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Tenfold：庆祝 Ink & Switch 成立 10 周年

2026 年 4 月，作者 Brooklyn Zelenka 分享了 [bijou64](https://github.com/inkandswitch/bijou/tree/main/bijou64) 这种小型编码的故事。bijou64 是一种可变长度整数（varint）编码，是为 [Subduction](https://github.com/inkandswitch/subduction) CRDT 同步协议开发的。它原本是为修复签名验证漏洞，让每个数字只有一种表示方式，结果运行速度比更常见的 varint [LEB128](https://en.wikipedia.org/wiki/LEB128) 快几倍。“bijou” 在法语中是 “小宝石” 的意思，还挺巧的。

问题所在

许多二进制协议需要紧凑编码整数，可变长度整数编码（“varints”）解决了这个问题，但多数设计没把规范性当回事，靠解码器运行时检查来强制规范。就拿最常见的 LEB128 来说，它把数字编码为一系列 7 位段，每个字节最高位表示 “还有更多字节”。不过，数字 `0` 在 LEB128 中有多种表示方式，这会给签名数据带来问题。要是每个数字只有一种唯一表示方式，存储时就能对数字序列去重。

规范化

一种解决办法是强制采用 “规范” 形式，编码时确保用规范编码，解码时验证是否符合格式。但有人会问：谁会故意用有问题的 varints 呢？答案是那些能从协议将不同字节串误认为相同值中获益的人。典型例子有 ASN.1 等，规范化攻击曾出现在多个协议中。bijou64 设计就是为避免这种问题，它不靠增加检查，而是让格式本身在不做规范化检查时，每个值只有一种规范编码。

（几乎）天生规范

bijou64 消除了每个整数多种编码的可能，就像日常数字系统，每个数字只有一种写法。它用了两个技巧：

首字节的双重作用：“首字节有时作为标签” 技术从 [VARU64](https://github.com/AljoschaMeyer/varu64-rs) 学来。首字节正常表示 0 - 247，248 - 255 是 “标签”，表示首字节后还需多少字节表示数字。这对解码有利，读取首字节就知道分配多少内存，而 LEB128 得不断读字节。

偏移量：仅靠标签不够，还把下一个字节偏移 248。比如 `0xF8 0x00 == 0xF8 == 248`，而不是 `0`。每个长度的数字都有可预测的偏移量，不过 9 字节的最大数值需手动检查范围。

基准测试

在 ARM（Apple M2 Pro）和 x86（AMD Zen 5）上的基准测试结果出乎意料。

解码：bijou64 解码速度相当快，即使不算 LEB128 规范检查开销，也比 LEB128 快 2 - 10 倍。小数字解码快约两倍，大数字快 8 - 10 倍。在均匀的全 `u64` 分布下，bijou64 处理一批 4096 个值约需 3 微秒，LEB128 约需 30 微秒。累积分布函数更能体现差异，bijou64 的 CDF 几乎垂直，LEB128 曲线向右倾斜延伸。规范解码时差距更大，bijou64 规范解码就是普通解码，其他编码则需额外工作。

编码：编码速度通常更快，但在 “小” 分布（248 - 65,535）下，LEB128 编码速度快约 1.24 倍。

编码大小：bijou64 不是所有分布下最紧凑的 varint 编码，实际工作负载中，它和 LEB128 的字节数相差在几个百分点以内。

原因分析

从首字节确定长度：bijou64 解码器和编码器能立即知道读写字节数，LEB128 解码器得扫描每个字节最高位。分支预测器喜欢 bijou64 的模式。

大端、连续的有效负载：bijou64 有效负载是连续大端整数，现代 CPU 有专门指令处理，LEB128 每个字节 7 位布局迫使解码器掩码和移位操作。

可预测的分支：层级选择是小的固定匹配，分支预测能快速稳定，这从陡峭的 CDF 曲线能看出来。

算术运算成本低：添加 `OFFSET[tier]` 是常量加载和 `add` 操作，算术版本指令更少。

你应该使用 bijou64 吗？

这取决于目标。bijou64 是新格式，没 LEB128 测试得多，LEB128 在主流语言中有成熟实现。基准测试结果鼓舞人，但论断需大量证据，目前只在三种 CPU 上测试过。LEB128 不会被淘汰，但如果设计新格式且规范性重要，bijou64 是更安全、运行更快的替代方案。

该库已发布，采用 MIT / Apache - 2.0 双许可证，规范遵循 [CC BY - SA 4.0](https://github.com/inkandswitch/bijou/blob/main/bijou64/SPEC.md)，还有 Wasm/JavaScript 包装器，规划了宽度扩展。发现 bug 或性能问题可反馈。

研究领域

- 本地优先软件

- 可塑软件

- 可编程墨水

- 通用版本控制

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