探究C/C++编码世界：从字符编码到中文处理之艺（三）

探究C/C++编码世界：从字符编码到中文处理之艺（二）https://developer.aliyun.com/article/1464331

c. 多语言环境下的本地化设计

在全球化的今天，很多软件需要支持多种语言，以满足不同地区和语言环境的用户需求。在C++中，我们可以使用本地化库（<locale>）和相关技术实现多语言环境下的应用程序设计。

(i) 本地化基础和<locale>库

本地化是使程序的某些方面适应特定语言和文化习惯的过程。C++的<locale>库提供了对本地化相关的类和函数的支持。

std::locale类是C++本地化库的核心，提供了许多与语言相关的特性，如日期和时间格式、货币符号、排序规则等。此外，还可以使用<codecvt>库进行字符编码转换。

(ii) 文字翻译并存储

对于多语言应用程序，可以将每种语言的字符串翻译存储在单独的文件中，并根据当前语言环境选择合适的翻译文件。通常，可以使用键值对的方式存储字符串翻译，如XML或JSON文件。

(iii) 使用Unicode编码

对于具有多种语言支持的应用程序，使用Unicode编码（尤其是UTF-8编码）是非常重要的。这样可以确保应用程序能够正确显示和处理来自不同语言和字符集的文本。

示例：本地化日期格式

以下代码示例展示了如何使用std::locale和strftime函数在C++中格式化本地化日期：

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <ctime>
#include <locale>
int main() {
    try {
        std::locale::global(std::locale("")); // 使用系统默认本地化设置
    } catch (const std::runtime_error& error) {
        std::cerr << "Error: " << error.what() << std::endl;
        return 1;
    }
    std::time_t currentTime = std::time(nullptr);
    std::tm* localTime = std::localtime(&currentTime);
    char buffer[100];
    // 格式化日期，使用本地化设置
    std::strftime(buffer, sizeof(buffer), "%x", localTime);
    std::cout << "Localized date: " << buffer << std::endl;
    return 0;
}

在这个示例中，首先通过std::locale("")设置全局本地化为系统默认设置。然后使用std::strftime函数和%x格式符输出本地化的日期格式字符串。不同语言环境下的输出日期格式可能有所不同。

通过在应用程序中使用本地化库和编码转换，以及准备好翻译字符串，我们可以确保应用程序能够为具有不同语言和文化背景的用户提供友好的体验。

五、(5) Qt6中的编码设置

a. Qt6文本处理简介

Qt6是一个跨平台的C++应用程序开发框架，广泛应用于桌面、嵌入式和移动设备上。Qt6提供了一整套用于编写图形界面程序的类和函数。

对于多语言环境下的应用程序，Qt提供了一系列类和技术方便操作文本和编码。本节将简要介绍如何在Qt6中处理文本和编码。

(i) QString类

QString是Qt中的一个核心类，用于处理Unicode编码的字符串。QString存储UTF-16编码的字符。在Qt中，通常不用担心底层的编码细节，因为QString提供了丰富的功能和编码处理。

(ii) QString初始设定

在许多情况下，将源代码文件编码设置为UTF-8是一种良好的实践。将如下代码添加到.pro文件中，以确保使用UTF-8编码生成源代码：

CODECFORTR = UTF-8
CODECFORSRC = UTF-8

通过这种方法，我们确保了处理纯文本和字符串字面量的正确编码。现在，我们可以在源代码中直接使用包含特殊字符的字符串字面量，如中文字符。

b. QString与Unicode编码

在Qt6中，QString类是处理Unicode编码字符串的主要手段。QString内部使用UTF-16编码来存储字符，因此每个字符都是一个Unicode字符。

(i) 字符串字面量与QString

在源代码中，可以使用QString存储字符串字面量，而无需关心是否包含非ASCII字符。

例如:

#include <QString>
int main() {
    QString greeting = "你好，世界！";
}

(ii) QString与UTF-8编码

Qt包含了从QString类到其他编码的转换函数，下面的例子展示了如何将QString对象转换为UTF-8 QByteArray：

#include <QString>
#include <QByteArray>
int main() {
    QString hello = "你好, 世界!";
    QByteArray utf8 = hello.toUtf8();
}

同样地，我们可以将UTF-8 QByteArray转换为QString：

#include <QString>
#include <QByteArray>
int main() {
    QByteArray utf8 = "你好, 世界!";
    QString hello = QString::fromUtf8(utf8);
}

通过这些简洁的API调用，Qt使处理字符串和字符编码变得极为简单。我们可以完全专注于编写程序逻辑，而无需担心如何处理不同的字符编码。

c. QTextCodec类与编码转换

Qt提供了一个名为QTextCodec的类，用于生成字符串和字节数组之间的编码转换。QTextCodec允许程序员在用QString表示的Unicode字符串与其他编码类型之间进行转换。

以下是一些使用QTextCodec类进行字符串编码转换的示例：

(i) 使用QTextCodec进行编码转换

首先，通过包含QTextCodec类所在的头文件，使用QTextCodec库:

#include <QTextCodec>

然后，可以使用QTextCodec将QString转换为特定编码类型的字节数组。以下示例演示如何将QString转换为GBK编码的QByteArray:

#include <QString>
#include <QByteArray>
#include <QTextCodec>
int main() {
    QString text = "你好, 世界!";
    QTextCodec *codec = QTextCodec::codecForName("GBK");
    QByteArray gbkData = codec->fromUnicode(text);
}

类似地，也可以将字节数组转换为QString:

#include <QString>
#include <QByteArray>
#include <QTextCodec>
int main() {
    QByteArray gbkData; // 假设这里含有GBK编码的字节数据
    QTextCodec *codec = QTextCodec::codecForName("GBK");
    QString text = codec->toUnicode(gbkData);
}

通过QTextCodec类，可以方便地处理不同字符编码之间的转换，并将结果存储在QString对象中。这对于处理多样化的数据和网络通信尤为重要。

六、(6) 处理中文输入法与中文显示问题

a. 中文输入法处理

在C++程序中处理中文输入法，需要获取用户输入的中文字符并进行解码。对于跨平台的应用程序，使用如下方法处理中文输入法：

1. 跨平台图形库：使用跨平台的图形库，如Qt、wxWidgets等，其中提供了支持多种编码和输入法的解决方案。这些库为处理中文输入法提供了统一的接口。
2. 操作系统API：使用操作系统提供的中文输入法API进行适配。例如在Windows下，可以使用Input Method Manager (IMM) API；而在Linux下，可以使用X Input Extension (XIM) 或者IBus等。
3. 第三方输入法SDK：部分输入法提供了SDK，可直接用于C++程序，如sogou pinyin等。

b. 中文显示问题

程序中的中文显示问题通常涉及到字体渲染、字符对齐、字间距和行间距等。以下是一些建议：

1. 选用跨平台字体库：FreeType是一个广泛使用的字体库，支持跨平台和多种编码格式。
2. 根据编码选择合适的字体：选用支持对应编码的字体文件，以便正确显示中文字符。
3. 考虑文本的对齐和换行处理：在显示中文文本时，需处理字符对齐（如左对齐、居中、右对齐）和换行；换行时，不要错误地截断多字节字符。

通过选用合适的方法，可以在C++程序中实现对中文输入法和字体渲染的支持，从而实现跨平台中文显示。

c. 处理终端中的中文显示

在命令行终端或控制台上显示中文字符串，可能会遇到字符显示不正确、对齐问题等。以下方法有助于提高终端中文显示的效果：

1. 设置终端字符编码：确保终端或控制台使用的字符编码与你的C++程序中的字符编码相匹配。例如，使用UTF-8编码的程序应在支持UTF-8的终端或控制台中运行。
2. 设置终端字体：选择一个支持中文字符的终端字体。在Linux下，可以使用如Noto Sans CJK或WenQuanYi等字体；在Windows下，可以使用如Microsoft YaHei或SimSun等字体。
3. 处理终端宽字符宽度问题：由于中文字符在终端中的宽度通常为2个英文字符的宽度，因此在显示中文字符串时，需要处理字符宽度和对齐问题。可以使用类似于wcwidth这样的宽字符宽度计算函数，以及使用相应的空格填充来处理对齐问题。

以下是一个在终端中显示中文字符串并进行宽字符宽度计算的示例：

#include <iostream>
#include <string>
#include <locale>
#include <cwchar>
#ifdef _WIN32
#include <windows.h>
#endif
int main() {
#ifdef _WIN32
    SetConsoleOutputCP(CP_UTF8);
#endif
    std::locale::global(std::locale(""));
    std::wstring str = L"你好，世界！";
    
    int padded_string_length = 0;
    for (const auto& ch : str) {
        padded_string_length += std::iswalpha(ch) ? 2 : 1;
    }
    std::wcout << str;
    std::wcout << std::wstring(padded_string_length, L'=') << std::endl;
    return 0;
}

通过使用这些方法，可以在终端或控制台中处理中文字符串的显示，使中文字符能够在跨平台终端应用中正确显示。

d. GUI库处理中文显示

在开发中文支持的图形用户界面(GUI)程序时，为了能够更好地显示中文字符，可以利用一些跨平台的GUI库。这些库通常自带对多种编码和中文字符的支持，包括字体渲染、文本排版等。

以下为一些常用GUI库的简介，这些库可以用于处理中文显示问题：

1. Qt：Qt是一个跨平台的C++应用程序框架，广泛用于开发各种桌面、移动和嵌入式应用程序。Qt提供了对多种编码的支持，包括UTF-8、UTF-16和UTF-32，以及丰富的字体渲染和文本排版功能。在Qt中，可以方便地通过QString类和QTextCodec类处理和转换各种编码格式的文本。
2. wxWidgets：wxWidgets是一个C++编写的、跨平台的GUI库，具有较好的原生表现力。wxWidgets提供了wxString类用于处理字符串，支持UTF-8、UTF-16和UTF-32编码，以及通过wxFont类进行字体渲染管理。
3. FLTK：FLTK（Fast Light Toolkit）是一个轻量级的、高效的C++图形用户界面库。FLTK提供一定程度的编码支持，但可能对中文的字体渲染和文本排版等功能相对较弱。
4. GTKmm：GTKmm是一款基于GTK+的C++绑定，支持跨平台GUI开发。GTKmm支持多种编码，其中包含UTF-8编码，并可以使用Glib::ustring类和Pango::Layout类处理文本和字体渲染相关操作。

通过使用这些跨平台的GUI库，可以较为自动地处理中文显示问题。在开发过程中，需确保选择合适的编码和字体，以及注意字符宽度、对齐和换行等问题，从而实现高质量的中文显示效果。