2021-03-18 varint编码测试
发布日期:2021-05-15 08:34:24 浏览次数:20 分类:精选文章

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Protobuf varint 编码机制解析

varint 编码特性

ProtoBuf中的varint编码是一种高效的变长整数编码方式,广泛应用于网络协议和数据存储领域。其核心特性如下:

  • 小端编码:varint采用小端存储方式,最高位(第7位)用于控制后续连续的7位。

    • 当最高位为0时,表示当前字节即为编码结果的最后一个字节,最高位永远为0。
  • 编码范围

    • 对于32位整数,varint编码后最多占5个字节。
    • 对于64位整数,编码后最多占9个字节。
  • 特殊情况处理

    • 当整数值小于等于63时,varint编码仅占1个字节,最高位被占用(0x7F)。
  • varint 编码逻辑

    编码过程

  • 将整数值取其右边的7位,作为当前字节的低7位。
  • 将最高位(第8位)设置为1(即0x80)。
  • 将当前字节添加到结果流中。
  • 将剩余的高位右移7位,重复步骤1-3,直到处理完所有位。
  • 解码过程

  • 从字节流中读取每个字节。
  • 提取低7位并累加到结果中。
  • 检查当前字节的最高位是否为1:
    • 如果为1,继续处理下一个字节。
    • 如果为0,结束解码,当前字节即为最终结果。
  • 测试示例

    整数值转varint编码

    int64_t t = 64;
    std::string str;
    ToVarInt(t, str);
    • 编码结果:0x7F(仅1个字节)

    varint解码示例

    std::string str = "feff";
    int64_t nt = FromVarInt(str);
    • 解码结果:0x00000000000000feff

    字节流分析

    // 字节流表示:0xfe 0xff
    // 解码过程:
    // - 读取0xfe:低7位为0xfe(0xfe = 254),累加到结果中。
    // - 检查最高位:0xfe & 0x80 = 0x80 → 1,继续处理下一个字节。
    // - 读取0xff:低7位为0xff(255),累加到结果中。
    // - 检查最高位:0xff & 0x80 = 0x80 → 1,继续处理下一个字节。
    // - 由于此时字节流已结束,最高位为0,结束解码。
    // 最终结果:0xff + (0xfe << 7) = 0xfeff

    结论

    通过上述分析,可以清晰地看到varint编码方式的核心逻辑。其高效性在于能将整数值压缩到尽可能少的字节中,同时保持灵活的解码能力。理解varint编码机制对理解ProtoBuf数据格式至关重要。

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