这个问题比较复杂。慢慢给你讲吧。在皇帝这个专属名称出现之前，以可以明确查证的历史来看，以周为例，各诸侯国尊周天子为首领，所以他们称周天子为天子，各诸侯之间，互称爵位，如郑伯，齐侯。战国之后，周王室控制力减弱，各国纷纷称王，互称王爵，如秦王、赵王。
至秦，汉，皇帝都只有一个，所以就不存在这个问题。需要提一下的是，两汉时匈奴和汉皇帝的称呼，从互称皇帝、大单于，到后来称天子、单于。这个是因为力量对比的变化而变化的。西域诸国，也称汉皇帝，汉称某国国王。
三国的时候开始出现你说的这个问题了，因为三国大体是孙刘抗曹，从文献上看，曹魏一般就是直呼其名，刘备、孙权，当然这是因为敌对关系，所以很不礼貌。孙刘一般称曹魏也直呼其名，曹丕。这是一种。孙刘之间，没有找到很多资料，但是从我找到的来看，刘禅称吴王，孙氏称蜀汉政权为蜀，估计也是称蜀王。（这是三家都称帝之后的文献来看的）。
之后又是两晋，这个时期晋王朝和北方各国也是敌对关系，估计互称也不会太礼貌。我查到的资料比较少，这里不好下结论，只能估计说，关系比较好可能互称皇帝或者王，关系不好就随便叫阿猫阿狗的意思了。
隋以后至唐，基本处于统一状态。所以皇帝是唯一。对外才出现这个互称的问题，主要是朝鲜和日本。在607年，日本推古天皇派小野妹子出使隋朝，在国书中有“东天皇敬白西皇帝”之句，中国对该国书的纪录为“日出处天子致日落处天子”。但《新唐书·日本传》中有记载:咸亨元年(670年)，倭国遣使入唐。估计也是称日本国王。这里可以看出，日本开始自视比较高，想平等称呼，但中国不干，特别是白江口一战后，日本全面学习中国，估计也是称唐皇帝，日本国王了。至于朝鲜，目前我没有查到明确的资料，但就白江口一战的情况来看，中国即使没有宗主国的地位，双方肯定也是不对等的。
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