Содержание страницы
codecs – реестр кодеков и базовые классы¶codecs – Codec registry and base classes
Этот модуль определяет базовые классы для стандартных кодеков Python (кодировщиков и декодировщиков) и предоставляет доступ к внутреннему реестру кодеков Python, который управляет процессом поиска кодеков и обработки ошибок.
Он определяет следующие функции:
- codecs.register(search_function)¶
Регистрирует функцию поиска кодеков. Функции поиска должны принимать один аргумент – имя кодировки строчными буквами – и возвращать объект CodecInfo со следующими атрибутами:
- name Имя кодировки;
- encode Функция кодирования без сохранения состояния;
- decode Функция декодирования без сохранения состояния;
- incrementalencoder Класс инкрементального кодировщика или фабричная функция;
- incrementaldecoder Класс инкрементального декодировщика или фабричная функция;
- streamwriter Класс потокового писателя или фабричная функция;
- streamreader Класс потокового читателя или фабричная функция.
Различные функции или классы принимают следующие аргументы:
encode и decode: это должны быть функции или методы с тем же интерфейсом, что и методы encode()/decode() экземпляров Codec (см. Codec Interface). Функции/методы должны работать в режиме без сохранения состояния.
incrementalencoder и incrementaldecoder: это должны быть фабричные функции, предоставляющие следующий интерфейс:
factory(errors='strict')
Фабричные функции должны возвращать объекты, предоставляющие интерфейсы, определённые базовыми классами IncrementalEncoder и IncrementalDecoder, соответственно. Инкрементальные кодеки могут сохранять состояние.
streamreader и streamwriter: это должны быть фабричные функции, предоставляющие следующий интерфейс:
factory(поток данных, errors='strict')
Фабричные функции должны возвращать объекты, предоставляющие интерфейсы, определённые базовыми классами StreamWriter и StreamReader соответственно. Потоковые кодеки могут поддерживать состояние.
Возможные значения для errors: 'strict' (возбуждает исключение при ошибке кодирования), 'replace' (заменяет некорректные данные подходящим замещающим маркером, например '?'), 'ignore' (игнорирует некорректные данные и продолжает без уведомления), 'xmlcharrefreplace' (заменяет на соответствующий символьный XML-код (только для кодирования)) и 'backslashreplace' (заменяет на escape-последовательности с обратными слешами (только для кодирования)), а также любые другие методы обработки ошибок, определённые через register_error().
Если функция поиска не может найти указанную кодировку, она должна вернуть None.
- codecs.lookup(encoding)¶
Ищет информацию о кодеке в реестре кодеков Python и возвращает объект CodecInfo, как определено выше.
Кодировки сначала ищутся в кеше реестра. Если не найдены, просматривается список зарегистрированных функций поиска. Если объект CodecInfo не найден, возбуждается LookupError. В противном случае объект CodecInfo сохраняется в кеш и возвращается вызывающему.
Для упрощения доступа к различным кодекам модуль предоставляет следующие дополнительные функции, которые используют lookup() для поиска кодека:
- codecs.getencoder(encoding)¶
Находит кодек для указанной кодировки и возвращает его функцию-кодировщик.
Вызывает LookupError, если кодировка не найдена.
- codecs.getdecoder(encoding)¶
Находит кодек для указанной кодировки и возвращает его функцию-декодер.
Вызывает LookupError, если кодировка не найдена.
- codecs.getincrementalencoder(encoding)¶
Находит кодек для указанной кодировки и возвращает его класс инкрементального кодировщика или фабричную функцию.
Вызывает LookupError, если кодировка не может быть найдена или кодек не поддерживает инкрементальный кодировщик.
- codecs.getincrementaldecoder(encoding)¶
Находит кодек для указанной кодировки и возвращает его класс инкрементального декодера или фабричную функцию.
Вызывает LookupError, если кодировка не может быть найдена или кодек не поддерживает инкрементальный декодировщик.
- codecs.getreader(encoding)¶
Находит кодек для указанной кодировки и возвращает его класс StreamReader или фабричную функцию.
Вызывает LookupError, если кодировка не найдена.
- codecs.getwriter(encoding)¶
Находит кодек для указанной кодировки и возвращает его класс StreamWriter или фабричную функцию.
Вызывает LookupError, если кодировка не найдена.
- codecs.register_error(name, error_handler)¶
Регистрирует функцию обработки ошибок error_handler под именем name. error_handler будет вызываться при кодировании и декодировании в случае ошибки, когда name указан как параметр errors.
При кодировании error_handler будет вызван с экземпляром UnicodeEncodeError, который содержит информацию о месте ошибки. Обработчик ошибок должен либо снова вызывать это исключение, либо другое, либо вернуть кортеж с заменой для некодируемой части входных данных и позицией, с которой следует продолжить кодирование. Кодировщик закодирует замену и продолжит кодирование исходных данных с указанной позиции. Отрицательные значения позиции считаются относительно конца входной строки. Если результирующая позиция выходит за пределы, будет возбуждено IndexError.
Декодирование и трансляция работают аналогично, за исключением того, что обработчику будет передан UnicodeDecodeError или UnicodeTranslateError, и что замена от обработчика ошибок будет помещена в вывод напрямую.
- codecs.lookup_error(name)¶
Возвращает обработчик ошибок, ранее зарегистрированный под именем name.
Возбуждает LookupError, если обработчик не найден.
- codecs.strict_errors(exception)¶
- Реализует обработку ошибок strict.
- codecs.replace_errors(exception)¶
- Реализует обработку ошибок replace.
- codecs.ignore_errors(exception)¶
- Реализует обработку ошибок ignore.
- codecs.xmlcharrefreplace_errors(exception)¶
- Реализует обработку ошибок xmlcharrefreplace.
- codecs.backslashreplace_errors(exception)¶
- Реализует обработку ошибок backslashreplace.
Для упрощения работы с закодированными файлами или потоками модуль также определяет следующие вспомогательные функции:
- codecs.open(filename, mode[, encoding[, errors[, buffering]]])¶
Открывает закодированный файл, используя указанный mode, и возвращает обёрнутую версию, обеспечивающую прозрачное кодирование/декодирование. Режим файла по умолчанию – 'r', что означает открытие файла в режиме чтения.
Примечание
Методы обёрнутой версии будут принимать и возвращать только строки. Аргументы типа bytes будут отклонены.
Примечание
Файлы всегда открываются в двоичном режиме, даже если двоичный режим не был указан. Это сделано для предотвращения потери данных из-за кодировок, использующих 8-битные значения. Это означает, что автоматическое преобразование b'\n' не выполняется при чтении и записи.
encoding задаёт кодировку, которая будет использоваться для файла.
errors may be given to define the error handling. It defaults to 'strict' which causes a ValueError to be raised in case an encoding error occurs.
Параметр buffering имеет то же значение, что и для встроенной функции open(). По умолчанию используется построчная буферизация.
- codecs.EncodedFile(file, input[, output[, errors]])¶
Возвращает обёрнутую версию файла, которая обеспечивает прозрачное преобразование кодировки.
Байты, записанные в обёрнутый файл, интерпретируются в соответствии с кодировкой input и затем записываются в исходный файл как байты с использованием кодировки output.
Если output не задан, по умолчанию используется input.
Параметр errors может быть задан для определения обработки ошибок. По умолчанию 'strict', что вызывает ValueError при возникновении ошибки кодирования.
- codecs.iterencode(iterable, encoding[, errors])¶
- Использует инкрементальный кодировщик для последовательного кодирования входных данных из iterable. Эта функция является генератором. Параметр errors (а также любые другие именованные аргументы) передаётся инкрементальному кодировщику.
- codecs.iterdecode(iterable, encoding[, errors])¶
- Использует инкрементальный декодировщик для последовательного декодирования входных данных из iterable. Эта функция является генератором. Параметр errors (а также любые другие именованные аргументы) передаётся инкрементальному декодировщику.
Модуль также предоставляет следующие константы, полезные для чтения и записи в платформенно-зависимые файлы:
- codecs.BOM¶
- codecs.BOM_BE¶
- codecs.BOM_LE¶
- codecs.BOM_UTF8¶
- codecs.BOM_UTF16¶
- codecs.BOM_UTF16_BE¶
- codecs.BOM_UTF16_LE¶
- codecs.BOM_UTF32¶
- codecs.BOM_UTF32_BE¶
- codecs.BOM_UTF32_LE¶
- Эти константы определяют различные кодировки метки порядка байтов Unicode (BOM), используемые в потоках данных UTF-16 и UTF-32 для указания порядка байтов, используемого в потоке или файле, а в UTF-8 – как подпись Unicode. BOM_UTF16 – это либо BOM_UTF16_BE, либо BOM_UTF16_LE в зависимости от родного порядка байтов платформы; BOM является псевдонимом для BOM_UTF16, BOM_LE – для BOM_UTF16_LE, а BOM_BE – для BOM_UTF16_BE. Остальные представляют BOM в кодировках UTF-8 и UTF-32.
Базовые классы кодеков¶Codec Base Classes
Модуль codecs определяет набор базовых классов, которые задают интерфейс и могут также использоваться для простого написания собственных кодеков для применения в Python.
Каждый кодек должен определять четыре интерфейса, чтобы быть пригодным для использования в качестве кодека в Python: статический кодировщик без состояния, статический декодировщик без состояния, потоковый читатель и потоковый писатель. Потоковые читатели и писатели обычно повторно используют статический кодировщик/декодировщик без состояния для реализации файловых протоколов.
Класс Codec определяет интерфейс для кодировщиков/декодировщиков без состояния.
Для упрощения и стандартизации обработки ошибок методы encode() и decode() могут реализовывать различные схемы обработки ошибок с помощью строкового аргумента errors. Определены и реализованы следующие строковые значения для всех стандартных кодеков Python:
| Значение | Значение |
|---|---|
| 'strict' | Возбуждает UnicodeError (или подкласс); это поведение по умолчанию. |
| 'ignore' | Игнорирует символ и продолжает со следующего. |
| 'replace' | Заменяет подходящим заменяющим символом; для встроенных кодеков Unicode при декодировании Python будет использовать официальный U+FFFD REPLACEMENT CHARACTER, а при кодировании – '?'. |
| 'xmlcharrefreplace' | Заменяет соответствующей символьной ссылкой XML (только для кодирования). |
| 'backslashreplace' | Заменяет escape-последовательностями с обратной косой чертой (только для кодирования). |
Набор допустимых значений может быть расширен через register_error().
Объекты Codec¶Codec Objects
Класс Codec определяет методы, которые также задают функциональные интерфейсы кодировщика и декодировщика без состояния:
- Codec.encode(input[, errors])¶
Кодирует объект input и возвращает кортеж (объект вывода, длина обработанных данных). Кодирование преобразует строковый объект в объект bytes с использованием определённой кодировки набора символов (например, cp1252 или iso-8859-1).
errors определяет способ обработки ошибок. По умолчанию используется 'strict' режим.
Метод не должен хранить состояние в экземпляре Codec. Используйте StreamCodec для кодеков, которым необходимо сохранять состояние, чтобы обеспечить эффективное кодирование/декодирование.
Кодировщик должен уметь обрабатывать входные данные нулевой длины и в этом случае возвращать пустой объект типа объекта вывода.
- Codec.decode(input[, errors])¶
Декодирует объект input и возвращает кортеж (объект вывода, длина обработанных данных). Декодирование преобразует объект bytes, закодированный с помощью определённой кодировки набора символов, в строковый объект.
input должен быть объектом bytes или объектом, предоставляющим интерфейс только для чтения символьного буфера – например, объекты буфера и файлы, отображаемые в память.
errors определяет способ обработки ошибок. По умолчанию используется 'strict' режим.
Метод не должен хранить состояние в экземпляре Codec. Используйте StreamCodec для кодеков, которым необходимо сохранять состояние, чтобы обеспечить эффективное кодирование/декодирование.
Декодировщик должен уметь обрабатывать входные данные нулевой длины и в этом случае возвращать пустой объект типа объекта вывода.
Классы IncrementalEncoder и IncrementalDecoder предоставляют базовый интерфейс для инкрементального кодирования и декодирования. Кодирование/декодирование входных данных выполняется не одним вызовом функции кодировщика/декодировщика без сохранения состояния, а несколькими вызовами метода encode()/decode() инкрементального кодировщика/декодировщика. Инкрементальный кодировщик/декодировщик отслеживает процесс кодирования/декодирования во время вызовов методов.
Объединённый результат вызовов метода encode()/decode() совпадает с тем, который получился бы, если бы все отдельные входные данные были объединены в один и этот вход был закодирован/декодирован кодировщиком/декодировщиком без состояния.
Объекты IncrementalEncoder¶IncrementalEncoder Objects
Класс IncrementalEncoder используется для кодирования входных данных в несколько шагов. Он определяет следующие методы, которые каждый пошаговый кодировщик должен реализовать для совместимости с реестром кодеков Python.
- class codecs.IncrementalEncoder([errors])¶
Конструктор для экземпляра IncrementalEncoder.
Все инкрементальные кодировщики должны предоставлять этот интерфейс конструктора. Они могут свободно добавлять дополнительные именованные аргументы, однако реестр кодеков Python использует только те, что определены здесь.
IncrementalEncoder может реализовывать различные схемы обработки ошибок, передавая ключевой аргумент errors. Эти параметры предопределены:
- 'strict' Возбуждает ValueError (или подкласс); это значение по умолчанию.
- 'ignore' Игнорирует символ и продолжает со следующего.
- 'replace' Заменяет подходящим заменяющим символом
- 'xmlcharrefreplace' Заменяет соответствующей символьной ссылкой XML
- 'backslashreplace' Заменяет управляющими последовательностями с обратной косой чертой.
Аргумент errors будет присвоен атрибуту с тем же именем. Присваивание этому атрибуту позволяет переключаться между разными стратегиями обработки ошибок в течение времени жизни объекта IncrementalEncoder.
Набор допустимых значений для аргумента errors можно расширить с помощью register_error().
- encode(object[, final])¶
- Кодирует object (с учётом текущего состояния кодировщика) и возвращает результирующий закодированный объект. Если это последний вызов encode(), final должен быть истинным (по умолчанию – ложь).
- reset()¶
- Сбрасывает кодировщик в начальное состояние.
- IncrementalEncoder.getstate()¶
- Возвращает текущее состояние кодировщика, которое должно быть целым числом. Реализация должна гарантировать, что 0 – это наиболее распространённое состояние. (Состояния, которые сложнее целых чисел, можно преобразовать в целое число, замаршализовав/запиклив состояние и кодируя байты результирующей строки в целое число).
- IncrementalEncoder.setstate(state)¶
- Устанавливает состояние кодировщика равным state. state должно быть состоянием кодировщика, возвращённым методом getstate().
Объекты IncrementalDecoder¶IncrementalDecoder Objects
Класс IncrementalDecoder используется для декодирования входных данных в несколько шагов. Он определяет следующие методы, которые каждый пошаговый декодировщик должен реализовать для совместимости с реестром кодеков Python.
- class codecs.IncrementalDecoder([errors])¶
Конструктор для экземпляра IncrementalDecoder.
Все инкрементальные декодеры должны предоставлять этот интерфейс конструктора. Они могут свободно добавлять дополнительные именованные аргументы, однако реестр кодеков Python использует только те, что определены здесь.
IncrementalDecoder может реализовывать различные схемы обработки ошибок, передавая ключевой аргумент errors. Эти параметры предопределены:
- 'strict' Возбуждает ValueError (или подкласс); это значение по умолчанию.
- 'ignore' Игнорирует символ и продолжает со следующего.
- 'replace' Заменяет подходящим заменяющим символом.
Аргумент errors будет присвоен атрибуту с тем же именем. Присваивание этому атрибуту позволяет переключаться между разными стратегиями обработки ошибок в течение времени жизни объекта IncrementalDecoder.
Набор допустимых значений для аргумента errors можно расширить с помощью register_error().
- decode(object[, final])¶
- Декодирует object (с учётом текущего состояния декодировщика) и возвращает результирующий декодированный объект. Если это последний вызов decode(), final должен быть истинным (по умолчанию – ложь). Если final истинно, декодировщик должен полностью декодировать входные данные и сбросить все буферы. Если это невозможно (например, из-за неполных последовательностей байтов в конце входных данных), он должен инициировать обработку ошибок, как в случае без сохранения состояния (что может вызвать исключение).
- reset()¶
- Сбрасывает декодер в исходное состояние.
- getstate()¶
- Возвращает текущее состояние декодера. Это должен быть кортеж из двух элементов: первый – буфер, содержащий ещё не декодированные входные данные; второй – целое число, которое может содержать дополнительную информацию о состоянии. (Реализация должна гарантировать, что 0 является наиболее распространённой дополнительной информацией о состоянии.) Если эта дополнительная информация о состоянии равна 0, должна быть возможность установить декодер в состояние без буферизованных входных данных и с 0 в качестве дополнительной информации о состоянии, чтобы подача ранее буферизованных входных данных в декодер возвращала его в предыдущее состояние без вывода каких-либо данных. (Дополнительная информация о состоянии, более сложная, чем целые числа, может быть преобразована в целое число с помощью маршалинга/сериализации этой информации и кодирования байтов результирующей строки в целое число.)
- setstate(state)¶
- Устанавливает состояние декодировщика равным state. state должно быть состоянием декодировщика, возвращённым методом getstate().
Классы StreamWriter и StreamReader предоставляют общие рабочие интерфейсы, которые можно использовать для очень простой реализации новых подмодулей кодировок. Пример такой реализации можно найти в encodings.utf_8.
Объекты StreamWriter¶StreamWriter Objects
Класс StreamWriter является подклассом Codec и определяет следующие методы, которые каждый потоковый писатель должен определить для совместимости с реестром кодеков Python.
- class codecs.StreamWriter(stream[, errors])¶
Конструктор экземпляра StreamWriter.
Все потоковые писатели должны предоставлять этот интерфейс конструктора. Они могут добавлять дополнительные именованные аргументы, но реестр кодеков Python использует только те, что определены здесь.
поток данных должен быть файлоподобным объектом, открытым для записи двоичных данных.
Класс StreamWriter может реализовывать различные схемы обработки ошибок с помощью именованного аргумента errors. Эти параметры предопределены:
- 'strict' Возбуждает ValueError (или подкласс); это значение по умолчанию.
- 'ignore' Игнорирует символ и продолжает со следующего.
- 'replace' Заменяет подходящим заменяющим символом
- 'xmlcharrefreplace' Заменяет соответствующей символьной ссылкой XML
- 'backslashreplace' Заменяет управляющими последовательностями с обратной косой чертой.
Аргумент errors будет присвоен атрибуту с тем же именем. Присваивание этому атрибуту позволяет переключаться между различными стратегиями обработки ошибок в течение времени жизни объекта StreamWriter.
Набор допустимых значений для аргумента errors можно расширить с помощью register_error().
- write(object)¶
- Записывает в поток закодированное содержимое объекта.
- writelines(list)¶
- Записывает объединённый список строк в поток данных (возможно, с повторным использованием метода write()).
- reset()¶
Сбрасывает и переустанавливает буферы кодека, используемые для сохранения состояния.
Вызов этого метода должен гарантировать, что выходные данные перейдут в чистое состояние, позволяющее добавлять новые свежие данные без необходимости повторного сканирования всего потока для восстановления состояния.
В дополнение к указанным выше методам, StreamWriter также должен наследовать все остальные методы и атрибуты от базового потока.
Объекты StreamReader¶StreamReader Objects
Класс StreamReader является подклассом Codec и определяет следующие методы, которые каждый потоковый читатель должен определить для совместимости с реестром кодеков Python.
- class codecs.StreamReader(stream[, errors])¶
Конструктор экземпляра StreamReader.
Все потоковые читатели должны предоставлять этот интерфейс конструктора. Они могут добавлять дополнительные именованные аргументы, но реестр кодеков Python использует только те, что определены здесь.
поток данных должен быть файлоподобным объектом, открытым для чтения (двоичных) данных.
Класс StreamReader может реализовывать различные схемы обработки ошибок с помощью именованного аргумента errors. Эти параметры определены:
- 'strict' Возбуждает ValueError (или подкласс); это значение по умолчанию.
- 'ignore' Игнорирует символ и продолжает со следующего.
- 'replace' Заменяет подходящим заменяющим символом.
Аргумент errors будет присвоен атрибуту с тем же именем. Присваивание этому атрибуту позволяет переключаться между различными стратегиями обработки ошибок в течение времени жизни объекта StreamReader.
Набор допустимых значений для аргумента errors можно расширить с помощью register_error().
- read([size[, chars[, firstline]]])¶
Декодирует данные из потока и возвращает результирующий объект.
chars указывает количество символов для чтения из потока данных. read() никогда не вернёт больше chars символов, но может вернуть меньше, если доступно недостаточно символов.
size указывает приблизительное максимальное количество байт для чтения из потока данных в целях декодирования. Декодер может изменять этот параметр по своему усмотрению. Значение по умолчанию -1 означает, что нужно читать и декодировать как можно больше. size предназначен для того, чтобы избежать декодирования огромных файлов за один шаг.
firstline указывает, что достаточно вернуть только первую строку, если на последующих строках возникают ошибки декодирования.
Метод должен использовать жадную стратегию чтения, то есть читать столько данных, сколько допускается определением кодировки и заданным размером; например, если в потоке доступны необязательные окончания кодировки или маркеры состояния, их также следует прочитать.
- readline([size[, keepends]])¶
Читает одну строку из входного потока и возвращает декодированные данные.
size, если задан, передаётся как аргумент size методу readline() потока.
Если keepends равен False, из возвращаемых строк будут удалены символы конца строки.
- readlines([sizehint[, keepends]])¶
Читает все строки из входного потока данных и возвращает их в виде списка строк.
Окончания строк реализуются с помощью метода декодера кодека и включаются в элементы списка, если keepends имеет значение true.
sizehint, если указан, передаётся как аргумент size в метод read() потока.
- reset()¶
Сбрасывает буферы кодека, используемые для сохранения состояния.
Обратите внимание, что никакое перемещение позиции в потоке не должно выполняться. Этот метод предназначен в первую очередь для восстановления после ошибок декодирования.
В дополнение к указанным выше методам, StreamReader также должен наследовать все остальные методы и атрибуты от базового потока.
Следующие два базовых класса включены для удобства. Они не нужны реестру кодеков, но могут оказаться полезными на практике.
Объекты StreamReaderWriter¶StreamReaderWriter Objects
StreamReaderWriter позволяет оборачивать потоки, работающие как в режиме чтения, так и записи.
Конструкция такова, что можно использовать фабричные функции, возвращаемые функцией lookup(), для создания экземпляра.
- class codecs.StreamReaderWriter(stream, Reader, Writer, errors)¶
- Создаёт экземпляр StreamReaderWriter. поток данных должен быть файлоподобным объектом. Reader и Writer должны быть фабричными функциями или классами, предоставляющими интерфейсы StreamReader и StreamWriter соответственно. Обработка ошибок выполняется так же, как определено для потоковых читателей и писателей.
Экземпляры StreamReaderWriter определяют объединённые интерфейсы классов StreamReader и StreamWriter. Они наследуют все остальные методы и атрибуты от базового потока.
Объекты StreamRecoder¶StreamRecoder Objects
StreamRecoder предоставляет представление кодирования данных с разделением на фронтенд и бэкенд, что иногда полезно при работе с разными кодировками.
Конструкция такова, что можно использовать фабричные функции, возвращаемые функцией lookup(), для создания экземпляра.
- class codecs.StreamRecoder(stream, encode, decode, Reader, Writer, errors)¶
Создаёт экземпляр StreamRecoder, реализующий двунаправленное преобразование: encode и decode работают на фронтенде (вход read() и выход write()), а Reader и Writer – на бэкенде (чтение и запись в поток).
Эти объекты можно использовать для прозрачного прямого перекодирования, например, из Latin-1 в UTF-8 и обратно.
Поток данных должен быть файлоподобным объектом.
encode, decode должны соответствовать интерфейсу Codec. Reader, Writer должны быть фабричными функциями или классами, предоставляющими объекты интерфейсов StreamReader и StreamWriter соответственно.
encode и decode нужны для преобразования на фронтенде, а Reader и Writer – на бэкенде.
Обработка ошибок выполняется так же, как определено для читателей и писателей потоков данных.
Экземпляры StreamRecoder определяют объединённые интерфейсы классов StreamReader и StreamWriter. Они наследуют все остальные методы и атрибуты от нижележащего потока.
Кодировки и Unicode¶Encodings and Unicode
Строки внутренне хранятся как последовательности кодовых точек (если быть точным, как массивы Py_UNICODE). В зависимости от того, как скомпилирован Python (через --without-wide-unicode или --with-wide-unicode, причём первый вариант используется по умолчанию), Py_UNICODE является 16-битным или 32-битным типом данных. Когда строковый объект используется за пределами CPU и памяти, порядок байтов CPU и способ хранения этих массивов в виде байтов становятся проблемой. Преобразование строкового объекта в последовательность байтов называется кодированием (encoding), а восстановление строкового объекта из последовательности байтов – декодированием (decoding). Существует много различных способов выполнить это преобразование (эти способы также называются кодировками). Самый простой способ – сопоставить кодовые точки 0–255 байтам 0x0–0xff. Это означает, что строковый объект, содержащий кодовые точки выше U+00FF, не может быть закодирован этим способом (который называется 'latin-1' или 'iso-8859-1'). str.encode() вызовет исключение UnicodeEncodeError, которое выглядит так: UnicodeEncodeError: 'latin-1' кодек не может закодировать символ '\u1234' на позиции 3: порядковый номер не входит в range(256).
Существует ещё одна группа кодировок (так называемые charmap-кодировки), которые выбирают другое подмножество всех кодовых точек Unicode и определяют, как эти кодовые точки сопоставляются с байтами 0x0–0xff. Чтобы увидеть, как это делается, достаточно открыть, например, encodings/cp1252.py (кодировка, используемая в основном в Windows). Там есть строковая константа из 256 символов, показывающая, какой символ какому значению байта соответствует.
Все эти кодировки могут кодировать только 256 из 65536 (или 1114111) кодовых точек, определённых в Unicode. Простой и понятный способ хранить каждую кодовую точку Unicode – хранить её как два последовательных байта. Есть две возможности: хранить байты в порядке от старшего к младшему (big endian) или от младшего к старшему (little endian). Эти две кодировки называются UTF-16-BE и UTF-16-LE соответственно. Их недостаток в том, что если, например, использовать UTF-16-BE на машине с little endian, то при кодировании и декодировании придётся постоянно переставлять байты. UTF-16 позволяет избежать этой проблемы: байты всегда будут в естественном порядке. Однако, когда эти байты считываются процессором с другим порядком байт, их всё равно придётся переставлять. Чтобы можно было определить порядок байт последовательности UTF-16, существует так называемая метка порядка байт (BOM – Byte Order Mark). Это символ Unicode U+FEFF. Этот символ добавляется в начало каждой последовательности байт UTF-16. Версия этого символа с переставленными байтами (0xFFFE) является недопустимым символом и не может встречаться в тексте Unicode. Поэтому если первый символ в последовательности байт UTF-16 оказывается U+FFFE, то при декодировании байты нужно переставить. К сожалению, вплоть до Unicode 4.0 символ U+FEFF имел второе назначение – НУЛЕВОЙ ШИРИНЫ НЕРАЗРЫВНЫЙ ПРОБЕЛ: символ, не имеющий ширины и не допускающий разрыва слова. Его можно было использовать, например, для подсказок алгоритму лигатур. Начиная с Unicode 4.0 использование U+FEFF в качестве НУЛЕВОЙ ШИРИНЫ НЕРАЗРЫВНЫЙ ПРОБЕЛ устарело (эту роль взял на себя U+2060 (СЛОВ СОЕДИНИТЕЛЬ)). Тем не менее, программное обеспечение Unicode всё ещё должно уметь обрабатывать U+FEFF в обеих ролях: как BOM это средство определения порядка хранения закодированных байтов, которое исчезает после декодирования последовательности байтов в строку; как НУЛЕВОЙ ШИРИНЫ НЕРАЗРЫВНЫЙ ПРОБЕЛ это обычный символ, который декодируется как любой другой.
Существует ещё одна кодировка, способная кодировать полный диапазон символов Unicode: UTF-8. UTF-8 – это 8-битная кодировка, поэтому в UTF-8 нет проблем с порядком байтов. Каждый байт в последовательности UTF-8 состоит из двух частей: битов маркера (самые старшие биты) и битов полезной нагрузки. Биты маркера представляют собой последовательность от нуля до шести единичных битов, за которыми следует нулевой бит. Символы Unicode кодируются так (где x – биты полезной нагрузки, которые при соединении дают символ Unicode):
| Диапазон | Кодировка |
|---|---|
| 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 |
Младший значащий бит символа Unicode – это самый правый бит x.
Поскольку UTF-8 – это 8-битная кодировка, BOM не требуется, и любой символ U+FEFF в декодированной строке (даже если это первый символ) трактуется как ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE.
Без внешней информации невозможно надёжно определить, какая кодировка использовалась для кодирования строки. Любая charmap-кодировка может декодировать любую случайную последовательность байтов. Однако с UTF-8 это невозможно, так как последовательности байтов UTF-8 имеют структуру, не допускающую произвольные байтовые последовательности. Чтобы повысить надёжность обнаружения кодировки UTF-8, Microsoft изобрела вариант UTF-8 (который Python 2.5 называет "utf-8-sig") для своей программы Notepad: перед тем, как любой символ Unicode будет записан в файл, записывается BOM в кодировке UTF-8 (который выглядит как последовательность байтов: 0xef, 0xbb, 0xbf). Поскольку маловероятно, что какой-либо файл в charmap-кодировке начинается с этих байтовых значений (которые, например, отображаются в
ЛАТИНСКАЯ СТРОЧНАЯ БУКВА I С ДИЭРЕЗИСОМПРАВАЯ ДВОЙНАЯ УГЛОВАЯ КАВЫЧКАПЕРЕВЁРНУТЫЙ ВОПРОСИТЕЛЬНЫЙ ЗНАК
в iso-8859-1), это увеличивает вероятность того, что кодировку utf-8-sig можно правильно угадать по последовательности байтов. Таким образом, здесь BOM используется не для определения порядка байтов, использованного при генерации последовательности, а как сигнатура, помогающая угадать кодировку. При кодировании кодек utf-8-sig запишет 0xef, 0xbb, 0xbf в качестве первых трёх байтов в файл. При декодировании utf-8-sig пропустит эти три байта, если они окажутся первыми тремя байтами в файле.
Стандартные кодировки¶Standard Encodings
Python поставляется с рядом встроенных кодеков, реализованных либо в виде функций на C, либо в виде словарей, используемых как таблицы соответствия. В следующей таблице перечислены кодеки по именам, а также несколько распространённых псевдонимов и языки, для которых эта кодировка, вероятно, используется. Ни список псевдонимов, ни список языков не является исчерпывающим. Обратите внимание, что варианты написания, отличающиеся только регистром или использующие дефис вместо подчёркивания, также являются допустимыми псевдонимами.
Многие наборы символов поддерживают одни и те же языки. Они различаются отдельными символами (например, поддерживается ли знак евро), и распределением символов по кодовым позициям. В частности, для европейских языков обычно существуют следующие варианты:
- набор символов ISO 8859
- кодовая страница Microsoft Windows, обычно полученная из набора символов 8859, но заменяющая управляющие символы дополнительными графическими символами
- кодовая страница IBM EBCDIC
- кодовая страница IBM PC, совместимая с ASCII
| Кодек | Псевдонимы | Языки |
|---|---|---|
| ascii | 646, us-ascii | Английский |
| big5 | big5-tw, csbig5 | Китайский традиционный |
| big5hkscs | big5-hkscs, hkscs | Китайский традиционный |
| cp037 | IBM037, IBM039 | Английский |
| cp424 | EBCDIC-CP-HE, IBM424 | Иврит |
| cp437 | 437, IBM437 | Английский |
| cp500 | EBCDIC-CP-BE, EBCDIC-CP-CH, IBM500 | Западная Европа |
| cp737 | Греческий | |
| cp775 | IBM775 | Балтийские языки |
| cp850 | 850, IBM850 | Западная Европа |
| cp852 | 852, IBM852 | Центральная и Восточная Европа |
| cp855 | 855, IBM855 | болгарский, белорусский, македонский, русский, сербский |
| cp856 | Иврит | |
| cp857 | 857, IBM857 | Турецкий |
| cp860 | 860, IBM860 | португальский |
| cp861 | 861, CP-IS, IBM861 | Исландский |
| cp862 | 862, IBM862 | Иврит |
| cp863 | 863, IBM863 | канадский |
| cp864 | IBM864 | Арабский |
| cp865 | 865, IBM865 | датский, норвежский |
| cp866 | 866, IBM866 | Русский |
| cp869 | 869, CP-GR, IBM869 | Греческий |
| cp874 | Тайский | |
| cp875 | Греческий | |
| cp932 | 932, ms932, mskanji, ms-kanji | Японский |
| cp949 | 949, ms949, uhc | Корейский |
| cp950 | 950, ms950 | Китайский традиционный |
| cp1006 | Урду | |
| cp1026 | ibm1026 | Турецкий |
| cp1140 | ibm1140 | Западная Европа |
| cp1250 | windows-1250 | Центральная и Восточная Европа |
| cp1251 | windows-1251 | болгарский, белорусский, македонский, русский, сербский |
| cp1252 | windows-1252 | Западная Европа |
| cp1253 | windows-1253 | Греческий |
| cp1254 | windows-1254 | Турецкий |
| cp1255 | windows-1255 | Иврит |
| cp1256 | windows1256 | Арабский |
| cp1257 | windows-1257 | Балтийские языки |
| cp1258 | windows-1258 | вьетнамский |
| euc_jp | eucjp, ujis, u-jis | Японский |
| euc_jis_2004 | jisx0213, eucjis2004 | Японский |
| euc_jisx0213 | eucjisx0213 | Японский |
| euc_kr | euckr, корейский, ksc5601, ks_c-5601, ks_c-5601-1987, ksx1001, ks_x-1001 | Корейский |
| gb2312 | chinese, csiso58gb231280, euc- cn, euccn, eucgb2312-cn, gb2312-1980, gb2312-80, iso- ir-58 | Упрощённый китайский |
| gbk | 936, cp936, ms936 | Унифицированный китайский |
| gb18030 | gb18030-2000 | Унифицированный китайский |
| hz | hzgb, hz-gb, hz-gb-2312 | Упрощённый китайский |
| iso2022_jp | csiso2022jp, iso2022jp, iso-2022-jp | Японский |
| iso2022_jp_1 | iso2022jp-1, iso-2022-jp-1 | Японский |
| iso2022_jp_2 | iso2022jp-2, iso-2022-jp-2 | Японский, корейский, упрощённый китайский, западноевропейские языки, греческий |
| iso2022_jp_2004 | iso2022jp-2004, iso-2022-jp-2004 | Японский |
| iso2022_jp_3 | iso2022jp-3, iso-2022-jp-3 | Японский |
| iso2022_jp_ext | iso2022jp-ext, iso-2022-jp-ext | Японский |
| iso2022_kr | csiso2022kr, iso2022kr, iso-2022-kr | Корейский |
| latin_1 | iso-8859-1, iso8859-1, 8859, cp819, latin, latin1, L1 | Западная Европа |
| iso8859_2 | iso-8859-2, latin2, L2 | Центральная и Восточная Европа |
| iso8859_3 | iso-8859-3, latin3, L3 | Эсперанто, мальтийский |
| iso8859_4 | iso-8859-4, latin4, L4 | Балтийские языки |
| iso8859_5 | iso-8859-5, кириллица | болгарский, белорусский, македонский, русский, сербский |
| iso8859_6 | iso-8859-6, арабский | Арабский |
| iso8859_7 | iso-8859-7, греческий, greek8 | Греческий |
| iso8859_8 | iso-8859-8, иврит | Иврит |
| iso8859_9 | iso-8859-9, latin5, L5 | Турецкий |
| iso8859_10 | iso-8859-10, latin6, L6 | Скандинавские языки |
| iso8859_13 | iso-8859-13 | Балтийские языки |
| iso8859_14 | iso-8859-14, latin8, L8 | Кельтские языки |
| iso8859_15 | iso-8859-15 | Западная Европа |
| johab | cp1361, ms1361 | Корейский |
| koi8_r | Русский | |
| koi8_u | Украинский | |
| mac_cyrillic | maccyrillic | болгарский, белорусский, македонский, русский, сербский |
| mac_greek | macgreek | Греческий |
| mac_iceland | maciceland | Исландский |
| mac_latin2 | maclatin2, maccentraleurope | Центральная и Восточная Европа |
| mac_roman | macroman | Западная Европа |
| mac_turkish | macturkish | Турецкий |
| ptcp154 | csptcp154, pt154, cp154, cyrillic-asian | Казахский |
| shift_jis | csshiftjis, shiftjis, sjis, s_jis | Японский |
| shift_jis_2004 | shiftjis2004, sjis_2004, sjis2004 | Японский |
| shift_jisx0213 | shiftjisx0213, sjisx0213, s_jisx0213 | Японский |
| utf_32 | U32, utf32 | все языки |
| utf_32_be | UTF-32BE | все языки |
| utf_32_le | UTF-32LE | все языки |
| utf_16 | U16, utf16 | все языки |
| utf_16_be | UTF-16BE | все языки (только BMP) |
| utf_16_le | UTF-16LE | все языки (только BMP) |
| utf_7 | U7, unicode-1-1-utf-7 | все языки |
| utf_8 | U8, UTF, utf8 | все языки |
| utf_8_sig | все языки |
| Кодек | Псевдонимы | Назначение |
|---|---|---|
| idna | Реализует RFC 3490, см. также encodings.idna | |
| mbcs | dbcs | Только Windows: кодирует операнд в соответствии с кодовой страницей ANSI (CP_ACP). |
| palmos | Кодировка PalmOS 3.5 | |
| punycode | Реализует RFC 3492 | |
| raw_unicode_escape | Создаёт строку, пригодную для использования в качестве сырого Unicode-литерала в исходном коде Python | |
| undefined | Вызывает исключение для всех преобразований. Может использоваться как системная кодировка, если не требуется автоматическое приведение между байтовыми строками и строками Unicode. | |
| unicode_escape | Создаёт строку, пригодную для использования в качестве Unicode-литерала в исходном коде Python | |
| unicode_internal | Возвращает внутреннее представление операнда |
encodings.idna – Интернационализированные доменные имена в приложениях¶encodings.idna – Internationalized Domain Names in Applications
Этот модуль реализует RFC 3490 (Интернационализированные доменные имена в приложениях) и RFC 3492 (Nameprep: профиль Stringprep для интернационализированных доменных имен (IDN)). Он основан на кодировке punycode и stringprep.
Вместе эти RFC определяют протокол для поддержки не-ASCII символов в доменных именах. Доменное имя, содержащее не-ASCII символы (такое как www.Alliancefrançaise.nu), преобразуется в ASCII-совместимую кодировку (ACE, например, www.xn--alliancefranaise-npb.nu). Затем форма ACE доменного имени используется везде, где протокол не допускает произвольные символы, например, в DNS-запросах, полях HTTP Host и т.д. Это преобразование выполняется в приложении; по возможности незаметно для пользователя: приложение должно прозрачно преобразовывать метки Unicode-доменов в IDNA при передаче и обратно преобразовывать метки ACE в Unicode перед отображением пользователю.
Python поддерживает это преобразование несколькими способами: кодек idna позволяет преобразовывать между Unicode и ACE. Кроме того, модуль socket прозрачно преобразует Unicode-имена хостов в ACE, так что приложениям не нужно заботиться о преобразовании имён хостов при передаче их в модуль socket. Вдобавок, модули, которые принимают имена хостов в качестве параметров функций, например http.client и ftplib, принимают Unicode-имена хостов (http.client затем также прозрачно отправляет IDNA-имя хоста в поле Host, если вообще отправляет это поле).
При получении имён хостов из сети (например, при обратном поиске имени) автоматическое преобразование в Unicode не выполняется: приложения, желающие отобразить такие имена хостов пользователю, должны декодировать их в Unicode.
Модуль encodings.idna также реализует процедуру nameprep, которая выполняет определённые нормализации имён хостов для достижения нечувствительности к регистру интернационализированных доменных имён и унификации похожих символов. Функции nameprep можно использовать напрямую при необходимости.
- encodings.idna.nameprep(label)¶
- Return the nameprepped version of label. The implementation currently assumes query strings, so AllowUnassigned is true.
encodings.utf_8_sig – кодек UTF-8 с сигнатурой BOM¶encodings.utf_8_sig – UTF-8 codec with BOM signature
Этот модуль реализует вариант кодека UTF-8: при кодировании префикс UTF-8 BOM будет добавлен перед байтами, закодированными в UTF-8. Для кодировщика с состоянием это делается только один раз (при первой записи в байтовый поток). При декодировании необязательный UTF-8 BOM в начале данных будет пропущен.