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從DWARF到WebAssembly：LEB128在不同領域中的神奇應用！
在當今的計算環境中，數據的高效存儲和傳輸變得至關重要。LEB128（Little Endian Base 128）應運而生，作為一種變長編碼方法，它能夠以較少的字節來表示任意大小的整數。這種編碼方式不僅在DWARF調試文件格式中得到了應用，也被用於WebAssembly的二進制編碼中，涵蓋了所有整數文字的表示。
LEB128的編碼格式
LEB128格式與變長數量（VLQ）格式極為相似，主要的區別在於LEB128是小端編碼，而VLQ則是大端編碼。這兩種格式都能將小數字存儲在單個字節中，同時也允許編碼任意長度的數字。LEB128有兩個版本：無符號LEB128和有符號LEB128，解碼器必須知道編碼值是無符號還是有符號的。
無符號LEB128的編碼過程首先將數字表示為二進制，然後將數字零擴展到7位的倍數。接著，將數字分成7位的組，並依次輸出每組的編碼字節。
無符號LEB128（ULEB128）的編碼示例
例如，數字624485的編碼過程如下：
10011000011101100101（原始二進制）010011000011101100101（填充到7位的倍數）0100110 0001110 1100101（分組）00100110 10001110 11100101（添加高位1位）
最終輸出流為0xE5 0x8E 0x26，這些字節是以最低有效位到最高有效位的順序呈現的。
有符號LEB128的編碼過程
有符號LEB128的編碼過程與無符號類似，但以N位的二補數表示法開始，然後分組。舉例來說，數字-123456的編碼結果為0xC0 0xBB 0x78：
二進制編碼的過程中，需要先將所有位元取反，然後加一以得到二補數，最後再處理分組和高位1位的添加。
快速解碼技術
LEB128解碼的直接實現方式在效率上相對較慢，特別是在現代硬體中，分支錯誤預測的代價較高。為了解決這一問題，一系列的論文提出了SIMD技術來加速解碼，這種技術被稱為VByte。在一篇名為“被掩碼的VByte”的論文中，介紹了650至2700百萬整數每秒的解碼速度。隨後的一篇論文介紹了一種變體編碼“流式VByte”，更是將速度提升至每秒超過40億個整數。
編碼和解碼的示例代碼
以下是針對無符號和有符號32位整數的編碼與解碼示例代碼：
function encodeUnsignedLEB128(value) {
// 編碼無符號LEB128的實現
}
function decodeUnsignedLEB128(buffer) {
// 解碼無符號LEB128的實現
}
這些代碼片段展示了LEB128編碼的簡單實現，並可在不同的開發環境中使用。
LEB128的應用範疇
LEB128在眾多技術中發揮了重要作用。Android項目在其Dalvik可執行檔格式（.dex）中使用了LEB128。此外，Hewlett-Packard的IA-64異常處理中也用到了該編碼方式。在DWARF文件格式中，無符號和有符號LEB128編碼各具廣泛應用。LLVM在其覆蓋映射格式中也成功實現了LEB128編碼和解碼技術。
更有甚者，.NET平台在BinaryReader和BinaryWriter類中支持了一種“7位編碼整數”的格式，以此來編碼字符串長度。Minecraft、mpatrol以及W3C的高效XML交換標準（EXI）等多個技術同樣都依賴於LEB128來處理整數编碼。
相關編碼方式
儘管LEB128有著獨特的優勢，市場上還是存在幾種相關的編碼方式。例如，Dlugosz的變長整數編碼技術與LEB128類似，但內部處理方式略有不同。Protocol Buffers（Protobuf）提供的編碼方法表面上看似相似，但有著不同的簽名處理方式。
隨著各種新技術的發展，LEB128的實用性及其在多個領域的應用前景仍引人關注，未來還可能有更多的變革出現。
這使得我們不由得思考：在數據處理與編碼的未來，還有什麼樣的編碼技術將會顛覆目前的市場格局呢？
