最近業務中需要用 Python 寫一些腳本。盡管腳本的交互只是命令行 + 日志輸出，但是為了讓界面友好些，我還是決定用中文輸出日志信息。

很快，我就遇到了異常：

Python代碼??

UnicodeEncodeError:?'ascii'?codec?can't?encode?characters?in?position?0-3:?ordinal?not?in?range(128)

為了解決問題，我花時間去研究了一下 Python 的字符編碼處理。網上也有不少文章講 Python 的字符編碼，但是我看過一遍，覺得自己可以講得更明白些。

下面先復述一下 Python 字符串的基礎，熟悉此內容的可以跳過。

對應 C/C++ 的 char 和 wchar_t, Python 也有兩種字符串類型，str 與 unicode：

Python代碼??

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

#?file:?example1.py

import?string

#?這個是?str?的字符串

s?=?'關關雎鳩'

#?這個是?unicode?的字符串

u?=?u'關關雎鳩'

print?isinstance(s,?str)??????#?True

print?isinstance(u,?unicode)??#?True

print?s.__class__???#?

print?u.__class__???#?

前面的申明：# -*- coding: utf-8 -*-?表明，上面的 Python 代碼由 utf-8 編碼。

為了保證輸出不會在 linux 終端上顯示亂碼，需要設置好 linux 的環境變量：export LANG=en_US.UTF-8

如果你和我一樣是使用 SecureCRT，請設置 Session Options/Terminal/Appearance/Character Encoding 為 UTF-8 ，保證能夠正確的解碼 linux 終端的輸出。

兩個 Python 字符串類型間可以用 encode / decode 方法轉換：

Python代碼??

#?從?str?轉換成?unicode

print?s.decode('utf-8')???#?關關雎鳩

#?從?unicode?轉換成?str

print?u.encode('utf-8')???#?關關雎鳩

為什么從 unicode 轉 str 是 encode，而反過來叫 decode?

因為 Python 認為 16 位的 unicode 才是字符的唯一內碼，而大家常用的字符集如 gb2312，gb18030/gbk，utf-8，以及 ascii 都是字符的二進制(字節)編碼形式。把字符從 unicode 轉換成二進制編碼，當然是要 encode。

反過來，在 Python 中出現的 str 都是用字符集編碼的 ansi 字符串。Python 本身并不知道 str 的編碼，需要由開發者指定正確的字符集 decode。

(補充一句，其實 Python 是可以知道 str 編碼的。因為我們在代碼前面申明了?# -*- coding: utf-8 -*-，這表明代碼中的 str 都是用 utf-8 編碼的，我不知道 Python 為什么不這樣做。)

如果用錯誤的字符集來 encode/decode 會怎樣？

Python代碼??

#?用?ascii?編碼含中文的?unicode?字符串

u.encode('ascii')??#?錯誤，因為中文無法用?ascii?字符集編碼

#?UnicodeEncodeError:?'ascii'?codec?can't?encode?characters?in?position?0-3:?ordinal?not?in?range(128)

#?用?gbk?編碼含中文的?unicode?字符串

u.encode('gbk')??#?正確，因為?'關關雎鳩'?可以用中文?gbk?字符集表示

#?'\xb9\xd8\xb9\xd8\xf6\xc2\xf0\xaf'

#?直接?print?上面的?str?會顯示亂碼，修改環境變量為?zh_CN.GBK?可以看到結果是對的

#?用?ascii?解碼?utf-8?字符串

s.decode('ascii')??#?錯誤，中文?utf-8?字符無法用?ascii?解碼

#?UnicodeDecodeError:?'ascii'?codec?can't?decode?byte?0xe5?in?position?0:?ordinal?not?in?range(128)

#?用?gbk?解碼?utf-8?字符串

s.decode('gbk')??#?不出錯，但是用?gbk?解碼?utf-8?字符流的結果，顯然只是亂碼

#?u'\u934f\u51b2\u53e7\u95c6\u5ea8\u7b2d'

這就遇到了我在本文開頭貼出的異常：UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-3: ordinal not in range(128)

現在我們知道了這是個字符串編碼異常。接下來, 為什么 Python 這么容易出現字符串編/解碼異常？

這要提到處理 Python 編碼時容易遇到的兩個陷阱。第一個是有關字符串連接的：

Python代碼??

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

#?file:?example2.py

#?這個是?str?的字符串

s?=?'關關雎鳩'

#?這個是?unicode?的字符串

u?=?u'關關雎鳩'

s?+?u??#?失敗，UnicodeDecodeError:?'ascii'?codec?can't?decode?byte?0xe5?in?position?0:?ordinal?not?in?range(128)

簡單的字符串連接也會出現解碼錯誤？

陷阱一：在進行同時包含 str 與 unicode 的運算時，Python 一律都把 str 轉換成 unicode 再運算，當然，運算結果也都是 unicode。

由于 Python 事先并不知道 str 的編碼，它只能使用 sys.getdefaultencoding() 編碼去 decode。在我的印象里，sys.getdefaultencoding() 的值總是 'ascii' ——顯然，如果需要轉換的 str 有中文，一定會出現錯誤。

除了字符串連接，% 運算的結果也是一樣的：

Python代碼??

#?正確，所有的字符串都是?str,?不需要?decode

"中文：%s"?%?s???#?中文：關關雎鳩

#?失敗，相當于運行："中文：%s".decode('ascii')?%?u

"中文：%s"?%?u??#?UnicodeDecodeError:?'ascii'?codec?can't?decode?byte?0xe5?in?position?0:?ordinal?not?in?range(128)

#?正確，所有字符串都是?unicode,?不需要?decode

u"中文：%s"?%?u???#?中文：關關雎鳩

#?失敗，相當于運行：u"中文：%s"?%?s.decode('ascii')

u"中文：%s"?%?s??#?UnicodeDecodeError:?'ascii'?codec?can't?decode?byte?0xe5?in?position?0:?ordinal?not?in?range(128)

我不理解為什么 sys.getdefaultencoding() 與環境變量 $LANG 全無關系。如果 Python 用 $LANG 設置 sys.getdefaultencoding() 的值，那么至少開發者遇到 UnicodeDecodeError 的幾率會降低 50%。

另外，就像前面說的，我也懷疑為什么 Python 在這里不參考?# -*- coding: utf-8 -*-?，因為 Python 在運行前總是會檢查你的代碼，這保證了代碼里定義的 str 一定是 utf-8 。

對于這個問題，我的唯一建議是在代碼里的中文字符串前寫上 u。另外，在 Python 3 已經取消了 str，讓所有的字符串都是 unicode ——這也許是個正確的決定。

其實，sys.getdefaultencoding() 的值是可以用“后門”方式修改的，我不是特別推薦這個解決方案，但是還是貼一下，因為后面有用：

Python代碼??

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

#?file:?example3.py

import?sys

#?這個是?str?的字符串

s?=?'關關雎鳩'

#?這個是?unicode?的字符串

u?=?u'關關雎鳩'

#?使得?sys.getdefaultencoding()?的值為?'utf-8'

reload(sys)??????????????????????#?reload?才能調用?setdefaultencoding?方法

sys.setdefaultencoding('utf-8')??#?設置?'utf-8'

#?沒問題

s?+?u??#?u'\u5173\u5173\u96ce\u9e20\u5173\u5173\u96ce\u9e20'

#?同樣沒問題

"中文：%s"?%?u???#?u'\u4e2d\u6587\uff1a\u5173\u5173\u96ce\u9e20'

#?還是沒問題

u"中文：%s"?%?s??#?u'\u4e2d\u6587\uff1a\u5173\u5173\u96ce\u9e20'

可以看到，問題魔術般的解決了。但是注意！ sys.setdefaultencoding() 的效果是全局的，如果你的代碼由幾個不同編碼的 Python 文件組成，用這種方法只是按下了葫蘆浮起了瓢，讓問題變得復雜。

另一個陷阱是有關標準輸出的。

剛剛怎么來著？我一直說要設置正確的 linux $LANG 環境變量。那么，設置錯誤的 $LANG，比如 zh_CN.GBK 會怎樣？(避免終端的影響，請把 SecureCRT 也設置成相同的字符集。)

顯然會是亂碼，但是不是所有輸出都是亂碼。

Python代碼??

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

#?file:?example4.py

import?string

#?這個是?str?的字符串

s?=?'關關雎鳩'

#?這個是?unicode?的字符串

u?=?u'關關雎鳩'

#?輸出?str?字符串,?顯示是亂碼

print?s???#?鍏沖叧闆庨笭

#?輸出?unicode?字符串，顯示正確

print?u??#?關關雎鳩

為什么是 unicode 而不是 str 的字符顯示是正確的？ 首先我們需要了解 print。與所有語言一樣，這個 Python 命令實際上是把字符打印到標準輸出流 —— sys.stdout。而 Python 在這里變了個魔術，它會按照 sys.stdout.encoding 來給 unicode 編碼，而把 str 直接輸出，扔給操作系統去解決。

這也是為什么要設置 linux $LANG 環境變量與 SecureCRT 一致，否則這些字符會被 SecureCRT 再轉換一次，才會交給桌面的 Windows 系統用編碼 CP936 或者說 GBK 來顯示。

通常情況，sys.stdout.encoding 的值與 linux $LANG 環境變量保持一致：

Python代碼??

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

#?file:?example5.py

import?sys

#?檢查標準輸出流的編碼

print?sys.stdout.encoding??#?設置?$LANG?=?zh_CN.GBK，??輸出?GBK

#?設置?$LANG?=?en_US.UTF-8，輸出?UTF-8

#?這個是?unicode?的字符串

u?=?u'關關雎鳩'

#?輸出?unicode?字符串，顯示正確

print?u??#?關關雎鳩

但是，這里有?陷阱二：一旦你的 Python 代碼是用管道 / 子進程方式運行，sys.stdout.encoding 就會失效，讓你重新遇到 UnicodeEncodeError。

比如，用管道方式運行上面的 example4.py 代碼：

Python代碼??

python?-u?example5.py?|?more

UnicodeEncodeError:?'ascii'?codec?can't?encode?characters?in?position?0-3:?ordinal?not?in?range(128)

None

可以看到，第一：sys.stdout.encoding 的值變成了 None；第二：Python 在 print 時會嘗試用 ascii 去編碼 unicode.

由于 ascii 字符集不能用來表示中文字符，這里當然會編碼失敗。

怎么解決這個問題？ 不知道別人是怎么搞定的，總之我用了一個丑陋的辦法：

Python代碼??

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

#?file:?example6.py

import?os

import?sys

import?codecs

#?無論如何，請用?linux?系統的當前字符集輸出：

if?sys.stdout.encoding?is?None:

enc?=?os.environ['LANG'].split('.')[1]

sys.stdout?=?codecs.getwriter(enc)(sys.stdout)??#?替換?sys.stdout

#?這個是?unicode?的字符串

u?=?u'關關雎鳩'

#?輸出?unicode?字符串，顯示正確

print?u??#?關關雎鳩

這個方法仍然有個副作用：直接輸出中文 str 會失敗，因為 codecs 模塊的 writer 與 sys.stdout 的行為相反，它會把所有的 str 用 sys.getdefaultencoding() 的字符集轉換成 unicode 輸出。

Python代碼??

#?這個是?str?的字符串

s?=?'關關雎鳩'

#?輸出?str?字符串,?異常

print?s???#?UnicodeDecodeError:?'ascii'?codec?can't?decode?byte?0xe5?in?position?0:?ordinal?not?in?range(128)

顯然，sys.getdefaultencoding() 的值是 'ascii', 編碼失敗。

解決辦法就像 example3.py 里說的，你要么給 str 加上 u 申明成 unicode，要么通過“后門”去修改 sys.getdefaultencoding()：

Python代碼??

#?使得?sys.getdefaultencoding()?的值為?'utf-8'

reload(sys)??????????????????????#?reload?才能調用?setdefaultencoding?方法

sys.setdefaultencoding('utf-8')??#?設置?'utf-8'

#?這個是?str?的字符串

s?=?'關關雎鳩'

#?輸出?str?字符串,?OK

print?s???#?關關雎鳩

總而言之，在 Python 2 下進行中文輸入輸出是個危機四伏的事，特別是在你的代碼里混合使用 str 與 unicode 時。

有些模塊，例如 json，會直接返回 unicode 類型的字符串，讓你的 % 運算需要進行字符解碼而失敗。而有些會直接返回 str, 你需要知道它們的真實編碼，特別是在 print 的時候。

為了避免一些陷阱，上文中說過，最好的辦法就是在 Python 代碼里永遠使用 u 定義中文字符串。另外，如果你的代碼需要用管道 / 子進程方式運行，則需要用到 example6.py 里的技巧。

(完)

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的python怎么判断是不是汉字危机_谈 Python 的中文编码处理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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