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不為人知的數字編碼術：LEB128如何徹底改變程式設計的未來？
隨著數位化的深入發展，程式設計師面臨著越來越多的挑戰，其中包括如何有效地存儲和傳輸各種數據。而在眾多的數據編碼技術中，LEB128（Little Endian Base 128）引起了廣泛的關注，因為它以緊湊的方式存儲任意大整數，從而為未來的程式設計帶來新的可能性。
LEB128編碼格式簡介
LEB128的編碼格式與可變長度數量（VLQ）的格式相似，主要的區別在於LEB128是小端格式，而可變長度數量則是大端格式。這兩種格式都能夠將小數字以單個字節存儲，同時也支持編碼任意長度的數字。
LEB128有兩個版本：無符號LEB128和有符號LEB128，解碼器必須知道所編碼的值是無符號還是有符號。
無符號LEB128
要使用無符號LEB128編碼一個無符號數字，首先需要將該數字用二進制表示。然後將數字零擴展到7位的倍數，分組並輸出每個7位組。每個字節的7個最低有效位將包括該7位組，而最高有效位則在最後一個字節之外設置。
例如，無符號數字624485的編碼過程如下：將其轉換為二進制，再按組處理，最終輸出字節為0xE5 0x8E 0x26。
有符號LEB128
對於有符號數字，其編碼也遵循類似的邏輯。首先將數字表示為N位的二進制補碼，然後將其分解為7位的組。以數字-123456為例，最終得到的編碼是0xC0 0xBB 0x78。
這意味著，LEB128能夠以其獨特的編碼方式，快速而高效地處理不同類型的整數。
快速解碼的技術突破
LEB128的解碼速度問題也在持續被優化。原始的標量實現速度較慢，尤其是在現代硬體上，分支錯誤預測的成本也相對較高。一系列的論文提出使用SIMD技術來加速解碼過程，其中「Masked VByte」的速度可達到每秒650到2700萬個整數，隨著編碼密度的不同而變化。
LEB128的實際應用
LEB128在多個領域都得到了應用。例如，Android專案在其Dalvik執行檔格式中使用LEB128，LLVM和WebAssembly等項目也都利用了這種編碼形式來提高存儲效率。
不僅如此，LEB128還被用於多種格式中的壓縮表，充分顯示了其在資料處理中的重要性。
LEB128相似編碼方式的比較
除了LEB128，還有多種編碼方式。在這些方式中，一些使用變長整數編碼的技術形式也正在逐漸成熟。例如，Protocol Buffers（Protobuf）使用相似的編碼方式處理無符號整數，但對有符號整數的處理略有不同。
未來的挑戰與展望
隨著技術的不斷進步，LEB128可能還會出現新的變種和擴展，從而進一步提升其在不同應用中的效率和表現。Coding Challenge的積極參與者將能夠利用這些新技術來創建更加高效的軟體應用。
這是否意味著LEB128具有顛覆傳統數據編碼技術的潛力，將成為未來編程的重要基石？
