详解 Python 中的编码问题,从此编码不再是噩梦

作者: 王炳明 分类: Python 基础教程 发布时间: 2020-10-03 22:16 热度:71

Python 中编码问题,一直是很多 Python 开发者的噩梦,尽管你是工作多年的 Python 开发者,也肯定会经常遇到令人神烦的编码问题,好不容易花了半天搞明白了。

一段时间后,又全都忘光光了,一脸懵逼的你又开始你找各种博客、帖子,从头搞清楚什么是编码?什么是 unicode?它和 ASCII 有什么区别?为什么 decode encode 老是报错?python2 里和 python3 的字符串类型怎么都不一样,怎么对应起来?如何检测编码格式?

反反复复,这个过程真是太痛苦了。

今天我把大家在 Python 上会遇到的一些编码问题都讲清楚了,以后你可以不用再 Google,收藏这篇文章就行。

1. Python 3 中 str 与 bytes

在 Python3中,字符串有两种类型 ,str 和 bytes。

今天就来说一说这二者的区别:

  • unicode string(str 类型):以 Unicode code points 形式存储,人类认识的形式
  • byte string(bytes 类型):以 byte 形式存储,机器认识的形式

在 Python 3 中你定义的所有字符串,都是 unicode string类型,使用 typeisinstance 可以判别

# python3

>>> str_obj = "你好"
>>> 
>>> type(str_obj)
<class 'str'>
>>> 
>>> isinstance("你好", str)
True
>>> 
>>> isinstance("你好", bytes)
False
>>> 

而 bytes 是一个二进制序列对象,你只要你在定义字符串时前面加一个 b,就表示你要定义一个 bytes 类型的字符串对象。

# python3
>>> byte_obj = b"Hello World!"
>>> type(byte_obj)
<class 'bytes'>
>>> 
>>> isinstance(byte_obj, str)
False
>>> 
>>> isinstance(byte_obj, bytes)
True
>>> 

但是在定义中文字符串时,你就不能直接在前面加 b 了,而应该使用 encode 转一下。

>>> byte_obj=b"你好"
  File "<stdin>", line 1
SyntaxError: bytes can only contain ASCII literal characters.
>>> 
>>> str_obj="你好"
>>> 
>>> str_obj.encode("utf-8")
b'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd'
>>> 

2. Python 2 中 str 与 unicode

而在 Python2 中,字符串的类型又与 Python3 不一样,需要仔细区分。

在 Python2 里,字符串也只有两种类型,unicode 和 str 。

只有 unicode object 和 非unicode object(其实应该叫 str object) 的区别:

  • unicode string(unicode类型):以 Unicode code points 形式存储,人类认识的形式
  • byte string(str 类型):以 byte 形式存储,机器认识的形式

当我们直接使用双引号或单引号包含字符的方式来定义字符串时,就是 str 字符串对象,比如这样

# python2

>>> str_obj="你好"
>>>
>>> type(str_obj)
<type 'str'>
>>>
>>> str_obj
'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd'
>>>
>>> isinstance(str_obj, bytes)
True
>>> isinstance(str_obj, str)
True
>>> isinstance(str_obj, unicode)
False
>>>
>>> str is bytes
True

而当我们在双引号或单引号前面加个 u,就表明我们定义的是 unicode 字符串对象,比如这样

# python2

>>> unicode_obj = u"你好"
>>>
>>> unicode_obj
u'\u4f60\u597d'
>>>
>>> type(unicode_obj)
<type 'unicode'>
>>>
>>> isinstance(unicode_obj, bytes)
False
>>> isinstance(unicode_obj, str)
False
>>>
>>> isinstance(unicode_obj, unicode)
True

3. 如何检测对象的编码

所有的字符,在 unicode 字符集中都有对应的编码值(英文叫做:code point

而把这些编码值按照一定的规则保存成二进制字节码,就是我们说的编码方式,常见的有:UTF-8,GB2312 等。

也就是说,当我们要将内存中的字符串持久化到硬盘中的时候,都要指定编码方法,而反过来,读取的时候,也要指定正确的编码方法(这个过程叫解码),不然会出现乱码。

那问题就来了,当我们知道了其对应的编码方法,我们就可以正常解码,但并不是所有时候我们都能知道应该用什么编码方式去解码?

这时候就要介绍到一个 python 的库 — chardet ,使用它之前 需要先安装

python3 -m pip install chardet

chardet 有一个 detect 方法,可以 预测其其编码格式

>>> import chardet
>>> chardet.detect('微信公众号:Python编程时光'.encode('gbk'))
{'encoding': 'GB2312', 'confidence': 0.99, 'language': 'Chinese'}

为什么说是预测呢,通过上面的输出来看,你会看到有一个 confidence 字段,其表示预测的可信度,或者说成功率。

但是使用它时,若你的字符数较少,就有可能 “误诊”),比如只有 中文 两个字,就像下面这样,我们是 使用 gbk 编码的,使用 chardet 却识别成 KOI8-R 编码。

>>> str_obj = "中文"
>>> byte_obj = bytes(a, encoding='gbk')  # 先得到一个 gbk 编码的 bytes
>>>
>>> chardet.detect(byte_obj)
{'encoding': 'KOI8-R', 'confidence': 0.682639754276994, 'language': 'Russian'}
>>> 
>>> str_obj2 = str(byte_obj, encoding='KOI8-R')
>>> str_obj2
'жпнд'

所以为了编码诊断的准确,要尽量使用足够多的字符。

chardet 支持多国的语言,从官方文档中可以看到支持如下这些语言(https://chardet.readthedocs.io/en/latest/supported-encodings.html)

4. 编码与解码的区别

编码和解码,其实就是 str 与 bytes 的相互转化的过程(Python 2 已经远去,这里以及后面都只用 Python 3 举例)

  • 编码:encode 方法,把字符串对象转化为二进制字节序列
  • 解码:decode 方法,把二进制字节序列转化为字符串对象

那么假如我们真知道了其编码格式,如何来转成 unicode 呢?

有两种方法

第一种是,直接使用 decode 方法

>>> byte_obj.decode('gbk')
'中文'
>>> 

第二种是,使用 str 类来转

>>> str_obj = str(byte_obj, encoding='gbk')
>>> str_obj
'中文'
>>> 

5. 如何设置文件编码

在 Python 2 中,默认使用的是 ASCII 编码来读取的,因此,我们在使用 Python 2 的时候,如果你的 python 文件里有中文,运行是会报错的。

SyntaxError: Non-ASCII character '\xe4' in file demo.py

原因就是 ASCII 编码表太小,无法解释中文。

而在 Python 3 中,默认使用的是 uft-8 来读取,所以省了不少的事。

对于这个问题,通常解决方法有两种:

第一种方法

在 python2 中,可以使用在头部指定

可以这样写,虽然很好看

# -*- coding: utf-8 -*- 

但这样写太麻烦了,我通常使用下面两种写法

# coding:utf-8
# coding=utf-8 

第二种方法

import sys 

reload(sys) 
sys.setdefaultencoding('utf-8') 

这里在调用sys.setdefaultencoding(‘utf-8’) 设置默认的解码方式之前,执行了reload(sys),这是必须的,因为python在加载完sys之后,会删除 sys.setdefaultencoding 这个方法,我们需要重新载入sys,才能调用 sys.setdefaultencoding 这个方法。

6. 参考文章

明哥写文章,辛苦了,请他喝杯咖啡吧?

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