UTF-8

UTF-8 (zkratka pro UCS/Unicode Transformation Format) je jedním ze způsobů kódování znaků, tedy přiřazení číselných kódů znakové sadě (písmenům abecedy a dalším znakům) pro potřeby počítačového zpracování textů. Představuje rozšířený mezinárodní standard dle norem Unicode/ISO/IEC 10646 a dominantní způsob kódování na internetovém webu, který umožňuje ukládat a zobrazovat texty s použitím široké palety světových písem.

Používá proměnnou délku znaku od 1 do 4 bajtů, zatímco standardy UTF-16 a UTF-32 mají pevnou délku 2 a 4 bajty (16 a 32 bitů). Byl navržen pro zpětnou kompatibilitu s ASCII, které obsahuje jen základní sadu anglické abecedy a se kterým má totožný způsob kódování 1bajtových (7bitových) znaků. UTF-8 je definováno v ISO 10646-1:2000 Annex D, v RFC 3629 a v Unicode 4.0.

Důvody vzniku, základní vlastnosti 
Přirozené kódování znaků Unicode/UCS do 2 nebo 4 bajtů se nazývá UCS-2/UTF-16 a UCS-4/UTF-32. Pokud se nespecifikuje jinak, ukládá se nejprve nejvýznamnější bajt (tzv. konvence big-endian). S řetězci uloženými ve formátu UCS-2 nebo UCS-4 je spojeno několik problémů:
 UCS-2 a UCS-4 nejsou zpětně kompatibilní s formátem ASCII
 Nejednoznačnost interpretace kvůli neurčené endianitě
 Uložení textu v latince je několikanásobně náročnější na paměť.
 Některé bajty v řetězci mohou obsahovat binární nuly, které mají zvláštní význam v některých programovacích jazycích.
 Některé bajty mohou obsahovat znaky, které mají zvláštní význam pro operační systém (např. „/“, „\“).
Z uvedených důvodů nejsou formáty UCS-2 a UCS-4 vhodné pro ukládání do souborů.

Tyto problémy řeší kódování UTF-8, které má následující vlastnosti:
 UCS znaky U+0000 až U+007F jsou kódovány jednoduše jako bajt 0x00 až 0x7F. To znamená, že řetězce obsahující pouze ASCII znaky mají shodné kódování v UTF-8 i v ASCII.
 Všechny znaky větší než U+007F jsou kódovány jako sekvence několika bajtů, z nichž každý má nastaven nejvyšší bit na jedničku. To znamená, že bajty nemohou být zaměněny s žádným ASCII znakem.
 První bajt sekvence, která reprezentuje ne-ASCII znak, je vždy v rozsahu 0xC0 až 0xFD a určuje, kolik bajtů následuje. Všechny následující znaky sekvence jsou v rozsahu 0x80 až 0xBF. To umožňuje snadnou synchronizaci a odolnost proti ztrátě některých bajtů.
 Může být kódován celý rozsah UCS 231 znaků.
 Zakódované znaky mohou být dlouhé až 4 bajty (v původní verzi až 6 bytů), ale základní 16bitové znaky BMP (basic multilingual plane) jsou jen 1 až 3 bajty dlouhé.
 Pořadí big-endian (nejvýznamnější bajt ukládán jako první) je zachováno.
 Bajty s hodnotou 0xFE a 0xFF nejsou nikdy použity.

Způsob kódování znaků 
Každému z více než milionu znaků (písmových i řídicích) je přiřazeno číslo – tzv. kódový bod – a čím je toto číslo vyšší, tím je potřeba k jeho kódování více bajtů. V každém bajtu jsou nejvýznamnější bity příznakové a indikují, kolik bajtů je pro zapsání znaku použito, zatímco zbývajícími bity je zapsán vlastní kód znaku. Pro přepis kódu znaku se používá formát U+XXXX, kde XXXX je hexadecimální kód znaku, tedy každá číslice (X) šestnáctkové soustavy odpovídají čtyřem bitům (polovině bajtu).

Následující tabulka ukazuje způsob kódování. Pokud je nejvýznamnější bit bajtu 0 (hodnoty 0–127), jedná se o jednobajtový kód dle tabulky ASCII. V ostatních případech jsou rozhodující bity na začátku prvního bajtu: počet jedničkových bitů zakončených nulou (110–11110) odpovídá počtu bajtů sekvence (2–4), ostatní bajty začínají bity 10. Ostatní bity v sekvenci (označené xxx) slouží k vyjádření vlastního kódového bodu (kódu znaku). Počet n těchto bitů určuje (teoretický) počet 2 kódových bodů, tedy znaků, které lze touto sekvencí kódovat.

Podle původní definice byl jeden znak v UTF-8 reprezentován jedním až šesti bajty. V listopadu 2003 byl rozsah kódů ISO/IEC 10646 omezen na U+10FFFF kvůli shodnému omezení s UTF-16, RFC 3629 již popisuje UTF-8 s tímto omezením.

Odkazy

Reference

Související články 
 CESU-8
 Unicode
 ISO/IEC 10646
 Byte order mark

Kódování znaků
Transformační formáty Unicode

fi:Unicode#UTF-8