C Locale和C++ Locales之間的不同

前幾日在看一個關于多線程下locale問題：在多線程下locale not independent問題。無意中在網上搜到一篇講解C locale 和C++ locale的文章，覺得很好，鏈接如下：
http://stdcxx.apache.org/doc/stdlibug/24-3.html

今天嘗試翻譯一下，加深理解。翻譯如下：

Apache C++ 標準庫用戶向導
24.3 C Locale和C++ Locales區別
正如我們目前所看到的，C Locale和C++ Locales提供了類似服務。然而，C++ Locale所想表達的語義信息卻不同于C Locale。

• 標準C locale是個全局設置，整個應用只有一個locale。因此一個應用很難一次處理多個locales。
• 標準C++ locale是一個類。你可以創建出任意多的標準庫的實例。因此你想要多少locale 對象，你就能創建出來。

為了進一步細節地探索他們的不同，我們來看看locales是如何被使用的。

24.3.1 C locale的一般使用
c locale 通常會被用作默認locale （defaule locale），本地locale （native locale），或者是多locale應用（multiple locale applications）中。

Default locale：作為開發，如果你從不涉及到互聯網功能的開發需求，那么你也不會調用std::setlocale()。如果你認為你用戶總是在標準的US English ASCII下使用你的應用，那么你也沒有localization的需求。如果你連locale都不知道的話，那么你一定總是在默認的locale下，也就是在US English ASCII locale下開發你的應用。

Native locale：如果你確實有計劃在你的程序里支持本地化，最合適的策略就是在程序一開始就獲取本地local信息，然后不要再更改設置。這樣你的應用會適配的選擇某個特定locale，并貫穿到應用的整個運行過程中。如此用戶在啟動應用之前就可以顯示的設置他們喜歡的locale。在UNIX系統中，他們通過設置環境變量，例如LANG來設置locale；其它操作系統有其它的方法去設置locale。

你在程序里可以通過調用set::setlocale("")以及傳一個空字符串作為locale的名字來指定一個用戶有偏好的locale設置。空的字符串是告訴setlocale去使用用戶在環境中指定的locale作為應用的默認locale。

Multiple locales：有時候你不得不工作在多locales的情形下。例如，一個應用是給瑞士人使用的，那么你期望輸出的消息能支持意大利語，法語和德語。因為C locale是一個全局的（global）的數據結構，所以你必須在不同locales之間多次切換去支持不同語言。

我們來看一個在多locales情形下工作的例子。想象一下你的應用需要打印費用清單給全世界的顧客。那個費用清單一定是符合顧客本地語言的，所以你的應用就必須根據不同的語言打印不同語言費用清單。其中費用清單里的價格是一個獨立的價格列表。假設我們的應用被一個美國公司使用，價格列表是US English。

應用在US English下讀價格列表（輸入），但是寫費用清單（輸出）是支持客戶本地語言的，比如說德語。因為C有僅有一個全局的（global） locale，全局的locale會同時影響輸入和輸出，所以全局的locale需要在輸入和輸出之間進行切換。在價格從英文價格列表中讀出來之前，locale必須先從德文locale切換成US English locale。在價格加入到費用清單之前，全局的locale必須再切換成德文locale。為了從價格列表里讀下一個價格，locale又要切換為English，如此反復。 圖6解釋了這個過程。

Figure 6 ： Multiple locales in C

這是剛才例子的C代碼：

double price;
char buf[SZ];
while ( ... )     // processing the German invoice 
{
   std::setlocale(LC_ALL, "En_US");
   std::fscanf(priceFile, "%lf", &price);

   // convert $ to DM according to the current exchange rate
   std::setlocale(LC_ALL, "De_DE");
   std::strfmon(buf,SZ, "%n", price);
   std::fprintf(invoiceFile, "%s", buf);
}

使用C++ locale對象可以極具地簡化這個過程。The iostreams in the C++ Standard Library are internationalized so that streams can be imbued with separate locale objects. C++標準庫下的iostreams是國際通用的（internationalized），所以streams能夠貫穿獨立的locale對象。例如,輸入流是English locale對象，輸出流是German locale對象。如此，locales切換就沒有必要了，正如圖7所顯示的：
Figure 7： Multiple locales in C++

這是C++代碼的例子：

priceFile.imbue(std::locale("En_US"));
invoiceFile.imbue(std::locale("De_DE"));
moneytype price;
while ( ... )  // processing the German invoice
{
   priceFile >> price;
   // convert $ to DM according to the current exchange rate
   invoiceFile << price;
}

假設這個例子已經有

• 一個類 moneytype， 來表示貨幣的價值，
• 類moneytype提供了流insertion ( << ) 和 extraction ( >> )操作符
• 使用std::money_put和std::money_get來格式化和解析貨幣值，流<<用std::money_put格式貨幣值；流>>用std::money_get解析貨幣值
  第26章列舉了一個較復雜的電話號碼的例子來闡釋這個技術。類moneytype不是C++標準庫的一部分。

貨幣值的例子相對簡單，在locales之間切換不是很麻煩。然而，一旦涉及到代碼層面切換，這個問題就變的主要起來了。

為了更好的理解這一點，讓我們再看一下圖2中的JIS encoding scheme使用shift語法如何在圖8中變大方便起來的。正如你說記得那樣，當你解析字符句子的時候，你必須要維護一個shift狀態。
Figure 8： Figure 2中日文文本在JIS中的編碼

假設你在解析一個含有在JIS下編碼的文本的多字節文件，正如你在圖9中所看到的。當你解析這個文件，你不得不跟蹤shift狀態以至于你可以知道如何翻譯你所讀到的字符節，如何以合適的寬字節來表達這些字符節。

Figure 9：使用全局C locale解析多字節文本輸入

在解析文本過程中，全局C locale可以來回切換；例如，文本輸入的locale狀態從JIS 編碼切換到EUC編碼。每當locale切換到新的狀態，當前的locale狀態就無效了，在你的應用里你不得不小心維護由locale切換帶來的狀態切換。

當local切換變得通用的時候，這個問題就迎刃而解了。然而，在多線程環境下，全局C locale會帶來嚴重的問題，因為一個線程下的locale狀態不經意間會被另外一個線程下的locale給更改了。因為這個原因，在多線程環境下通用化C程序就很困難。

如果你使用C++ locales，另一方面這個問題也很容易解決了。你可以每個數據流綁定到一個獨立的locale對象，這樣問題就不會出現locale被不期望修改的問題。讓我們來看一個C++ locales的例子。

priceFile.imbue(std::locale("En_US"));
invoiceFile.imbue(std::locale("De_DE"));
moneytype price;
while ( ... )  // processing the German invoice
{
   priceFile >> price;
   // convert $ to DM according to the current exchange rate
   invoiceFile << price;
}

24.3.2 C++ locales的一般使用
C++ locale通常被用作支持多locales的默認的locale；和全局locale。

Classic locale. 如果你涉及的程序并不需要支持本地化工作，那么使用C++ locales和使用C locales沒什么區別。 如果你總是認為你的應用程序的用戶總是在US English ASCII環境下，那么你也不需要請求本地化。對于你，C++標準庫提供了一個預定義的locale對象std::locale::classic(),它正是US English ASCII locale。

Native locale. Native locale是受用戶和系統管理員喜歡的一個locale。在UNIX系統里，通常通過設置環境變量例如LANG來完成。你也可以通過調用構造函數std::locale("")為native locale創建一個C++ locale對象,也就是通過請求一個以空字符串作為輸入創建的locale。這個空字符串告訴系統從環境中得到locale的名字，這等同于C庫函數的std::setlocale("")。

Named locales. 正如上面所說，一個local可以有一個名字。標準的locale的名字是“c”。不幸的是，其他locales的名字平臺依賴。查詢你的系統文檔來獲知你的系統是什么locales被安裝以及locale是如何命名的。如果你嘗試用一個無效的名字去創建一個locale對象，構造函數會拋出一個runtime_error異常。

Multiple locales. 當你使用C++ locales，工作在不同的locales就變得很容易了。你在C下面所做的locales切換，在C++里就不再有必要了。你可以綁定每個流到不同的locale 對象。你也可以傳遞locales對象到不同地方使用，這完全沒有問題。

Global locale. 正如C，C++也有全局的locale。 一開始，全局locale是如前所說的標準locale。你也可以通過調用std::locale::global()去改變全局locale。

你也可以通過調用默認的構造函數std::locale::locale()，為當前的全局locale創建一個快照。這些快照也是locales object獨立的，不受接下來的全局locale改變的影響。

通用化組件像iostreams，使用的全局locale作為默認的locale。如果你不顯式的把一個流和一個特定的locale綁定在一起，那么這個流對象就默認和一個在它被創建時的那個全局的locale綁定。

C下全局locale所能做的，C++全局locale也能做到。在程序啟動一旦開始，程序就激活了本地locale。換言之，本地locale被激活作為global locale，并作為locale快照，之后所有的工作都依賴這個locale。以下的代碼描述了這個過程：

std::locale::global(std::locale(""));                         //1
...
std::string t = print_date(today, std::locale());             //2
...
std::locale::global(std::locale("Fr_CH"));                    //3
...
std::cout << something;                                       //4

//1 設置本地locale作為全局locale
//2 總是使用全局locale快照作為你當前使用的locale對象。假設函數print_date()是格式化日期的。為了格式化日期，你將要提供一個全局locale的快照給函數print_date()。
//3 切換全局locale到French全局locale
//4 注意在這個例子中，標準流cout仍然是跟classic locale（標準的locale）綁定的，因為在程序啟動的時候，std::cout就被創建出來了。改變全局locale不會影響先前已經存在的流的locales。如果你想讓一個新的全局locale綁定到cout上，你應該在調用完std::locale::global()之后調用stf::cout.imbue(locale())。
24.3.3 C locale和C++ locales之間的聯系

C locale和C++ locale是完全獨立的。然而，C++ locale對象是有個名字的，通過std::locale::global()使locale對象變成全局locale會引起C locale改變，這個改變會通過調用std::setlocale()。當它發生時，在C++程序里，locale敏感的C函數會使用變化了的C locale。

在一個C程序里，是沒有辦法改變C++ locale的。