PHP对GB编码动态转UTF-8编码的几种方法评测
时间：2006-03-06 来源：*听雪*
在《IP地址->地理位置转换的测评》一文中提到用ip2addr函数直接读取IP数据库文件是效率最高的，相比用MySQL数据库存储IP数据，用SQL查询是效率最低的。但是IP数据库文件QQWry.dat是GB2312编码的。现在我需要UTF-8编码的地理位置结果。如果用MySQL方法，可以在数据存入数据库时就转换为UTF-8编码，一劳永逸。但是QQWry.dat文件又无法修改，只能把ip2addr函数的输出结果再进行动态转换。
动态转换GB->UTF-8编码至少有四种方法：
用PHP的iconv扩展转换
用PHP的mb_string扩展转换
用对换表转换，对换表存储在MySQL数据库中
用对换表转换，对换表存储在文本文件中
前两种方法要服务器作了相应设置（编译安装了相应扩展）才能使用。我的虚拟主机没有这两个扩展，只好考虑后两种方法。前两个方法本文也不进行测评。
测评程序如下（func_ip.php参见《IP地址->地理位置转换的测评》一文）：
<?php
require_once ("func_ip.php");
function u2utf8($c) {
$str = "";
if ($c < 0x80) {
$str .= $c;
} elseif ($c < 0x800) {
$str .= chr(0xC0 | $c >> 6);
$str .= chr(0x80 | $c & 0x3F);
} elseif ($c < 0x10000) {
$str .= chr(0xE0 | $c >> 12);
$str .= chr(0x80 | $c >> 6 & 0x3F);
$str .= chr(0x80 | $c & 0x3F);
} elseif ($c < 0x200000) {
$str .= chr(0xF0 | $c >> 18);
$str .= chr(0x80 | $c >> 12 & 0x3F);
$str .= chr(0x80 | $c >> 6 & 0x3F);
$str .= chr(0x80 | $c & 0x3F);
}
return $str;
}
function GB2UTF8_SQL($strGB) {
if (!trim($strGB)) return $strGB;
$strRet = "";
$intLen = strlen($strGB);
for ($i = 0; $i < $intLen; $i++) {
if (ord($strGB{$i}) > 127) {
$strCurr = substr($strGB, $i, 2);
$intGB = hexdec(bin2hex($strCurr)) - 0x8080;
$strSql = "SELECT code_unicode FROM nnstats_gb_unicode
WHERE code_gb = ".$intGB." LIMIT 1"
;
$resResult = mysql_query($strSql);
if ($arrCode = mysql_fetch_array($resResult)) $strRet .= u2utf8($arrCode["code_unicode"]);
else $strRet .= "??";
$i++;
} else {
$strRet .= $strGB{$i};
}
}
return $strRet;
}
function GB2UTF8_FILE($strGB) {
if (!trim($strGB)) return $strGB;
$arrLines = file("gb_unicode.txt");
foreach ($arrLines as $strLine) {
$arrCodeTable[hexdec(substr($strLine, 0, 6))] = hexdec(substr($strLine, 7, 6));
}
$strRet = "";
$intLen = strlen($strGB);
for ($i = 0; $i < $intLen; $i++) {
if (ord($strGB{$i}) > 127) {
$strCurr = substr($strGB, $i, 2);
$intGB = hexdec(bin2hex($strCurr)) - 0x8080;
if ($arrCodeTable[$intGB]) $strRet .= u2utf8($arrCodeTable[$intGB]);
else $strRet .= "??";
$i++;
} else {
$strRet .= $strGB{$i};
}
}
return $strRet;
}
function EncodeIp($strDotquadIp) {
$arrIpSep = explode('.', $strDotquadIp);
if (count($arrIpSep) != 4) return 0;
$intIp = 0;
foreach ($arrIpSep as $k => $v) $intIp += (int)$v * pow(256, 3 - $k);
return $intIp;
//return sprintf('%02x%02x%02x%02x', $arrIpSep[0], $arrIpSep[1], $arrIpSep[2], $arrIpSep[3]);
}
function GetMicroTime() {
list($msec, $sec) = explode(" ", microtime());
return ((double)$msec + (double)$sec);
}
for ($i = 0; $i < 100; $i++) { // 随机产生100个ip地址
$strIp = mt_rand(0, 255).".".mt_rand(0, 255).".".mt_rand(0, 255).".".mt_rand(0, 255);
$arrAddr[$i] = ip2addr(EncodeIp($strIp));
}
$resConn = mysql_connect("localhost", "netnest", "netnest");
mysql_select_db("test");
// 测评MySQL查询的编码转换
$dblTimeStart = GetMicroTime();
for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
$strUTF8Region = GB2UTF8_SQL($arrAddr[$i]["region"]);
$strUTF8Address = GB2UTF8_SQL($arrAddr[$i]["address"]);
}
$dblTimeDuration = GetMicroTime() - $dblTimeStart;
// 测评结束并输出结果
echo $dblTimeDuration; echo "\r\n";
// 测评文本文件查询的编码转换
$dblTimeStart = GetMicroTime();
for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
$strUTF8Region = GB2UTF8_FILE($arrAddr[$i]["region"]);
$strUTF8Address = GB2UTF8_FILE($arrAddr[$i]["address"]);
}
$dblTimeDuration = GetMicroTime() - $dblTimeStart;
// 测评结束并输出结果
echo $dblTimeDuration; echo "\r\n";
?>
测评两次结果（精确到3位小数，单位是秒）：
MySQL查询转换：0.112
文本查询转换：10.590
MySQL查询转换：0.099
文本查询转换：10.623
可见这次是MySQL方法遥遥领先于文件查询法。但是现在还不急于使用MySQL方法，因为文本文件方法之所以如此耗时，主要因为它每次转换都要把整个gb_unicode.txt读入内存，而gb_unicode.txt又是文本文件，格式如下：
0x2121 0x3000 # IDEOGRAPHIC SPACE
0x2122 0x3001 # IDEOGRAPHIC COMMA
0x2123 0x3002 # IDEOGRAPHIC FULL STOP
0x2124 0x30FB # KATAKANA MIDDLE DOT
0x2125 0x02C9 # MODIFIER LETTER MACRON (Mandarin Chinese first tone)
……
0x552A 0x6458 # <CJK>
0x552B 0x658B # <CJK>
0x552C 0x5B85 # <CJK>
0x552D 0x7A84 # <CJK>
……
0x777B 0x9F37 # <CJK>
0x777C 0x9F3D # <CJK>
0x777D 0x9F3E # <CJK>
0x777E 0x9F44 # <CJK>
文本文件效率较低，于是考虑把文本文件转换为二进制文件，然后用折半法查找这个文件，而不需要把整个文件读入内存。文件格式为：文件头2字节，存储记录数；接着一条接一条记录存入文件，每条记录4字节，前2字节对应GB代码，后2字节对应Unicode代码。转换程序如下：
<?php
$arrLines = file("gb_unicode.txt");
foreach ($arrLines as $strLine) {
$arrCodeTable[hexdec(substr($strLine, 0, 6))] = hexdec(substr($strLine, 7, 6));
}
ksort($arrCodeTable);
$intCount = count($arrCodeTable);
$strCount = chr($intCount % 256) . chr(floor($intCount / 256));
$fileGBU = fopen("gbu.dat", "wb");
fwrite($fileGBU, $strCount);
foreach ($arrCodeTable as $k => $v) {
$strData = chr($k % 256) . chr(floor($k / 256)) . chr($v % 256) . chr(floor($v / 256));
fwrite($fileGBU, $strData);
}
fclose($fileGBU);
?>
执行程序后就获得了二进制的GB->Unicode对照表gbu.dat，并且数据记录按GB代码排了序，便于折半法查找。使用gbu.dat进行转码的函数如下：
function GB2UTF8_FILE1($strGB) {
if (!trim($strGB)) return $strGB;
$fileGBU = fopen("gbu.dat", "rb");
$strBuf = fread($fileGBU, 2);
$intCount = ord($strBuf{0}) + 256 * ord($strBuf{1});
$strRet = "";
$intLen = strlen($strGB);
for ($i = 0; $i < $intLen; $i++) {
if (ord($strGB{$i}) > 127) {
$strCurr = substr($strGB, $i, 2);
$intGB = hexdec(bin2hex($strCurr)) - 0x8080;
$intStart = 1;
$intEnd = $intCount;
while ($intStart < $intEnd - 1) { // 折半法查找
$intMid = floor(($intStart + $intEnd) / 2);
$intOffset = 2 + 4 * ($intMid - 1);
fseek($fileGBU, $intOffset);
$strBuf = fread($fileGBU, 2);
$intCode = ord($strBuf{0}) + 256 * ord($strBuf{1});
if ($intGB == $intCode) {
$intStart = $intMid;
break;
}
if ($intGB > $intCode) $intStart = $intMid;
else $intEnd = $intMid;
}
$intOffset = 2 + 4 * ($intStart - 1);
fseek($fileGBU, $intOffset);
$strBuf = fread($fileGBU, 2);
$intCode = ord($strBuf{0}) + 256 * ord($strBuf{1});
if ($intGB == $intCode) {
$strBuf = fread($fileGBU, 2);
$intCodeU = ord($strBuf{0}) + 256 * ord($strBuf{1});
$strRet .= u2utf8($intCodeU);
} else {
$strRet .= "??";
}
$i++;
} else {
$strRet .= $strGB{$i};
}
}
return $strRet;
}
把其加到原来的测评程序，对三种方法同时测评2次得到数据（精确到3位小数，单位：秒）：
MySQL方法：0.125
文本文件方法：10.873
二进制文件折半法：0.106
MySQL方法：0.102
文本文件方法：10.677
二进制文件折半法：0.092
可见二进制文件折半法还比MySQL法略有优势。但是上述测评都是对短的地理位置进行转码，如果对较长的文本转码又如何呢？我找来5个Blog的RSS 2.0文件，都是GB2312编码。测评三种方法对5个文件编码耗费的时间，2次测量数据如下（精确到3位小数，单位：秒）：
MySQL方法：7.206
文本文件方法：0.772
二进制文件折半法：5.022
MySQL方法：7.440
文本文件方法：0.766
二进制文件折半法：5.055
可见对长的文本是用文本文件的方法最优，因为转码对照表读入内存后，转码就可以很高效了。既然如此，我们还可以尝试改进一下，把文本文件方法改为：转码对照表从二进制文件gbu.dat读入内存，而不是文本文件。测评数据如下（精度和单位同上）：
从文本文件读入对照表：0.766
从二进制文件读入对照表：0.831
从文本文件读入对照表：0.774
从二进制文件读入对照表：0.833
表明这次改进失败了，从文本文件读入转码对照表更高效。
总结：用PHP对GB编码到UTF-8编码的动态转换，如果每次转换的文本很小，适宜用二进制文件结合折半法转换；如果每次转换的文本较大，适宜用文本文件存储转码对照表，并在转换前一次性把对照表读入内存。
动态转换GB->UTF-8编码至少有四种方法：
用PHP的iconv扩展转换
用PHP的mb_string扩展转换
用对换表转换，对换表存储在MySQL数据库中
用对换表转换，对换表存储在文本文件中
前两种方法要服务器作了相应设置（编译安装了相应扩展）才能使用。我的虚拟主机没有这两个扩展，只好考虑后两种方法。前两个方法本文也不进行测评。
测评程序如下（func_ip.php参见《IP地址->地理位置转换的测评》一文）：
<?php
require_once ("func_ip.php");
function u2utf8($c) {
$str = "";
if ($c < 0x80) {
$str .= $c;
} elseif ($c < 0x800) {
$str .= chr(0xC0 | $c >> 6);
$str .= chr(0x80 | $c & 0x3F);
} elseif ($c < 0x10000) {
$str .= chr(0xE0 | $c >> 12);
$str .= chr(0x80 | $c >> 6 & 0x3F);
$str .= chr(0x80 | $c & 0x3F);
} elseif ($c < 0x200000) {
$str .= chr(0xF0 | $c >> 18);
$str .= chr(0x80 | $c >> 12 & 0x3F);
$str .= chr(0x80 | $c >> 6 & 0x3F);
$str .= chr(0x80 | $c & 0x3F);
}
return $str;
}
function GB2UTF8_SQL($strGB) {
if (!trim($strGB)) return $strGB;
$strRet = "";
$intLen = strlen($strGB);
for ($i = 0; $i < $intLen; $i++) {
if (ord($strGB{$i}) > 127) {
$strCurr = substr($strGB, $i, 2);
$intGB = hexdec(bin2hex($strCurr)) - 0x8080;
$strSql = "SELECT code_unicode FROM nnstats_gb_unicode
WHERE code_gb = ".$intGB." LIMIT 1"
;
$resResult = mysql_query($strSql);
if ($arrCode = mysql_fetch_array($resResult)) $strRet .= u2utf8($arrCode["code_unicode"]);
else $strRet .= "??";
$i++;
} else {
$strRet .= $strGB{$i};
}
}
return $strRet;
}
function GB2UTF8_FILE($strGB) {
if (!trim($strGB)) return $strGB;
$arrLines = file("gb_unicode.txt");
foreach ($arrLines as $strLine) {
$arrCodeTable[hexdec(substr($strLine, 0, 6))] = hexdec(substr($strLine, 7, 6));
}
$strRet = "";
$intLen = strlen($strGB);
for ($i = 0; $i < $intLen; $i++) {
if (ord($strGB{$i}) > 127) {
$strCurr = substr($strGB, $i, 2);
$intGB = hexdec(bin2hex($strCurr)) - 0x8080;
if ($arrCodeTable[$intGB]) $strRet .= u2utf8($arrCodeTable[$intGB]);
else $strRet .= "??";
$i++;
} else {
$strRet .= $strGB{$i};
}
}
return $strRet;
}
function EncodeIp($strDotquadIp) {
$arrIpSep = explode('.', $strDotquadIp);
if (count($arrIpSep) != 4) return 0;
$intIp = 0;
foreach ($arrIpSep as $k => $v) $intIp += (int)$v * pow(256, 3 - $k);
return $intIp;
//return sprintf('%02x%02x%02x%02x', $arrIpSep[0], $arrIpSep[1], $arrIpSep[2], $arrIpSep[3]);
}
function GetMicroTime() {
list($msec, $sec) = explode(" ", microtime());
return ((double)$msec + (double)$sec);
}
for ($i = 0; $i < 100; $i++) { // 随机产生100个ip地址
$strIp = mt_rand(0, 255).".".mt_rand(0, 255).".".mt_rand(0, 255).".".mt_rand(0, 255);
$arrAddr[$i] = ip2addr(EncodeIp($strIp));
}
$resConn = mysql_connect("localhost", "netnest", "netnest");
mysql_select_db("test");
// 测评MySQL查询的编码转换
$dblTimeStart = GetMicroTime();
for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
$strUTF8Region = GB2UTF8_SQL($arrAddr[$i]["region"]);
$strUTF8Address = GB2UTF8_SQL($arrAddr[$i]["address"]);
}
$dblTimeDuration = GetMicroTime() - $dblTimeStart;
// 测评结束并输出结果
echo $dblTimeDuration; echo "\r\n";
// 测评文本文件查询的编码转换
$dblTimeStart = GetMicroTime();
for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
$strUTF8Region = GB2UTF8_FILE($arrAddr[$i]["region"]);
$strUTF8Address = GB2UTF8_FILE($arrAddr[$i]["address"]);
}
$dblTimeDuration = GetMicroTime() - $dblTimeStart;
// 测评结束并输出结果
echo $dblTimeDuration; echo "\r\n";
?>
测评两次结果（精确到3位小数，单位是秒）：
MySQL查询转换：0.112
文本查询转换：10.590
MySQL查询转换：0.099
文本查询转换：10.623
可见这次是MySQL方法遥遥领先于文件查询法。但是现在还不急于使用MySQL方法，因为文本文件方法之所以如此耗时，主要因为它每次转换都要把整个gb_unicode.txt读入内存，而gb_unicode.txt又是文本文件，格式如下：
0x2121 0x3000 # IDEOGRAPHIC SPACE
0x2122 0x3001 # IDEOGRAPHIC COMMA
0x2123 0x3002 # IDEOGRAPHIC FULL STOP
0x2124 0x30FB # KATAKANA MIDDLE DOT
0x2125 0x02C9 # MODIFIER LETTER MACRON (Mandarin Chinese first tone)
……
0x552A 0x6458 # <CJK>
0x552B 0x658B # <CJK>
0x552C 0x5B85 # <CJK>
0x552D 0x7A84 # <CJK>
……
0x777B 0x9F37 # <CJK>
0x777C 0x9F3D # <CJK>
0x777D 0x9F3E # <CJK>
0x777E 0x9F44 # <CJK>
文本文件效率较低，于是考虑把文本文件转换为二进制文件，然后用折半法查找这个文件，而不需要把整个文件读入内存。文件格式为：文件头2字节，存储记录数；接着一条接一条记录存入文件，每条记录4字节，前2字节对应GB代码，后2字节对应Unicode代码。转换程序如下：
<?php
$arrLines = file("gb_unicode.txt");
foreach ($arrLines as $strLine) {
$arrCodeTable[hexdec(substr($strLine, 0, 6))] = hexdec(substr($strLine, 7, 6));
}
ksort($arrCodeTable);
$intCount = count($arrCodeTable);
$strCount = chr($intCount % 256) . chr(floor($intCount / 256));
$fileGBU = fopen("gbu.dat", "wb");
fwrite($fileGBU, $strCount);
foreach ($arrCodeTable as $k => $v) {
$strData = chr($k % 256) . chr(floor($k / 256)) . chr($v % 256) . chr(floor($v / 256));
fwrite($fileGBU, $strData);
}
fclose($fileGBU);
?>
执行程序后就获得了二进制的GB->Unicode对照表gbu.dat，并且数据记录按GB代码排了序，便于折半法查找。使用gbu.dat进行转码的函数如下：
function GB2UTF8_FILE1($strGB) {
if (!trim($strGB)) return $strGB;
$fileGBU = fopen("gbu.dat", "rb");
$strBuf = fread($fileGBU, 2);
$intCount = ord($strBuf{0}) + 256 * ord($strBuf{1});
$strRet = "";
$intLen = strlen($strGB);
for ($i = 0; $i < $intLen; $i++) {
if (ord($strGB{$i}) > 127) {
$strCurr = substr($strGB, $i, 2);
$intGB = hexdec(bin2hex($strCurr)) - 0x8080;
$intStart = 1;
$intEnd = $intCount;
while ($intStart < $intEnd - 1) { // 折半法查找
$intMid = floor(($intStart + $intEnd) / 2);
$intOffset = 2 + 4 * ($intMid - 1);
fseek($fileGBU, $intOffset);
$strBuf = fread($fileGBU, 2);
$intCode = ord($strBuf{0}) + 256 * ord($strBuf{1});
if ($intGB == $intCode) {
$intStart = $intMid;
break;
}
if ($intGB > $intCode) $intStart = $intMid;
else $intEnd = $intMid;
}
$intOffset = 2 + 4 * ($intStart - 1);
fseek($fileGBU, $intOffset);
$strBuf = fread($fileGBU, 2);
$intCode = ord($strBuf{0}) + 256 * ord($strBuf{1});
if ($intGB == $intCode) {
$strBuf = fread($fileGBU, 2);
$intCodeU = ord($strBuf{0}) + 256 * ord($strBuf{1});
$strRet .= u2utf8($intCodeU);
} else {
$strRet .= "??";
}
$i++;
} else {
$strRet .= $strGB{$i};
}
}
return $strRet;
}
把其加到原来的测评程序，对三种方法同时测评2次得到数据（精确到3位小数，单位：秒）：
MySQL方法：0.125
文本文件方法：10.873
二进制文件折半法：0.106
MySQL方法：0.102
文本文件方法：10.677
二进制文件折半法：0.092
可见二进制文件折半法还比MySQL法略有优势。但是上述测评都是对短的地理位置进行转码，如果对较长的文本转码又如何呢？我找来5个Blog的RSS 2.0文件，都是GB2312编码。测评三种方法对5个文件编码耗费的时间，2次测量数据如下（精确到3位小数，单位：秒）：
MySQL方法：7.206
文本文件方法：0.772
二进制文件折半法：5.022
MySQL方法：7.440
文本文件方法：0.766
二进制文件折半法：5.055
可见对长的文本是用文本文件的方法最优，因为转码对照表读入内存后，转码就可以很高效了。既然如此，我们还可以尝试改进一下，把文本文件方法改为：转码对照表从二进制文件gbu.dat读入内存，而不是文本文件。测评数据如下（精度和单位同上）：
从文本文件读入对照表：0.766
从二进制文件读入对照表：0.831
从文本文件读入对照表：0.774
从二进制文件读入对照表：0.833
表明这次改进失败了，从文本文件读入转码对照表更高效。
总结：用PHP对GB编码到UTF-8编码的动态转换，如果每次转换的文本很小，适宜用二进制文件结合折半法转换；如果每次转换的文本较大，适宜用文本文件存储转码对照表，并在转换前一次性把对照表读入内存。
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