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ASCII 中的控制字符

Function/Control Code/Character in ASCII

Version: 2011-02-15

Author: green-waste (at) 163.com

【什么是 Function Code 功能码或  Function Character 功能字符】

ASCII 字符集,大家都知道吧,最基本的包含了 128 个字符。其中前 32 个, 0-31 ,即 0x00-0x1F ,都是不可见字符。这些字符,就叫做控制字符。

这些字符没法打印出来,但是每个字符,都对应着一个特殊的控制功能的字符,简称功能字符或功能码 Function Code 

简言之: ASCII 中前 32 个字符,统称为 Function Code 功能字符。

此外,由于 ASCII 中的 127 对应的是 Delete ,也是不可见的,所以,此处根据笔者的理解,也可以归为 Function Code 

此类字符,对应不同的“功能”,起到一定的“控制作用”,所以,称为控制字符。

关于每个控制字符的控制功能缩写,参见下表:

 

表格     ASCII 中的控制字符

进制

十六

进制

控制

字符

转义

字符 *

说明

Ctrl +

下列字母  *

0

00

NUL

/0

Null character( 空字符 )

@ (Shift + 2)

1

01

SOH

 

Start of Header( 标题开始 )

A

2

02

STX

 

Start of Text( 正文开始 )

B

3

03

ETX

 

End of Text( 正文结束 )

C

4

04

EOT

 

End of Transmission( 传输结束 )

D

5

05

ENQ

 

Enquiry( 请求 )

E

6

06

ACK

 

Acknowledgment( 收到通知 / 响应 )

F

7

07

BEL

/a

Bell ( 响铃 )

G

8

08

BS

/b

Backspace( 退格 )

H

9

09

HT

/t

Horizontal Tab( 水平制表符 )

I

10

0A

LF

/n

Line feed( 换行键 )

J

11

0B

VT

/v

Vertical Tab( 垂直制表符 )

K

12

0C

FF

/f

Form feed( 换页键 )

L

13

0D

CR

/r

Carriage return( 回车键 )

M

14

0E

SO

 

Shift Out( 不用切换 )

N

15

0F

SI

 

Shift In( 启用切换 )

O

16

10

DLE

 

Data Link Escape( 数据链路转义 )

P

17

11

DC1

 

Device Control 1( 设备控制 1) /XON(Transmit On)

Q

18

12

DC2

 

Device Control 2( 设备控制 2)

R

19

13

DC3

 

Device Control 3( 设备控制 3) /XOFF(Transmit Off)

S

20

14

DC4

 

Device Control 4( 设备控制 4)

T

21

15

NAK

 

Negative Acknowledgement( 拒绝接收 / 无响应 )

U

22

16

SYN

 

Synchronous Idle( 同步空闲 )

V

23

17

ETB

 

End of Trans the Block( 传输块结束 )

W

24

18

CAN

 

Cancel( 取消 )

X

25

19

EM

 

End of Medium( 已到介质末端 / 介质存储已满 )

Y

26

1A

SUB

 

Substitute( 替补 / 替换 )

Z

27

1B

ESC

/e

Escape( 溢出 / 逃离 / 取消 )

[

28

1C

FS

 

File Separator( 文件分割符 )

/

29

1D

GS

 

Group Separator( 分组符 )

]

30

1E

RS

 

Record Separator( 记录分隔符 )

^ (Shit + 6)

31

1F

US

 

Unit Separator( 单元分隔符 )

_ (Shift + -)

32

20

SP

 

White space

[Space] *

127

7F

DEL

 

Delete( 删除 )

[Delete] *

 (*) 

1.  转义字符:即在 C 语言中或其他地方如何表示。

2.  用键盘输入控制字符:其中, 32 是空格键, 127  Delete 键,都不需要加 Ctrl 键,即可直接输入。

3.  可以通过  “Ctrl+ 对应按键  实现上述控制字符的输入  你可能遇到的一些,比如 :  Ctrl+V 输入 SYNC  Ctrl+M 输入Enter (当然也可以直接用 Enter 键,但是在 Windows 下面,其可能会发送两个字符: CR  LF ), Ctrl+Q 输入 XON Ctrl+S 输入 XOFF 等等。

 

 

其具体每个控制字符的含义,详解介绍如下:

 ASCII 中的 Function/Control Code 功能字符的详细含义】

 

0 – NUL – NUL l  字符 / 空字符

ASCII 字符集中的空字符, NULL ,起初本意可以看作为 NOP (中文意为空操作,就是啥都不做的意思),此位置可以忽略一个字符。

之所以有这个空字符,主要是用于计算机早期的记录信息的纸带,此处留个 NUL 字符,意思是先占这个位置,以待后用,比如你哪天想起来了,在这个位置在放一个别的啥字符之类的。

后来呢, NUL 字符被用于 C 语言中,字符串的终结符,当一个字符串中间出现 NUL / NULL ,代码里面表现为 /0 ,的时候,就意味着这个是一个字符串的结尾了。这样就方便按照自己需求去定义字符串,多长都行,当然只要你内存放得下,然后最后加一个 /0,  即空字符,意思是当前字符串到此结束。

 

1 – SOH – S tart   O f H eading  标题开始

如果信息沟通交流主要以命令和消息的形式的话, SOH 就可以用于标记每个消息的开始。

1963 年,最开始 ASCII 标准中,把此字符定义为 Start of Message ,后来又改为现在的 Start Of Heading 

现在,这个 SOH 常见于主从( master-slave )模式的 RS232 的通信中,一个主设备,以 SOH 开头,和从设备进行通信。这样方便从设备在数据传输出现错误的时候,在下一次通信之前,去实现重新同步( resynchronize )。如果没有一个清晰的类似于 SOH 这样的标记,去标记每个命令的起始或开头的话,那么重新同步,就很难实现了。

 

2 – STX – S tart O f T ext  文本开始

3 – ETX – E nd Of T ext  文本结束

通过某种通讯协议去传输的一个数据(包),称为一帧的话,常会包含一个帧头,包含了寻址信息,即你是要发给谁,要发送到目的地是哪里,其后跟着真正要发送的数据内容。

 STX ,就用于标记这个数据内容的开始。接下来是要传输的数据,最后是 ETX ,表明数据的结束。

其中,中间具体传输的数据内容, ASCII 规范并没有去定义,其和你所用的传输协议,具体自己要传什么数据有关。

 

帧头

数据或文本内容

 

 

SOH(表明帧头开始)

。。。。(帧头信息,比如包含了目的地址,表明你发送给谁等等)

STX (表明数据开始)

。。。(真正要传输的数据)

ETX (表明数据结束)

         

 

 

不过其中有趣的是, 1963 年, ASCII 标准最初版本的时候,把现在的 STX 叫做 EOA  End Of Address ), ETX 叫做(End Of Message )。这是因为,最早的时候,一个消息中,总是包含一个开始符和一个终止符。现在的新的定义,使得可以去发送一个固定长度的命令,而只用一个 SOH 表明帧头开始即可,而不需要再加上一个命令终止符或帧头结束符。

 

总结一下:

一般发送一个消息,包含了一个帧头和后面真正要传的数据。

而对于帧头,属于控制类的信息,这部分之前属于命令,后面的真实要传的数据属于数据。即消息 = 帧头 + 数据。

而之前的命令都要有个开始符和结束符,这样就是:

消息        =  帧头                                +  要传的数据

 帧头开始 + 帧头信息 + 帧头结束         +  要传的数据

而现在新的定义,使得只需要:

消息        =  帧头  + 要传的数据

= SOH (表明帧头开始) + 帧头信息     +  要传的数据

= SOH (表明帧头开始) + 帧头信息     + STX +  数据内容 +ETX

就可以少用一个帧头结束符。

 

而如今,在很多协议中,也常见到,一个固定长度的帧头,后面紧接着就是数据了,而没有所谓的帧头结束符之类的东西去区分帧头和数据。

 

4 – EOT – E nd O f T ransmission  传输结束

5 – ENQ – ENQ uiry  请求

6 – ACK – ACK nowledgment  回应 / 响应

7 – BEL – [audible] BEL l

 

 ASCII 字符集中, BEL ,是个比较有意思的东东。因为其原先本意不是用来数据编码的,于此相反, ASCII 中的其他字符,都是用于字符编码(即用什么字符,代表什么含义)或者起到控制设备的作用。 BEL 用一个可以听得见的声音,来吸引人们的注意,其原打算即用于计算机也用于一些设备,比如打印机等。 C 语言里面也支持此 BEL ,用 /a 来实现这个响铃。

 

8 – BS – B ackS pace  退格键

退格键的功能,随着时间变化,意义也变得不同了。

起初,意思是,在打印机和电传打字机上,往回移动一格光标,以起到强调该字符的作用。比如你想要打印一个 a ,然后加上退格键后,就成了 aBS^ 。在机械类打字机上,此方法能够起到实际的强调字符的作用,但是对于后来的 CTR 下时期来说,就无法起到对应效果了。

而现代所用的退格键,不仅仅表示光标往回移动了一格,同时也删除了移动后该位置的字符。在 C 语言中,退格键可以用/b 表示。

 

9 – HT – H orizontal T ab  水平制表符

ASCII 中的 HT 控制符的作用是用于布局的。

其控制输出设备前进到下一个表格去处理。而制表符 Table/Tab 的宽度也是灵活不固定的,只不过,多数设备上,制表符Tab 的宽度都预定义为 8 。水平制表符 HT 不仅能减少数据输入者的工作量,对于格式化好的文字来说,还能够减少存储空间,因为一个 Tab 键,就代替了 8 个空格,所以说省空间。

对于省空间的优点,我们现在来看,可能会觉得可笑,因为现在存储空间已足够大,一般来说根本不会需要去省那么点可怜的存储空间,但是实际上在计算机刚发明的时候,存储空间(主要指的是内存)极其有限也极其昂贵,而且像 ZIP 等压缩方法也还没发明呢,所以对于当时来说,对于存储空间,那是能够省一点是一点,省任何一点,都是好的,也都是不容易的,省空间就是省钱啊。

C 语言中,用 /t 表示制表符。

 

10 – LF – L ine F eed  换行

LF ,直译为(给打印机等)喂一行,意思就是所说的,换行。

换行字符,是 ASCII 字符集中,被误用的字符中的其中一个。

LF 的最原始的含义是,移动打印机的头到下一行。而另外一个 ASCII 字符, CR  Carriage Return )才是将打印机的头,移到最左边即一行的开始,行首。很多串口协议和 MS-DOS  Windows 操作系统,也都是这么实现的。

而于此不同,对于 C 语言和 Unix 操作系统,其重新定义了 LF 字符的含义为新行,即 LF  CR 的组合才能表达出的,回车且换行的意思。

虽然你可以争论哪种用法是错的,但是,不可否认,是从程序的角度出发, C 语言和 Unix 对此 LF 的含义实现显得就很自然,而 MS-DOS 的实现更接近于 LF 的本意。

如果最开始 ASCII 标准中,及定义  CF 也定义 newline ,那样意思会清楚,会更好理理解:

LF 表示物理上的,设备控制方面的移动到下一行(并没有移动到行首);

新行( newline )表示逻辑上文本分隔符,即回车换行。

不过呢,现在人们常将 LF 用做 newline 新行的功能,而大多数文本编辑软件也都可以处理单个 LF 或者 CR/LF 的组合了。

LF  C 语言中,用 /n 表示。

 

11 – VT – V ertical T ab  垂直制表符

垂直制表符,类似于水平制表符 Tab ,目的是为了减少布局中的工作,同时也减少了格式化字符时所需要存储字符的空间。 VT 控制码用于跳到下一个标记行。说实话,还真没看到有些地方需要用这个 VT 呢,因为一般在换行的时候,都是用 LF 代替 VT 了。

 

12 – FF – F orm F eed   换页

设计换页键,是用来控制打印机行为的。当打印机收到此键码的时候,打印机移动到下一页。不同的设备的终端对此控制码所表现的行为各不同。有些会去清除屏幕,而其他有的只是显示 ^L 字符或者是只是新换一行而已。 Shell 脚本程序Bash  Tcsh 的实现方式是,把 FF 看作是一个清除屏幕的命令。 C 语言程序中用 /f 表示 FF (换页)。

 

13 – CR – Carriage return  机器的滑动部分 / 底座   返回  ->  回车

CR 回车的原意是让打印头回到左边界,并没有移动到下一行。

随着时间流逝,后来人把 CR 的意思弄成了 Enter 键,用于示意输入完毕。在数据以屏幕显示的情况下,人们在 Enter 的同时,也希望把光标移动到下一行。因此 C 语言和 Unix 操作系统,重新定义了 LF 的意思,使其表示为移动到下一行。当输入 CR 去存储数据的时候,软件也常常隐式地将其转换为 LF 

 

14 – SO – S hift O ut  不用切换

15 – SI – S hift I n   启用切换

早在 1960s 年代,定义 ASCII 字符集的人,就已经懂得了,设计字符集不单单可以用于英文字符集,也要能应用于外文字符集,是很重要的。

定义 Shift In   Shift Out 的含义,即考虑到了此点。

最开始,其意为在西里尔语和拉丁语之间切换。西里尔 ASCII 定义中, KOI-7 用到了 Shift 字符。拉丁语用 Shift 去改变打印机的字体。在此种用途中, SO 用于产生双倍宽度的字符,而用 SI 打印压缩的字体。

 

16 – DLE – D ata L ink E scape  数据链路转义

有时候,我们需要在正在进行的通信过程中去发送一些控制字符。但是,总有一些情况下,这些控制字符却被看成了普通的数据流,而没有起到对应的控制效果。而 ASCII 标准中,定义 DLE 来解决这类问题。

如果数据流中检测到了 DLE ,数据接收端则对其后面接下来的数据流中的字符,另作处理。而关于具体如何处理这些字符, ASCII 规范中则没有具体定义,而只是弄了个 DLE 去打断正常数据的处理,告诉接下来的数据,要特殊对待。根据Modem 中的 Hayes 通信协议 DLE 定义为“无声 +++ 无声”。以我的观点,这样可能会更好:如果 Hayes 协议没有把DLE 处理为嵌入通讯的无声状态,那样就符合现存的标准了。然而 Hayes 的开发者却觉得 +++ 用的频率要远高于原始的DLE ,所以才这么定义了。

 

17 – DC1 – D evice C ontrol 1 / XON – Transmission on

这个 ASCII 控制字符尽管原先定义为 DC1    但是现在常表示为 XON ,用于串行通信中的软件流控制。其主要作用为,在通信被控制码 XOFF 中断之后,重新开始信息传输。用过串行终端的人应该还记得,当有时候数据出错了,按 Ctrl+Q(等价于 XON )有时候可以起到重新传输的效果。这是因为,此 Ctrl+Q 键盘序列实际上就是产生 XON 控制码,其可以将那些由于终端或者主机方面,由于偶尔出现的错误的 XOFF 控制码而中断的通信解锁,使其正常通信。

 

18 – DC2 – D evice C ontrol 2

19 – DC3 – D evice C ontrol 3 / XOFF – Transmission off  传输中断

20 – DC4 – D evice C ontrol 4

21 – NAK – N egative A cK nowledgment  负面响应 ->  无响应  非正常响应

22 – SYN – SYN chronous idle

23 – ETB – E nd of T ransmission B lock  块传输中止

24 – CAN – CAN cel  取消

25 – EM – E nd of M edium   已到介质末端,介质存储已满

EM 用于,当数据存储到达串行存储介质末尾的时候,就像磁带或磁头滚动到介质末尾一样。其用于表述数据的逻辑终点,即不必非要是物理上的达到数据载体的末尾。

 

26 – SUB – SUB stitute character 替补 / 替换

27 – ESC – ESC ape  逃离 / 取消

字符 Escape ,是 ASCII 标准的首创的,由 Bob Bemer 提议的。用于开始一段控制码的扩展字符。如此,即可以不必将所有可能想得到的字符都放到 ASCII 标准中了。因为,新的技术可能需要新的控制命令,而 ESC 可以用作这些字符命令的起始标志。 ESC 广泛用于打印机和终端,去控制设备设置,比如字体,字符位置和颜色等等。如果最开始的 ASCII 标准中,没有定义 ESC ,估计 ASCII 标准早就被其他标准所替代了,因为其没有包含这些新出现的字符,所以肯定会有其他新的标准出现,用于表示这些字符的。即, ESC 给开发者提供了,可以根据需要而定义新含义的字符的可能。

 

28 – FS – F ile S eparator  文件分隔符

文件分隔符是个很有意思的控制字符,因为其可以让我们看到 1960s 年代的时候,计算机技术是如何组织的。我们现在,习惯于随即访问一些存储介质,比如 RAM ,磁盘,但是在定义 ASCII 标 准的那个年代,大部分数据还是顺序的,串行的,而不是随机访问的。此处所说的串行的,不仅仅指的是串行通信,还指的是顺序存储介质,比如穿孔卡片,纸带, 磁带等。在串行通信的时代,设计这么一个用于表示文件分隔符的控制字符,用于分割两个单独的文件,是一件很明智的事情。而 FS 的原因就在于此。

 

29 – GS – G roup S eparator 分组符

ASCII 定义控制字符的原因中,其中一条就是考虑到了数据存储方面的情况。大部分情况下,数据库的建立,都和表有关,包含了对应的记录。同一个表中的所有的记录,属于同一类型。不同的表中的记录,属于对应的不同的类型。而分组符 GS 就是用来分隔串行数据存储系统中的不同的组。值得注意的是,当时还没有使用 word 的表格,当时 ASCII 时代的人,把他叫做组。

 

30 – RS – R ecord S eparator 记录分隔符

记录分隔符 RS 用于分隔在一个组或表内的多个记录。

 

31 – US – U nit S eparator  单元分隔符

 ASCII 定义中,在数据库中所存储的,最小的数据项,叫做 Unit 单元。而现在我们称其 field 域。单元分隔符 US 用于分割串行数据存储环境下的不同的域。

现在大部分的数据库实现,要求大部分类型都拥有固定的长度。

尽管大部分时候可能用不到,但是对于每一个域,却都要分配足够大的空间,用于存放最大可能的成员变量。这样的做法,占用了大量的存储空间,而 US 控制码允许域具有可变的长度。在 1960s 年代,数据存储空间很有限,用 US 这个单元分隔符,将不同单元分隔开,这样就可以实现更高效地存储那些宝贵的数据。另一方面,串行存储的存储效率,远低于RAM 和磁盘中所实现的表格存储。我个人无法想象,如果现在的数据,还是存储在自带或者带滚轮的磁带上,会是何种景象。

 

32 – SP – White SP ace  空格键

也许你会争论说,空格键是否真的能算是一个控制字符?因为现在在普通文字中使用空格键是如此常见。

但是,既然水平制表符和退格键在 ASCII 中, 都被叫做控制字符了,那么我觉得也很自然地,可以把空格键(向前的空格)也叫做控制字符,毕竟,其本身并不代表一个真正的可见的字符,而仅仅只是很常用于 输出设备,用于处理位置前向移动一格,清除当前位置的内容而已。在很多程序中,比如字符处理程序,白空格同样可能从导致行尾转到下一行行首,而网络浏览器 将多个空格组合成单个空格输出。

所以,这更加坚定了我的想法,觉得完全可以把空格看成是一个控制字符,而不仅仅是一个很独特的普通字符。

 

127 – DEL – DEL ete   删除

有人也许会问,为何 ASCII 字符集中的控制字符的值都是很小的,即 0-32 ,而 DEL 控制字符的值却很大,是 127 。这是由于这个特殊的字符是为纸带而定义的。而在那个时候,绝大多数的纸带,都是用 7 个孔洞去编码数据的。而 127 这个值所对应的二进制值为 111 1111b ,表示所有 7 个比特位都是高,所以,将 DEL 用在现存的纸带上时,所有的洞就都被穿孔了,就把已经存在的数据都擦出掉了,就起到了对应的删除的作用了。

 

【引用】

1   ASCII character map

http://www.lammertbies.nl/comm/info/ascii-characters.html

 

2    百度百科: ASCII

http://baike.baidu.com/view/15482.htm

 

3.  ASCII 编码表

http://www.dreamdu.com/xhtml/ascii/

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