下, 它们必须不数入 0x80 到 0xBF 范围内的字节, 因为这些只是跟随字节, 它们本身并不是字符. 例如, ls 程序就必须要修改, 因为它通过数文件名中字符数来排放给用户的目录表格布局. 类似地, 所有的假定其输出为定宽字体, 并因此而格式化它们的程序, 必须学会怎样数 UTF-8 文本中的字符数. 编辑器的功能, 如删除单个字符, 必须要作轻微的修改, 以删除可能属于该字符的所有字节. 受影响有编辑器 (vi,emacs, 等等)以及使用 ncurses 库的程序.

Linux 核心使用软转换也可以工作得很好, 只需要非常微小的修改以支持 UTF-8. 大多数处理字符串的核心功能 (例如: 文件名, 环境变量, 等等) 都不受影响. 下列地方也许必须修改:

控制台显示与键盘驱动程序 (另一个 VT100 模拟器) 必须能编码和解码 UTF-8, 必须要起码支持 Unicode 字符集的几个子集. 从 Linux 1.2 起这些功能已经有了.
外部文件系统驱动程序, 例如 VFAT 和 WinNT 必须转换文件名字符编码. UTF-8 已经加入可用的转换选项的列表里了, 因此 mount 命令必须告诉核心驱动程序用户进程希望看到 UTF-8 文件名. 既然 VFAT 和 WinNT 无论如何至少已经用了 Unicode了, 那么 UTF-8 在这里就可以发挥其优势, 以保证转换中无信息损失.
POSIX 系统的 tty 驱动程序支持一种 "cooked" 模式, 有一些原始的行编辑功能. 为了让字符删除功能工作正常, stty 必须在 tty 驱动程序里设置 UTF-8 模式, 因此它就不会把 0x80 到 0xBF 范围内的跟随字符也数进去了. Bruno Haible 那里已经有了一些 stty 和核心 tty 驱动程序的 Linux 补丁了.

C 对 Unicode 和 UTF-8 的支持

从 GNU glibc 2.1 开始, wchar_t 类型已经正式定为只存放独立于当前 locale 的, 32位的 ISO 10646 值. glibc 2.2 开始将完全支持 ISO C 中的多字节转换函数 (wprintf(),mbstowcs(),等等), 这些函数可以用于在 wchar_t 和包括 UTF-8 在内的任何依赖于 locale 的多字节编码间进行转换.

例如, 你可以写

  wprintf(L"Sch鰊e Gre!n");

然后, 你的软件将按照你的用户在环境变量 LC_CTYPE (例如, en_US.UTF-8 或 de_DE.ISO_8859-1) 中选择的 locale 所指定的编码来打印这段文字. 你的编译器必须运行在与该 C 源文件所用编码相应的 locale 中, 在目标文件中以上的宽字符串将改为 wchar_t 字符串存储. 在输出时, 运行时库将把 wchar_t 字符串转换回与程序执行时的 locale 相应的编码.

注意, 类似这样的操作:

  char c = L"a";

只允许从 U+0000 到 U+007F (7 位 ASCII) 范围里的字符. 对于非 ASCII 字符, 不能直接从 wchar_t 到 char 转换.

现在, 象 readline() 这样的函数在 UTF-8 locale 下也能工作了.

怎样激活 UTF-8 模式?

如果你的应用程序既支持 8 位字符集 (ISO 8859-*,KOI-8,等等), 也支持 UTF-8, 那么它必须通过某种方法以得知是否应使用 UTF-8 模式. 幸运的是, 在未来的几年里, 人们将只使用 UTF-8, 因此你可以将它作为默认, 但即使如此, 你还是得既支持传统 8 位字符集, 也支持 UTF-8.

当前的应用程序使用许许多多的不同的命令行开关来激活它们各自的 UTF-8 模式, 例如:

xterm 命令行选项 "-u8" 和 X resource "XTerm*utf8:1"
gnat/gcc 命令行选项 "-gnatW8"
stty 命令行选项 "iutf8"
mined 命令行选项 "-U"
xemacs elisp 包裹以在 UTF-8 和内部使用的 MULE 编码间转换
vim 'fileencoding' 选项
less 环境变量 LESSCHARSET=utf-8

记住每一个应用程序的命令行选项或其他配置方法是非常单调乏味的, 因此急需某种标准方法.

如果你在你的应用程序里使用硬转换, 并使用某种特定的 C 库函数来处理外部字符编码和内部使用的 wchar_t 编码的转换工作, 那么 C 库会帮你处理模式切换的问题. 你只需将环境变量 LC_CTYPE 设为正确的 locale, 例如, 如果你使用 UTF-8, 那就是en.UTF-8, 而如果是 Latin-1, 并需要英语的转换, 则设为 en.ISO_8859-1.

然而, 大多数现存软件的维护者选择用软转换来代替, 而不使用 libc 的宽字符函数, 不仅因为它们还未得到广泛应用, 还因为这会使得软件进行大规模修改. 在这种情况下, 你的应用程序必须自己来获知何时使用 UTF-8 模式. 一种方式是做以下工作:

按照环境变量 LC_ALL, LC_CTYPE, LANG 的顺序, 寻找第一个有值的变量. 如果该值包含 UTF-8 子串 (也许是小写或没有"-") 则默认为 UTF-8 模式 (仍然可以用命令行开关来重设), 因为这个值可靠又恰当地指示了 C 库应该使用一种 UTF-8 locale.

提供一个命令行选项 (或者如果是 X 客户程序则用 X resource 的值) 将仍然是有用的, 可以用来重设由 LC_CTYPE 等环境变量指定的默认值.

我怎样才能得到 UTF-8 版本的 xterm?

在 XFree86 里带的 xterm 版本最近已经由 Thomas E. Dickey 加入了支持 UTF-8 的扩展. 使用方法是, 获取 xterm patch #119 (1999-10-16) 或更新版本, 用 "./configure --enable-wide-chars ; make" 来编译, 然后用命令行选项 -u8 来调用 xterm, 使它将输入输出转换为 UTF-8. 在 UTF-8 模式里使用一个 *-ISO10646-1 字体. 当你在 ISO 8859-1 模式里时也可以使用 *-ISO10646-1 字体, 因为 ISO 10646-1 字体与 ISO 8859-1 字体是完全向后兼容的.

新的支持 UTF-8 的 xterm 版本, 以及一些 ISO 10646-1 字体, 将被收录入 XFree86 4.0 版里.

xterm 支持组合字符吗?

Xterm 当前只支持级别1的 ISO 10646-1, 就是说, 不提供组合字符的支持. 当前, 组合字符将被当作空格字符对待. xterm 将来的修订版很有可能加入某些简单的组合字符支持, 就是仅仅将那个有一个或多个组合字符的基字符加粗 (logical OR-ing). 对于在基线以下的和在小字符上方的重音符来说, 这样处理的结果还是可以接受的. 对于象泰国文字体那样使用特别设计的加粗字符的文字, 这样处理也能工作的很好. 然而, 对于某些字体里, 在较高的字符上方组合上的重音符, 特别是对于 "fixed" 字体族, 产生的结果就不完全令人满意了. 因此, 在可用的地方, 应该继续优先使用预作字符.

xterm 支持半宽与全宽 CJK 字体吗?

Xterm 当前只支持那种所有字形都等宽的 cell-spaced 的字体. 将来的修订版很有可能为 CJK 语言加入半宽与全宽字符支持, 类似于 kterm 提供的那种. 如果选择的普通字体是 X×Y 象素大小, 且宽字符模式是打开的, 那么 xterm 会试图装入另外的一个 2X×Y 象素大小的字体 (同样的 XLFD, 只是 AVERAGE_WIDTH 属性的值翻倍). 它会用这个字体来显示所有在 Unicode Technical Report #11 里被分配了East Asian Wide (W) 或 East Asian FullWidth (F) 宽度属性的 Unicode 字符. 下面这个 C 函数用来测试一个 Unicode 字符是否是宽字符并需要用覆盖两个字符单元的字形来显示:

  /* This function tests, whether the ISO 10646/Unicode character code
   * ucs belongs into the East Asian Wide (W) or East Asian FullWidth
   * (F) category as defined in Unicode Technical Report #11. In this
   * case, the terminal emulator should represent the character using a
   * a glyph from a double-wide font that covers two normal (Latin)
   * character cells. */

  int iswide(int ucs)
  { 
    if (ucs < 0x1100)
      return 0;

    return
      (ucs >= 0x1100 && ucs <= 0x115f) || /* Hangul Jamo */
      (ucs >= 0x2e80 && ucs <= 0xa4cf && (ucs & ~0x0011) != 0x300a &&
       ucs != 0x303f) ||                     /* CJK ... Yi */
      (ucs >= 0xac00 && ucs <= 0xd7a3) || /* Hangul Syllables */
      (ucs >= 0xf900 && ucs <= 0xfaff) || /* CJK Compatibility Ideographs */
      (ucs >= 0xfe30 && ucs <= 0xfe6f) || /* CJK Compatibility Forms */
      (ucs >= 0xff00 && ucs <= 0xff5f) || /* Fullwidth Forms */
      (ucs >= 0xffe0 && ucs <= 0xffe6);
   }

某些 C 库也提供了函数

  #include <wchar.h>
  int wcwidth(wchar_t wc);
  int wcswidth(const wchar_t *pwcs, size_t n);

用来测定该宽字符 wc 或由 pwcs 指向的字符串中的 n 个宽字符码 (或者少于 n 个宽字符码, 如果在 n 个宽字符码之前遇到一个空宽字符的话) 所要求的列位置的数量. 这些函数定义在 Open Group 的 Single UNIX Specification 里. 一个拉丁/希腊/斯拉夫/等等的字符要求一个列位置, 一个 CJK 象形文字要求两个, 而一个组合字符要求零个.

最终 xterm 是否会支持从右到左的书写?

此刻还没有给 xterm 增加从右到左功能的计划. 希伯来与阿拉伯用户因此不得不靠应用程序在将希伯来文与阿拉伯文字符串送到终端前按左方向翻转它们, 换句话说, 双向处理必须在应用程序里完成, 而不是在 xterm 里. 至少, 希伯来与阿拉伯文在预作字形的可用性的形式上, 以及提示表格上的支持, 比 ISO 8859 要有所改进. 现在还远没有决定 xterm 是否支持双向文字以及该怎样工作. ISO 6429 = ECMA-48 和 Unicode bidi algorithm 都提供了可供选择的开始点. 也可以参考 ECMA Technical
Report TR/53. Xterm 也不处理阿拉伯文, Hangul 或印度文本的格式化算法, 而且现在还不太清楚在 VT100 模拟器里处理是否可行和值得, 或者应该留给应用软件去处理. 如果你打算在你的应用程序里支持双向文字输出, 看一下 FriBidi, Dov Grobgeld 的 Unicode 双向算法的自由实现.

我在哪儿能找到 ISO 10646-1 X11 字体?

在过去的几个月里出现了相当多的 X11 的 Unicode 字体, 并且还在快速增多.

Markus Kuhn 正和其他许多志愿者一起工作于手动将旧的 -misc-fixed-*-iso8859-1 字体扩展到覆盖所有的欧洲字符表 (拉丁, 希腊, 斯拉夫, 国际音标字母表. 数学与技术符号, 某些字体里甚至有亚美尼亚语, 乔治亚语, 片假名等). 更多信息请参考 Unicode fonts and tools for X11 页. 这些字体将与 XFree86 一起分发. 例如字体
```
  -misc-fixed-medium-r-semicondensed--13-120-75-75-c-60-iso10646-1
```
(旧的 xterm 的 fixed 缺省字体的一个扩展, 包括超过 3000 个字符) 已经是 XFree86 3.9 snapshot 的一部分了.

Markus 也做好了 X11R6.4 distribution 里所有的 Adobe 和 B&H BDF 字体的 ISO 10646 版本. 这些字体已经包含了全部 Postscript 字体表 (大约 30 个额外的字符, 大部分也被 CP1252 MS-Windows 使用, 如 smart quotes, dashes 等), 在 ISO 8859-1 编码下是没有的. 它们在 ISO 10646-1 版本里是完全可用的.
XFree86 4.0 将携带一个集成的 TrueType 字体引擎, 这使得你的 X 应用程序可以将任何 Apple/Microsoft 字体用于 ISO 10646-1 编码.
将来的 XFree86 版本很有可能从分发版中去除大多数旧的 BDF 字体, 取而代之的是 ISO 10646-1 编码的版本. X 服务器则会增加一个自动编码转换器, 只有当旧的 8 位软件请求一个类似于 ISO 8859-* 编码的字体时, 才虚拟地从 ISO 10646-1 字体文件中创建一个这样的字体. 现代软件应该优先地直接使用 ISO 10646-1 字体编码.
ClearlyU (cu12) 是一个非常有用的 X11 的 12 点阵, 100 dpi 的 proportional ISO 10646-1 BDF 字体, 包含超过 3700 个字符, 由 Mark Leisher 提供 (样例图象).
Roman Czyborra 的 GNU Unicode font 项目工作于收集一个完整的与免费的 8×16/16×16 pixel Unicode 字体. 目前已经覆盖了 34000 个字符.
etl-unicode 是一个 ISO 10646-1 BDF 字体, 由 Primoz Peterlin 提供.

Unicode X11 字体名字以 -ISO10646-1 结尾. 这个 X 逻辑字体描述器 (X Logical Font Descriptor, XLFD) 的 CHARSET_REGISTRY 和 CHARSET_ENCODING 域里的值已经为所有 Unicode 和 ISO 10646-1 的 16 位字体而正式地注册了. 每个 *-ISO10646-1 字体都包含了整个 Unicode 字符集里的某几个子集, 而用户必须弄清楚他们选择的字体覆盖哪几个他们需要的字符子集.

*-ISO10646-1 字体通常也指定一个 DEFAULT_CHAR 值, 指向一个非 Unicode 字形, 用来表示所有在该字体里不可用的字符 (通常是一个虚线框, 一个 H 的大小, 位于 0x1F 或 0xFFFE). 这使得用户至少能知道这儿有一个不支持的字符. xterm 用的小的定宽字体比如 6x13 等, 将永远无法覆盖所有的 Unicode, 因为许多文字比如日本汉字只能用比欧洲用户广泛使用的大的象素尺寸才能表示. 欧洲使用的典型的 Unicode 字体将只包含大约 1000 到 3000 个字符的子集.

我怎样才能找出一个 X 字体里有哪些字形?

X 协议无法让一个应用程序方便地找出一个 cell-spaced 字体提供哪些字形, 它没有为字体提供这样的量度. 因此 Mark Leisher 和 Erik van de Poel (Netscape) 指定了一个新的 _XFREE86_GLYPH_RANGES BDF 属性, 告诉应用程序该 BDF 字体实现了哪个 Unicode 子集. Mark Leisher 提供了一些样例代码以产生并扫描这个属性, 而 Xmbdfed 3.9 以及更高版本将自动将其加入到由它产生的每个 BDF 文件里.

与 UTF-8 终端模拟器相关的问题是什么?

VT100 终端模拟器接受 ISO 2022 (=ECMA-35) ESC 序列, 用于在不同的字符集间切换.

UTF-8 在 ISO 2022 的意义里是一个 "其他编码系统" (参考 ECMA 35 的 15.4 节). UTF-8 是在 ISO 2022 SS2/SS3/G0/G1/G2/G3 世界之外的, 因此如果你从 ISO 2022 切换到 UTF-8, 所有的 SS2/SS3/G0/G1/G2/G3 状态都变得没有意义了, 直到你离开 UTF-8 并切换回 ISO 2022. UTF-8 是一个没有国家的编码, 也就是一个自我终结的短字节序列完全决定了它代表什么字符, 独立于任何国家的切换. G0 与 G1 在 ISO 10646 里与在 ISO 8859-1 里相同, 而 G2/G3 在 ISO 10646 里不存在, 因为任何字符都有固定的位置, 因而不会发声切换. 在 UTF-8 模式下, 你的终端不会因为你偶然地装入一个二进制文件而切换入一种奇怪图形字符模式. 这使得一个终端在 UTF-8 模式下比在 ISO 2022 模式下要健壮得多, 而且因此可以有办法将终端锁在 UTF-8 模式里, 而不会偶然地回到 ISO 2022 世界里.

ISO 2022 标准指定了一系列的 ESC % 序列, 以离开 ISO 2022 世界 (指定其他的编码系统, DOCS), 用于 UTF-8 的许多这样的序列已经注册进了 ISO 2375 International Register of Coded Character Sets:

ESC %G 从 ISO 2022 里激活一个未指定实现级别的 UTF-8 模式且允许再返回 ISO 2022.
ESC %@ 从 UTF-8 回到 ISO 2022, 条件是通过 ESC %G 进入的 UTF-8
ESC %/G 切换进 UTF-8 级别 1 且不返回.
ESC %/H 切换进 UTF-8 级别 2 且不返回.
ESC %/I 切换进 UTF-8 级别 3 且不返回.

当一个终端模拟器在 UTF-8 模式时, 任何 ISO 2022 逃脱码序列例如用于切换 G2/G3 等的都被忽略. 一个在 UTF-8 模式下的终端模拟器唯一会执行的 ISO 2022 序列是 ESC %@ 以从 UTF-8 返回 ISO 2022 方案.

UTF-8 仍然允许你使用象 CSI 这样的 C1 控制字符, 尽管 UTF-8 也使用 0x80-0x9F 范围里的字节. 重要的是必须理解在 UTF-8 模式下的终端模拟器必须在执行任何控制字符前对收到的字节流运用 UTF-8 解码器. C1 字符与其他任何大于 U+007F 的字符一样需先经过 UTF-8 解码.

已经有哪些支持 UTF-8 的应用程序了?

Yudit 是 Gaspar Sinai 的自由 X11 Unicode 编辑器
Mined 98 由 Thomas Wolff 提供, 是一个可以处理 UTF-8 的文本编辑器.
less 版本 346 或更高, 支持 UTF-8
C-Kermit 7.0 在传输, 终端, 及文件字符集方面支持 UTF-8.
Sam 是 Plan9 的 UTF-8 编辑器, 类似于 vi, 也可用于 Linux 和 Win32. (Plan9 是第一个完全转向 UTF-8, 将其作为字符编码的操作系统.)
9term 由 Matty Farrow 提供, 是一个 Plan9 操作系统的 Unicode/UTF-8 终端模拟器的 Unix 移植.
Wily 是一个 Plan9 Acme 编辑器的 Unix 实现.
ucm-0.1 是 Juliusz Chroboczek 的 Unicode 字符映射表, 一个小工具, 使你可以选中任何一个 Unicode 字符并粘贴进你的应用程序.

有哪些用于改善 UTF-8 支持的补丁?

Robert Brady 提供了一个 patch for less 340 (现在已经合并进了 less 344)
Bruno Haible 提供了用于 stty, Linux 核心 tty 等的多个补丁.
Otfried Cheong 编写了 Unicode encoding for GNU Emacs 工具箱, 使 Mule 能够处理 UTF-8 文件.

Postscript 字形的名字与 UCS 代码是怎么关联的?

参考 Adobe 的 Unicode and Glyph Names 指南.

X11 的剪切与粘贴工作在 UTF-8 时是如何完成的?

参考 Juliusz Chroboczek 的客户机间 Unicode 文本的交换草案, 对 ICCCM 的一个扩充的建议, 用一个新的可用于属性类型(property type)和选中(selection)目标的原子 UTF8_STRING 来处理 UTF-8 的选中.

现在有没有用于处理 Unicode 的免费的库?

IBM Classes for Unicode
Mark Leisher 的 UCData Unicode 字符属性库和 wchar_t 支持测试码.

各种 X widget 对 Unicode 支持的现状如何?

GScript - Unicode 与复杂文本处理是一个为 GTK+ 增加全功能的 Unicode 支持的项目.
Qt 2.0 现在支持使用 *-ISO10646-1 字体了.
FriBidi 是 Dov Grobgeld 的 Unicode 双向算法的免费实现.

有什么关于这个话题的好的邮件列表?

你确实应该订阅的是 unicode@unicode.org 邮件列表, 这是发现标准的作者和其他许多领袖的话语的最好办法. 订阅方法是, 用 "subscribe" 作为标题, "subscribe YOUR@EMAIL.ADDRESS unicode" 作为正文, 发一条消息到 unicode-request@unicode.org.

也有一个专注与改进通常用于 GNU/Linux 系统上应用程序的 UTF-8 支持的邮件列表 linux-utf8@nl.linux.org. 订阅方法是, 以 "subscribe linux-utf8" 为内容, 发送消息到 majordomo@nl.linux.org. 你也可以浏览 linux-utf8 archive

其他相关的还有 XFree86 组的 "字体" 与 "i18n" 列表, 但你必须成为一名正式的开发者才能订阅.

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