将long类型转换为byte数组用于高效传输时的代码问题

我正在创建一种序列化格式，头部使用4个固定字节存储消息体长度，希望用这4个字节存储尽可能大的数值，需要将long类型存入byte[]（采用base256编码方式）。以下是我的代码：

long val = 25484394;
var encoded = new byte[4];

var max = 0L;

for (var i = 0; i < encoded.Length; ++i)
{
    max += (long)Math.Pow((int)byte.MaxValue, i);
}

if (val >= max)
    throw new ArgumentOutOfRangeException("value", $"{val} is too large to be encoded (max value is {max})");
    
for (var i = encoded.Length - 1; i > 0; i--)
{
    //This line is wrong
    encoded[i] = (byte)(int)Math.Floor(val / Math.Pow(byte.MaxValue, i));
}

这段代码存在以下关键错误：

• 最大值计算错误：
  byte.MaxValue是255，4字节无符号整数能存储的最大值应为2^32 - 1（即4294967295），因为每个字节可表示0-255的数值，4字节组合范围是0到0xFFFFFFFF。但当前代码通过累加255^i计算max，得到的结果仅为1 + 255 + 255² + 255³ = 16581375，远小于实际可存储的最大值，会导致大量合法数值被误判为超出范围。

• 循环遗漏关键字节：
  编码循环的条件是i > 0，仅处理了索引3、2、1的字节，完全漏掉了索引0的字节，最终encoded[0]会保持默认值0，导致原始数值的部分信息丢失，解码时无法还原正确值。

• 编码逻辑的精度与逻辑错误：

  1. 使用Math.Pow进行浮点数运算会引入精度误差，当数值较大时，浮点数精度损失会导致计算结果不准确，进而造成编码后的字节值错误。
  2. 每次计算都使用原始的val值，没有在提取当前字节后更新val，导致所有字节都基于原始值计算，完全不符合base256编码的逻辑——正确逻辑应该是提取当前字节后，将val更新为剩余的数值。

修正示例（大端模式） #

推荐用整数位运算替代浮点数运算，避免精度问题，同时覆盖所有字节：

long val = 25484394;
var encoded = new byte[4];
const long maxValue = 0xFFFFFFFFL;

if (val < 0 || val > maxValue)
    throw new ArgumentOutOfRangeException("value", $"{val} is out of range (max is {maxValue})");

encoded[0] = (byte)(val >> 24);
encoded[1] = (byte)(val >> 16);
encoded[2] = (byte)(val >> 8);
encoded[3] = (byte)val;

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ian Newson