最近发现 Golang 标准库竟然自带了 varint 的实现，代码位置在 encoding/binary/varint.go，这个跟protobuf里面的varint实现基本是一致的。刚好借助 golang 标准库的 varint 源码，我们来系统地学习和梳理下 varint。

熟悉 protobuf 的人肯定对 varint 不陌生，protobuf 里面除了带 fix (如 fixed32、fixed64) 之外的整数类型, 都是 varint 编码。

varint 的出现主要是为了解决两个问题：

1. 空间效率：以 uint64 类型为例，可以表示的最大值为 18446744073709551615。然而在实际业务场景中，我们通常处理的整数值远小于 uint64 的最大值。假设在我们的业务中，需要处理的整数值仅为 1，但在网络传输过程中，我们却需要使用 8 个字节来表示这个值。这就导致了大量的空间浪费，因为大部分字节并没有实际存储有效的信息。varint 编码通过使用可变长度的字节序列来表示整数，使得小的整数可以用更少的字节表示，提高空间效率。
2. 兼容性：varint 使得我们可以在不改变编码 / 解码逻辑的情况下，处理不同大小的整数。这意味着我们可以在不破坏向后兼容性的情况下，将一个字段从较小的整数类型（如 uint32）升级到较大的整数类型（如 uint64）

本文将通过分析 Golang 标准库自带的 varint 源码实现，介绍 varint 的设计原理以及Golang标准库是如何解决 varint 在编码负数时遇到的问题。

varint 的设计原理

varint 的设计原理非常简单：

• 7bit 为一组：将整数的二进制表示分为 7 个 bit 位一组。从低位到高位，每 7 个 bit 位作为一个单元。
• 最高位表示 “继续” 标志。在每个 7 位的单元前面添加一个标志位，形成一个 8 位的字节。如果后面还有更多的字节，这个标志位就设置为 1，否则设置为 0。

例如：对于一个整数 300，它的二进制表示是 100101100。我们可以将它分为两组，即 10 和 0101100。然后在每组前面添加标志位，得到两个字节 00000010 和 10101100，这两个字节就是 300 的 varint 编码。相比于用 uint32 的 4 字节表示，少了 50% 的存储空间。

无符号整数的 varint

在 Golang 标准库中有两套 varint 的函数: 分别用于无符号整数的 PutUvarint 和 Uvarint，以及用于有符号整数的 Varint 和 PutVarint。

我们先看下无符号整数的 varint 实现，代码如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

func PutUvarint(buf []byte, x uint64) int {
i := 0
for x >= 0x80 {
buf[i] = byte(x) | 0x80
x >>= 7
i++
}
buf[i] = byte(x)
return i + 1
}

代码里有个非常重要的常量：0x80，对应于二进制编码就是 1000 0000。这个常量对接下来的逻辑非常重要：

1. x >= 0x80。这意味着 x 的二进制表示形式至少有 8 位，我们刚才讲到 7 个 bit 位为一组，那 x 就需要被拆分了。
2. byte(x) | 0x80。将 x 的最低...