玩转Python让人讨厌的编码问题

Python的编码问题基本是每个新手都会遇到的坎，但只要完全掌握了就跳过了这个坑，万变不离其中，这不最近我也遇到了这个问题，来一起看看吧。

事情的起因是review同事做的一个上传功能，看下面一段代码，self.fp是上传的文件句柄

fpdata = [line.strip().decode('gbk').encode('utf-8').decode('utf-8') for line in self.fp]data = [''.join(['(', self.game, ',', ','.join(map(lambda x: "'%s'" % x, d.split(','))), ')']) for d in fpdata[1:]]

这段代码暴露了2个问题 
1.默认编码使用gbk，为什么不用utf8? 
2..encode(‘utf-8’).decode(‘utf-8’)完全没有必要，decode(‘gbk’)之后就已经是unicode了

我建议上传文本编码为utf8，于是代码变成这样？

fpdata = [line.strip() for line in self.fp if line.strip()]data = [''.join(['(', self.game, ',', ','.join(map(lambda x: "'%s'" % x, d.split(','))), ')']) for d in fpdata[1:]]

可测试时报UnicodeDecodeError: ‘ascii’ codec can’t decode byte 0xe4 in position 0: ordinal not in range(128)，这个异常估计新手看到很头疼，这是什么意思呢？ 
就是说：在将ascii字符串decode为unicode时碰到了oxe4这个比特，这不在ascii的范围内，所有decode错误。

交代一下项目背景，我们用Python2.7，这是django工程，self.game是unicode对象，明白人一看就是sys.setdefaultencoding的问题，其实就是下面这个问题 
 
哎呀，可我明明在settings.py中设置默认编码了呀，查看了一下，才发现闹了个笑话 

看看到底发生了什么？由于fpdata都是utf8字符串，而self.game是unicode对象，字符串join时会将utf8字符串解码为unicode对象，但系统不知道你是utf8编码，默认使用ascii去解码，这出错也就不足为奇了。

这也是为什么在碰到编码问题时，老手建议增加sys.setdefaultencoding(“utf8”)操作，但为什么要加这么一个操作呢？我们从底层看看发生了什么？

当字符串连接unicode对象时，也就是a+b时，会调用PyString_Concat

# stringobject.cvoidPyString_Concat(register PyObject **pv, register PyObject *w){    register PyObject *v;    if (*pv == NULL)        return;    if (w == NULL || !PyString_Check(*pv)) {        Py_CLEAR(*pv);        return;    }    v = string_concat((PyStringObject *) *pv, w);    Py_DECREF(*pv);    *pv = v;}static PyObject *string_concat(register PyStringObject *a, register PyObject *bb){    register Py_ssize_t size;    register PyStringObject *op;    if (!PyString_Check(bb)) {        if (PyUnicode_Check(bb))            return PyUnicode_Concat((PyObject *)a, bb);        if (PyByteArray_Check(bb))            return PyByteArray_Concat((PyObject *)a, bb);        PyErr_Format(PyExc_TypeError,                     "cannot concatenate 'str' and '%.200s' objects",                     Py_TYPE(bb)->tp_name);        return NULL;    }    ...}

如果检测到b是unicode对象，会调用PyUnicode_Concat

PyObject *PyUnicode_Concat(PyObject *left,                           PyObject *right){    PyUnicodeObject *u = NULL, *v = NULL, *w;    /* Coerce the two arguments */    u = (PyUnicodeObject *)PyUnicode_FromObject(left);    v = (PyUnicodeObject *)PyUnicode_FromObject(right);    w = _PyUnicode_New(u->length + v->length);    Py_DECREF(v);    return (PyObject *)w;}PyObject *PyUnicode_FromObject(register PyObject *obj){    if (PyUnicode_Check(obj)) {        /* For a Unicode subtype that's not a Unicode object,           return a true Unicode object with the same data. */        return PyUnicode_FromUnicode(PyUnicode_AS_UNICODE(obj),                                     PyUnicode_GET_SIZE(obj));    }    return PyUnicode_FromEncodedObject(obj, NULL, "strict");}

由于a不是unicode对象会调用PyUnicode_FromEncodedObject将a转换为unicode对象，传递的编码是NULL

PyObject *PyUnicode_FromEncodedObject(register PyObject *obj,                                      const char *encoding,                                      const char *errors){    const char *s = NULL;    Py_ssize_t len;    PyObject *v;    /* Coerce object */    if (PyString_Check(obj)) {        s = PyString_AS_STRING(obj);        len = PyString_GET_SIZE(obj);    }    /* Convert to Unicode */    v = PyUnicode_Decode(s, len, encoding, errors);    return v;}PyObject *PyUnicode_Decode(const char *s,                           Py_ssize_t size,                           const char *encoding,                           const char *errors){    PyObject *buffer = NULL, *unicode;    if (encoding == NULL)        encoding = PyUnicode_GetDefaultEncoding();    /* Shortcuts for common default encodings */    if (strcmp(encoding, "utf-8") == 0)        return PyUnicode_DecodeUTF8(s, size, errors);    else if (strcmp(encoding, "latin-1") == 0)        return PyUnicode_DecodeLatin1(s, size, errors);    else if (strcmp(encoding, "ascii") == 0)        return PyUnicode_DecodeASCII(s, size, errors);    /* Decode via the codec registry */    buffer = PyBuffer_FromMemory((void *)s, size);    if (buffer == NULL)        goto onError;    unicode = PyCodec_Decode(buffer, encoding, errors);    return unicode;}

我们看到当encoding是NULL时，encoding是PyUnicode_GetDefaultEncoding(),其实这个就是我们sys.getdefaultencoding()的返回值，Python默认就是ascii

static char unicode_default_encoding[100 + 1] = "ascii";const char *PyUnicode_GetDefaultEncoding(void){    return unicode_default_encoding;}

这里unicode_default_encoding是个静态变量，且分配了足够的空间让你指定不同的编码，估计100个字符肯定是够了

我们在看看sys模块的getdefaultencoding和setdefaultencoding

static PyObject *sys_getdefaultencoding(PyObject *self){    return PyString_FromString(PyUnicode_GetDefaultEncoding());}static PyObject *sys_setdefaultencoding(PyObject *self, PyObject *args){    if (PyUnicode_SetDefaultEncoding(encoding))        return NULL;    Py_INCREF(Py_None);    return Py_None;}

PyUnicode_SetDefaultEncoding不用想也知道设置unicode_default_encoding数组就可以了，Python用的是strncpy

int PyUnicode_SetDefaultEncoding(const char *encoding){    PyObject *v;    /* Make sure the encoding is valid. As side effect, this also       loads the encoding into the codec registry cache. */    v = _PyCodec_Lookup(encoding);    if (v == NULL)        goto onError;    Py_DECREF(v);    strncpy(unicode_default_encoding,            encoding,            sizeof(unicode_default_encoding) - 1);    return 0;  onError:    return -1;}

之前我们在sys.setdefaultencoding(“utf8”)时是reload(sys)的，这是因为在Python site.py中有这么一个操作

    if hasattr(sys, "setdefaultencoding"):        del sys.setdefaultencoding
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当然你完全可以定制site.py,修改setencoding，使用locale的设置，也就是将if 0修改为if 1。一般windows的设置locale编码为cp936，服务器一般都是utf8

def setencoding():    """Set the string encoding used by the Unicode implementation.  The    default is 'ascii', but if you're willing to experiment, you can    change this."""    encoding = "ascii" # Default value set by _PyUnicode_Init()    if 0:        # Enable to support locale aware default string encodings.        import locale        loc = locale.getdefaultlocale()        if loc[1]:            encoding = loc[1]    if 0:        # Enable to switch off string to Unicode coercion and implicit        # Unicode to string conversion.        encoding = "undefined"    if encoding != "ascii":        # On Non-Unicode builds this will raise an AttributeError...        sys.setdefaultencoding(encoding) # Needs Python Unicode build !

所以Python的编码是不难的， 
要想玩转Python的编码你需要知道 
1.unicode与utf8,gbk的区别，以及unicode与具体编码的转换 
2.字符串与unicode连接时会转换为unicode, str(unicode)会转换为字符串 
3.当不知道具体编码会使用系统默认编码ascii，可通过sys.setdefaultencoding修改

如果能解释下面现象应该就能玩转Python让人讨厌的编码问题 

当然这里面还有坑，比如经常在群里看到已经sys.setdefaultencoding(“utf8”)了，但print时候还是报错，这个其实是print造成的，print会根据sys.stdout.encoding再转一次码。 
解决办法:

export LANG="en_US.UTF-8"
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当然也听到不少朋友建议不要用sys.setdefaultencoding，这会让你遇到不少坑，对这点我是持保留意见的，军刀在手就看各位怎么用了，是杀敌1000自损800还是所向披靡。 
当然这的确有坑，比如a==b,c是一个字典，c[a]可能并不等于c[b]，因为==会转换编码，但字典并不会。

这里还要提一下下面这个东西 https://docs.python.org/2/library/codecs.html 

unicode_eacape就是提供unicode和string的转换 
我们看到a已经是unicode表示了，但我们需要的是python中unicode字符，所以decode(‘raw_unicode_escape’),还比如写接口返回的json字符串

string_escape是提供string和python中字符串字面量之间的转换。