UTF-8

Ten artykuł od 2021-04 zawiera treści, przy których brakuje odnośników do źródeł.

Należy dodać przypisy do treści niemających odnośników do źródeł. Dodanie listy źródeł bibliograficznych jest problematyczne, ponieważ nie wiadomo, które treści one uźródławiają.
Sprawdź w źródłach: Encyklopedia PWN • Google Books • Google Scholar • Federacja Bibliotek Cyfrowych • BazHum • BazTech • RCIN • Internet Archive (texts / inlibrary)
Dokładniejsze informacje o tym, co należy poprawić, być może znajdują się w dyskusji tego artykułu.
Po wyeliminowaniu niedoskonałości należy usunąć szablon {{Dopracować}} z tego artykułu.

UTF-8 (ang. 8-bit Unicode Transformation Format) – system kodowania Unicode, wykorzystujący od 1 do 4 bajtów do zakodowania pojedynczego znaku, w pełni kompatybilny z ASCII. Jest najczęściej wykorzystywany do przechowywania napisów w plikach i komunikacji sieciowej.

• Każdy tekst w ASCII jest tekstem w UTF-8.
• Żaden znak spoza ASCII nie zawiera bajtu z ASCII.
• Zachowuje porządek sortowania UCS-4.
• Typowy tekst ISO-Latin-X rozrasta się w bardzo niewielkim stopniu po przekonwertowaniu do UTF-8.
• Nie zawiera bajtów 0xFF i 0xFE, więc łatwo można go odróżnić od tekstu UTF-16.
• Znaki o kodzie różnym od 0 nie zawierają bajtu 0, co pozwala stosować UTF-8 w ciągach zakończonych zerem.
• O każdym bajcie wiadomo, czy jest początkiem znaku, czy też leży w jego środku, co nie jest dostępne np. w kodowaniu EUC.
• Nie ma problemów z little endian vs big endian.
• Jest domyślnym kodowaniem w XML (również w jego aplikacjach: XHTML, SVG, XSL, CML, MathML).

• Znaki CJK zajmują po 3 bajty zamiast 2 w kodowaniach narodowych.
• Znaki alfabetów niełacińskich zajmują po 2 bajty zamiast jednego w kodowaniach narodowych.
• UTF-8 nie używa przesunięć zasięgów, co stanowi dodatkowe utrudnienie dla implementacji UTF-8 (szczegóły poniżej)

Mapowanie znaków Unicode na ciągi bajtów możliwe jest na jeden z czterech sposobów:

• U+00 do U+7F        – 0xxxxxxx, gdzie kolejne „x” to bity od najstarszego,
• U+80 do U+7FF       – 110xxxxx 10xxxxxx,
• U+800 do U+FFFF     – 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx,
• U+10000 do U+10FFFF – 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx.

Znaki z przedziału ASCII (0 do 127) kodowane są jako jeden bajt, czyli m.in. litery alfabetu łacińskiego. Polskie litery diakrytyzowane kodowane już są jako dwa bajty.

W listopadzie 2003 roku kodowanie UTF-8 zostało ograniczone zgodnie z RFC 3629 ↓, w celu zapewnienia zgodności z ograniczeniami kodowania UTF-16. Po pierwsze ograniczono maksymalny kod do U+10FFFF. Wcześniej wynosił on U+7FFFFFFF, dopuszczalne były sekwencje złożone z 5 i 6 bajtów, a 4-bajtowe mogły kodować znaki do U+1FFFFF. Po drugie zabroniono kodów z zakresu od U+D800 do U+DFFF, co pomniejszyło liczbę dopuszczalnych kodów o dodatkowe 2048. W ten sposób pozostało dokładnie 17 · 65536 − 2048 kodów, co oznacza że w UTF-8 można zakodować 1 112 064 różnych znaków.

Teoretycznie w UTF-8 ten sam znak można zapisać na kilka sposobów. Przykładowo znak ASCII / (ukośnik) można by zapisać jako:

• 00101111,
• 11000000 10101111,
• 11100000 10000000 10101111,
• 11110000 10000000 10000000 10101111.

Stanowi to zagrożenie bezpieczeństwa m.in. dla serwerów, które sprawdzają obecność znaku / w ścieżkach. Z tego powodu standard UTF-8 przewiduje, że poprawny jest wyłącznie najkrótszy możliwy sposób zapisu, a każdy program musi odrzucać znaki zapisane dłuższymi sekwencjami niż minimalna.

Kodowanie na podstawie znaku euro €:

1. Znak € w Unicode ma oznaczenie U+20AC.
2. Zgodnie z informacjami w poprzednim podrozdziale taka wartość jest możliwa do zakodowania na 3 bajtach.
3. Liczba szesnastkowa 20AC to binarnie 0010 0000 1010 1100 po uzupełnieniu wiodącymi zerami do 16 bitów, ponieważ tyle bitów trzeba zakodować na 3 bajtach w UTF-8.
4. Kodowanie na trzech bajtach wymaga użycia w pierwszym bajcie trzech wiodących bitów ustawionych na 1, a czwartego na 0 (1110…).
5. Pozostałe bity pierwszego bajtu pochodzą z najstarszych czterech bitów kodowanej wartości w Unicode, co daje (1110 0010), a reszta bitów dzielona jest na dwa bloki po 6 bitów każdy (…0000 1010 1100).
6. Do tych bloków dodawane są wiodące bity 10, by tworzyły następujące 8-bitowe wartości 1000 0010 i 1010 1100).
7. W ten sposób rezultatem są trzy bajty w postaci 1110 0010 1000 0010 1010 1100, co w systemie szesnastkowych przyjmuje postać E2 82 AC.

Poniższa tabela pozwala zrozumieć sposób kodowana różnej długości numerów kodowych Unicode w UTF-8.

• Unicode
• UTF-7
• UTF-16
• UTF-32
• Kodowanie polskich znaków

• F.F. Yergeau F.F., UTF-8, a transformation format of ISO 10646, STD 63, RFC 3629, IETF, listopad 2003, DOI: 10.17487/RFC3629, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667  (ang.).
• Tabela znaków w UTF-8 (ang.)
• UTF a Unicode. programowanie.opole.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2012-09-22)]. – objaśnienie różnicy między UTF i Unicode (pol.)