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SQL Server 字元資料型別完整比較：char、nchar、varchar、nvarchar 差異、儲存機制與選型指南

編輯：關於SqlServer

前言：字元型別選擇的影響

字元資料型別不僅決定儲存空間，更影響索引效能、查詢速度、應用程式處理邏輯與國際化支援。本文詳細比較 char/nchar (固定長度) 與 varchar/nvarchar (可變長度)、ANSI 與 Unicode 編碼差異，提供實務選型決策樹。

一、四大型別核心差異速查表

特性	char(n)	varchar(n)	nchar(n)	nvarchar(n)
編碼	ANSI (單位元組字碼頁)		Unicode (UCS-2/UTF-16，雙位元組)
長度特性	固定長度	可變長度	固定長度	可變長度
英文/數字儲存	1 byte/字元	1 byte/字元	2 bytes/字元	2 bytes/字元
中文/多國語系儲存	2 bytes/字元 (DBCS)	2 bytes/字元 (DBCS)	2 bytes/字元	2 bytes/字元
實際儲存大小	固定 n bytes	實際資料長度 + 2 bytes (長度前綴)	固定 2n bytes	實際字元數 × 2 + 2 bytes
最大長度	8,000 字元	8,000 字元 (MAX = 2^31-1)	4,000 字元	4,000 字元 (MAX = 2^31-1)
尾端空白處理	自動補空白至定長	保留實際空白，不補齊	自動補空白至定長	保留實際空白，不補齊
比較語意	比較時忽略尾端空白	比較時保留尾端空白	比較時忽略尾端空白	比較時保留尾端空白

二、深度解析：儲存行為與效能

1. char / nchar：固定長度的代價與優勢

優點：
▸ 位移計算簡單 (固定位移)，索引搜尋/掃描速度最快。
▸ 適合長度極度固定的代碼類欄位 (如國碼 CHAR(2)、身分證字號 CHAR(10)、MD5 雜湊 CHAR(32))。
缺點：
▸ 空間浪費：CHAR(100) 存 'qian' 實際佔 100 bytes (含 96 空白)。
▸ 應用層需 TRIM 處理尾端空白，否則比較/顯示異常。
▸ UPDATE 導致資料列長度不變，但若從短變長 (不超過定長) 無頁分裂風險。

2. varchar / nvarchar：可變長度的彈性與開銷

儲存結構：長度前綴 (2 bytes) + 實際資料。
例：VARCHAR(100) 存 'qian' → 2 + 4 = 6 bytes。
優點：
▸ 空間效率極高，長度不固定欄位首選。
▸ 無尾端空白困擾，應用層處理簡單。
缺點：
▸ 變長欄位導致資料列長度可變，UPDATE 增長可能觸發頁分裂、轉發指標。
▸ 索引鍵長度可變，搜尋需讀取長度前綴，理論上比固定長度略慢 (微乎其微)。
▸ MAX 型別超過 8000 bytes 會轉為 LOB 儲存 (行溢出/LOB 頁面)，存取路徑較長。

3. Unicode (nchar/nvarchar) 的必要性

所有字元 (含英文) 統一 2 bytes，解決多語言資料混存、字碼頁轉換亂碼、排序規則衝突。
現代應用預設建議使用 nvarchar，除非：
▸ 確定永遠只存 ASCII (英文/數字/符號)。
▸ 極大資料量且空間極度敏感 (如數十億列的日誌表)。
▸ 舊版系統相容性限制。

三、選型決策樹 (實務版)

是否需支援多國語系/中文/表情符號？
→ 是 → nvarchar (或 nchar 固定長代碼)
→ 否 → 進入第 2 步
欄位長度是否幾乎固定 (變異 < 10%)？
→ 是 → char (索引效能最佳)
→ 否 → varchar
最大長度是否可能超過 8000 / 4000？
→ 是 → varchar(max) / nvarchar(max) (LOB 儲存)
→ 否 → 一般型別即可

四、常見誤區與最佳實務

誤區	正確觀念
`VARCHAR(100)` 存 `'abc'` 佔 100 bytes	佔 5 bytes (2 bytes 長度 + 3 bytes 資料)
`CHAR` 索引永遠比 `VARCHAR` 快很多	現代 CPU/優化器下差異極小，除非極高頻點查詢
`NCHAR` 比 `CHAR` 省空間	英文下 `NCHAR` 佔 2 倍空間
`VARCHAR(MAX)` 當作預設型別	無法建立線上索引、統計資料採樣受限、行溢出開銷大，非必要勿用
用 `CAST(col AS VARCHAR(10))` 移除尾端空白	`CHAR` 轉 `VARCHAR` 會保留尾端空白，需 `RTRIM`

五、效能測試腳本 (可自行驗證)


-- 建立測試表
CREATE TABLE TestChar  (id INT IDENTITY, c CHAR(100)  NOT NULL DEFAULT '');
CREATE TABLE TestVarchar (id INT IDENTITY, v VARCHAR(100) NOT NULL DEFAULT '');
CREATE TABLE TestNChar   (id INT IDENTITY, n NCHAR(100)  NOT NULL DEFAULT N'');
CREATE TABLE TestNVarchar(id INT IDENTITY, nv NVARCHAR(100) NOT NULL DEFAULT N'');

-- 灌入 10 萬筆 'abc'
INSERT INTO TestChar    SELECT 'abc'; GO 100000
INSERT INTO TestVarchar SELECT 'abc'; GO 100000
INSERT INTO TestNChar   SELECT N'abc'; GO 100000
INSERT INTO TestNVarchar SELECT N'abc'; GO 100000

-- 查詢空間使用
EXEC sp_spaceused TestChar;
EXEC sp_spaceused TestVarchar;
EXEC sp_spaceused TestNChar;
EXEC sp_spaceused TestNVarchar;

預期結果：TestVarchar 最小，TestNChar 最大 (固定 200 bytes/列)。