- 一个在重写tcmu读写接口时遇到的问题：如何转化标准的块设备读写缓冲区？
- 由于最初不理解相关数据底层编码方式，导致开发过程效率低下。
- 在此总结编码相关和文件数据相关的基础知识。
字符编码与文件
字符编码
ASCII
基本概念
- American Standard Code for Information Interchange 是基于拉丁字母的一套电脑编码系统。它主要用于显示现代英语，而其扩展版本EASCII則可以部分支持其他西欧语言，并等同于国际标准ISO/IEC 646。
- ASCII 由电报码发展而来。至今为止共定义了128个字符；其中33个字符无法显示（一些终端提供了扩展，使得这些字符可显示为诸如笑脸、扑克牌花式等8-bit符号），且这33个字符多数都已是陈废的控制字符。控制字符的用途主要是用来操控已经处理过的文字。在33个字符之外的是95个可显示的字符。用键盘敲下空白键所产生的空白字符也算1个可显示字符（显示为空白）。
组成
- 对应十进制编码为 0-31 的是 ASCII 控制字符，127 也为控制字符。
- 控制字符主要表现为无法在进行正确的格式化输出，往往会因为终端机的环境不同，显示方式也会有所区别。
- 对应十进制编码为 32-126 的是 可显示字符。其中：
- 数字1 对应编码 49（10进制）
- 字母A 对应编码 65
- 字母a 对应编码 97
应用
缺陷
- ASCII的局限在于只能显示26个基本拉丁字母、阿拉伯数字和英式标点符号，因此只能用于显示现代美国英语（且处理naïve、café、élite等外来语时，必须去除附加符号）。虽然EASCII解决了部分西欧语言的显示问题，但对更多其他语言依然无能为力。因此，现在的软件系统大多采用Unicode。
Base64
概念
- Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。由于 { 2^6=64，所以每6个位元为一个单元，对应某个可打印字符。3个字节有24个位元，对应于4个Base64单元，即3个字节可由4个可打印字符来表示。
组成
- 在Base64中的可打印字符包括字母A-Z、a-z、数字0-9，这样共有62个字符，此外两个可打印符号在不同的系统中而不同。一般情况下另外两个字符为 + 和 /。
- 经过 Base64 编码之后的字符，长度将会有所增加。对应的关系为 原字符长度除以3 之后向上取整（字节补位变成3的倍数），然后再乘以四得到对应的编码之后的长度。
应用
- Base64常用于在通常处理文本数据的场合，表示、传输、存储一些二进制数据，包括MIME的电子邮件及XML的一些复杂数据;
- Base64编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息，常用于URL的编码，但由于 = + / 这三种符号在URL中有自己独特的语义，所以需要对标准的 Base64 编码算法进行改进，将这些符号进行替换。
计算方式
- 如果要编码的字节数不能被3整除，最后会多出1个或2个字节，那么可以使用下面的方法进行处理：先使用0字节值在末尾补足，使其能够被3整除，然后再进行Base64的编码。在编码后的Base64文本后加上一个或两个=号，代表补足的字节数。也就是说，当最后剩余两个八位字节（2个byte）时，最后一个6位的Base64字节块有四位是0值，最后附加上两个等号；如果最后剩余一个八位字节（1个byte）时，最后一个6位的base字节块有两位是0值，最后附加一个等号。 参考下表：
Unicode
概念
- Unicode（中文：万国码、国际码、统一码、单一码）是计算机科学领域里的一项业界标准。它对世界上大部分的文字系统进行了整理、编码，使得计算机可以用更为简单的方式来呈现和处理文字。
- Unicode备受认可，并广泛地应用于计算机软件的国际化与本地化过程。有很多新科技，如可扩展置标语言（Extensible Markup Language，简称：XML）、Java编程语言以及现代的操作系统，都采用Unicode编码。
- Unicode 主要做的工作就是将世界上所有的语言都统一到一套编码里，从而解决乱码问题。
组成
- Unicode标准也在不断发展，但最常用的是用两个字节表示一个字符（如果要用到非常偏僻的字符，就需要4个字节）。现代操作系统和大多数编程语言都直接支持Unicode。
- ASCII编码是1个字节，而Unicode编码通常是2个字节
痛点
- 如果你写的文本基本上全部是英文的话，用Unicode编码比ASCII编码需要多一倍的存储空间，在存储和传输上就十分不划算。从而推出了可变长编码 UTF-8。
UTF-8
- UTF-8编码把一个Unicode字符根据不同的数字大小编码成1-6个字节，常用的英文字母被编码成1个字节，汉字通常是3个字节，只有很生僻的字符才会被编码成4-6个字节。如果你要传输的文本包含大量英文字符，用UTF-8编码就能节省空间
- 由于UTF-8存在单字节编码，所以UTF-8能兼容ASCII码
- 在计算机内存中，统一使用Unicode编码，当需要保存到硬盘或者需要传输的时候，就转换为UTF-8编码。
实例 - 记事本
- 用记事本编辑的时候，从文件读取的UTF-8字符被转换为Unicode字符到内存里，编辑完成后，保存的时候再把Unicode转换为UTF-8保存到文件：
实例 - 浏览器
- 浏览网页的时候，服务器会把动态生成的Unicode内容转换为UTF-8再传输到浏览器，所以你看到很多网页的源码上会有类似的信息，表示该网页正是用的UTF-8编码。
UTF-32
- UTF-32 是固定长度的编码，始终占用 4 个字节，足以容纳所有的 Unicode 字符，所以直接存储 Unicode 编号即可，不需要任何编码转换。浪费了空间，提高了效率。
UTF-16
- 对于 Unicode 编号范围在 0 ~ FFFF 之间的字符，UTF-16 使用两个字节存储，并且直接存储 Unicode 编号，不用进行编码转换，这跟 UTF-32 非常类似。
- 对于 Unicode 编号范围在 10000~10FFFF 之间的字符，UTF-16 使用四个字节存储，具体来说就是：将字符编号的所有比特位分成两部分，较高的一些比特位用一个值介于 D800~DBFF 之间的双字节存储，较低的一些比特位（剩下的比特位）用一个值介于 DC00~DFFF 之间的双字节存储。
文件
- 计算机的存储在物理上是二进制的，所以文本文件与二进制文件的区别并不是物理上的，而是逻辑上的。这两者只是在编码层次上有差异。（严格意义上，文本文件也是二进制文件）
- 简单来说，文本文件是基于字符编码的文件，常见的编码有ASCII编码，UNICODE编码等等。二进制文件是基于值编码的文件。
文本文件
- 文本文件是一种计算机文件，它是一种典型的顺序文件，其文件的逻辑结构又属于流式文件。
- 文本文件是指以ASCII码方式(也称文本方式)存储的文件，更确切地说，英文、数字等字符存储的是ASCII码，而汉字存储的是机内码。文本文件中除了存储文件有效字符信息（包括能用ASCII码字符表示的回车、换行等信息）外，不能存储其他任何信息。
二进制文件
- 文件在外部设备的存放形式为二进制而得名。狭义的二进制文件即除文本文件以外的文件。
- 二进制文件可看成是变长编码的，因为是值编码，多少个比特代表一个值，完全由自己决定。
优势
- 二进制文件比较节约空间，这两者储存字符型数据时并没有差别，但是在储存数字，特别是实型数字时，二进制更节省空间。
- 内存中参加计算的数据都是用二进制无格式储存起来的，因此，使用二进制储存到文件就更快捷
- 一些比较精确的数据，使用二进制储存不会造成有效位的丢失。
对比
相同
- 文件在磁盘上的存储方式都是二进制形式。但二进制读写是将内存里面的数据直接读写入文本中，而文本呢，则是将数据先转换成了字符串，再写入到文本中。
- 组成：控制信息和内容信息。 （文本文件不包含控制信息）
不同
- 能存储的数据类型不同：文本文件只能存储char型字符变量。二进制文件可以存储char/int/short/long/float/……各种变量值。
- 每条数据的长度：文本文件每条数据通常是固定长度的。以ASCII为例，每条数据(每个字符)都是1个字节。进制文件每条数据不固定。如short占两个字节，int占四个字节，float占8个字节……
- 读取的软件不同：文本文件编辑器就可以读写。比如记事本、NotePad++、Vim等。二进制文件需要特别的解码器。比如bmp文件需要图像查看器，rmvb需要播放器……
- 操作系统对换行符('\n')的处理不同（不重要）：文本文件，操作系统会对'\n'进行一些隐式变换，因此文本文件直接跨平台使用会出问题。二进制文件，操作系统不会对'\n'进行隐式变换，很多二进制文件（如电影、图片等）可以跨平台使用。
参考文献
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