varint原理 - 负数的编码和解码

前一篇博客 varint原理 - 正数的编码和解码_YZF_Kevin的博客-CSDN博客我们讲了varint的实现原理，举例也分析对于正数的编码，解码过程

本篇博客，我们开始举例分析负数的编码和解码，因为负数有原码，反码，补码的概念，如果大家对这一块不熟，可以先看下我的这篇博客，里面有详细的解释 大端 小端 原码 反码 补码 及内存中的表现_YZF_Kevin的博客-CSDN博客

先回顾下varint的编码，解码过程

编码原理

varint 对数字的二进制，从右往左，每7位分割成一块

如果不是最后一块，则最左边补1，组成一个字节

如果是最后一块，则左边缺的全部补0，组成1个字节

最终保存的时候，根据分割块的顺序依次从左往右填

解码原理

读取字节流后，从左往右，逐个字节判断

如果该字节最左边为1，说明varint值没读取完，后面的字节还是本varint的值，继续读。本字节最左边的1去掉后，剩下的7位留作备用

如果该字节最左边为0，说明varint值读取完毕

最终，根据分割块的顺序依次从右往左填，组成的字节流按int型解析即可

举例

数字 -1，负数在内存中以补码形式存放，先计算补码，我们以32位的整型为例

-1的源码：10000000  00000000  00000000  00000001（符号位为1表负，其他跟正数一样）

-1的反码：11111111    11111111    11111111   11111110  （符号位不变，其他位全部取反）

-1的补码：11111111    11111111    11111111    11111111  （反码+1即可）

但是varint对负数统一是用64位来表示的，所以

64位的-1在内存中表示如下

11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111

每7位标一个颜色，一共分成了10块（64 = 7 * 9 + 1） 

1 1111111 1111111 1111111 1111111 1111111 1111111 1111111 1111111 1111111

编码过程

1. 从右往左依次取7位，第一次取出来的1111111，因为自己不是最后一块，根据规则左边补1，得到11111111

2. 重复上面的步骤，依次处理每块数据

3. 最后一块1，因为是最后一块了，根据规则左边补0，得到00000001

把这些分割后新组成的块，从左往右填

所以，最终varint表示法-1的最终格式是

11111111 11111111 11111111 1111111111111111 11111111 1111111 11111111 11111111 00000001

动手实验

proto文件和程序如下（注意：我们定义的是int32类型）

// 玩家信息
message Player {int32               uniNum          = 1;    // 唯一序号
}

实验结果（可以看到实际经过Marshal()序列化之后，-1确实占用了10个字节，内容和我们计算的完全一样）

结论

1. varint可以对正数编码，也可以对负数编码

2. varint编码用来表示负数时，即使指定了int32类型，varint一样会作为int64来处理，且发送时要占用10个字节，非常坑

针对varint这个问题，protobuffer也做出了优化，可以使用sint32，那就是我们下一篇要讲的zigzag编码

protobuf中zigzag编码原理_YZF_Kevin的博客-CSDN博客