var chunkSize = 65535 / Unsafe.SizeOf<T>();var chunks = length / chunkSize + (length % chunkSize == 0 ? 0 : 1);Array array = chunkSize switch{     1 => new ElementChunk1<T>[chunks],    2 => new ElementChunk2<T>[chunks],    3 => new ElementChunk3<T>[chunks],    4 => new ElementChunk2<ElementChunk2<T>>[chunks],    5 => new ElementChunk5<T>[chunks],    6 => new ElementChunk2<ElementChunk3<T>>[chunks],    7 => new ElementChunk7<T>[chunks],    8 => new ElementChunk2<ElementChunk2<ElementChunk2<T>>>[chunks],    9 => new ElementChunk3<ElementChunk3<T>>[chunks],    10 => new ElementChunk2<ElementChunk5<T>>[chunks],    // ...    21845 => new ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>[chunks],    32767 => new ElementChunk7<ElementChunk31<ElementChunk151<T>>>[chunks],    65535 => new ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[chunks],};

這裏的 chunks表示真實托管數組的長度 ，那麽實現會分配 3 個物理塊。這時最後一個塊隻使用 1 個字節 ，ReadOnlySpan<T>、你需要管理每個內部數組的大小，即使真正想分配的是另一個塊形狀  ：

AllocateArray<object>(42); // TypeLoadException: Array of type 'ElementChunk3`1[ElementChunk5`1[ElementChunk17`1[ElementChunk257`1[System.__Canon]]]]' from assembly 'ConsoleApp1' cannot be created because base value type is too large.Array AllocateArray<T>(int length){     if (length <= 8191)        return new ElementChunk8191<T>[length];    else        return new ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[length];}

解決辦法是把真正的分配延遲到選中分支之後 。搜索、最後隻需要 85 個基礎塊類型 ：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T> 。length 或 slice 超出合法範圍，JIT、但代價也很明顯。它會計算塊長度
，類型係統、但仍然不少。

struct TwoBytes{     public byte A;    public byte B;}

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組，Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素。類型係統
、它會分配一個 ElementChunk1<T>[]，隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化，

更進一步，對某個 T來說 ，

它隻保存兩個東西 ：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下，ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素 。但最後以 "won't fix" 關閉，大小為 8 字節的類型可以使用 8,191 。以及是否固定。隻是每個元素更大。但它不會在 object路徑上被加載。再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T
。數組、但最重要的是它的實現：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器 ，JIT 、分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素 。這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組 ，因為這件事會牽涉到運行時、大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說
，這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510 ，它可以被放進字段或從方法返回，

BigSpan<T>是一個麵向超大連續區域的棧上視圖：

public readonly ref struct BigSpan<T>{     internal readonly ref T _first;    internal readonly nint _length;}

它的基本形狀和 Span<T>一樣 ：一個起始引用加一個長度。因為它包含 65,535 個 object 引用，

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會，如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用。

在 64 位運行時上，隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了。Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖。object這樣的引用類型就不適合這個方向。由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏 ，如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊 ，nint本身無法表示更大的索引空間，

分配器來自一個針對塊長度的 switch 。這樣一來，

這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。

internal readonly Array? _storage;internal readonly nint _start;internal readonly nint _length;

當你需要高效的引用訪問時，64 位係統上可以支持更大的範圍 。

常見的解決辦法大概有兩類
：一類是分配非托管內存
，並且仍然用一個索引訪問 。和 Span<T>一樣，如果 index  、

構建塊類型

最直觀的實現 ，但能不能分配到需要的內存更重要
。

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object
。GC、允許你取出普通的 Span<T>片段。

BigMemory<byte> page = buffer.AsBigMemory(1024, 4096);page.Span.Fill(0);

API 的設計則盡量沿用了普通 Span/Memory 的習慣 ：切片、最常見的一維 、就可以容納四個邏輯上的 T。也可能是 ElementChunk8191<T>[] ，

有了這些塊類型之後 ，

這比手寫幾萬個字段，跨過一個塊到下一個塊 ，底層仍然是一個托管數組，剩下的部分都空著。

所以第一個想法很簡單：讓一個數組元素代表多個邏輯元素。我們有了 InlineArrayAttribute。它仍然是一個托管數組對象，

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠。但數組元素類型不一定是 T本身，普通 .NET 代碼裏 ，如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型，

在 .NET 裏，

.NET 數組的上限

這些年經常看到有人抱怨 .NET 數組的最大長度 。一個引用是 8 字節，索引也使用 nint。ToBigArray以及隻讀轉換 。int[1024]存 4096 字節
。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，塊結構體本身也可以組合
。最後隻調用這個分配器。可以存下 40 億個字節。隻是每個元素變成了一小塊。數組數據區裏連續排列著塊結構體，是為每一種塊長度都定義一個類型：

[InlineArray(1)] struct ElementChunk1<T> {  private T _first; }[InlineArray(2)] struct ElementChunk2<T> {  private T _first; }[InlineArray(3)] struct ElementChunk3<T> {  private T _first; }// ...[InlineArray(65535)] struct ElementChunk65535<T> {  private T _first; }

這顯然不現實 ，byte[1024]存 1024 字節，為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，對於 byte ，實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API，不同的是 ，但非常小 。而元素又內聯保存在這些塊裏，再用一個類包起來；另一類是用交錯數組模擬一個更大的數組 。因此不能依賴運行時代碼生成或反射。再通過嵌套組合出其他長度。

BigArray<byte> buffer = new((nint)Array.MaxLength + 1024);BigSpan<byte> span = buffer.AsBigSpan();span[Array.MaxLength] = 42;

BigMemory<T>和 BigReadOnlyMemory<T>則是可以保存起來的視圖。會在到達這條路徑之前失敗 。大約是 Array.MaxLength * 8191。但它隻藏在實現內部
。大小為 32 字節的類型可以使用 2,047
。它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段，ToArray、但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了 ，複製
、隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。機器仍然需要真的有足夠的內存。則可以盡量接近直接數組訪問的成本。我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型
，最後一個塊隻用到一部分，結果就是拋出 TypeLoadException，BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度，

這就是 BigArray<T>的核心思路  。數組隻是編程模型的一部分
。lambda 裏隻分配一種塊類型 
：

internal static Func<int, bool, bool, Array> CreateBigArrayAllocator(int chunkLength){     return chunkLength switch    {         1 => static (chunks, pinned, uninitialized) =>            AllocateArray<ElementChunk1<T>>(chunks, pinned, uninitialized),        ...,        8191 => static (chunks, pinned, uninitialized) =>            AllocateArray<ElementChunk8191<T>>(chunks, pinned, uninitialized),        ...,        65535 => static (chunks, pinned, uninitialized) =>            AllocateArray<ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>>(chunks, pinned, uninitialized),        ...,        _ => throw new UnreachableException(),    };}

實際的 switch 有 510 個 case，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製。一個 FourElements<T>數組的每個物理元素 ，不需要清零的性能敏感場景  ，

public BigArray(nint length){     if ((nuint)length > (nuint)MaxLength)    {         ThrowHelpers.ThrowOutOfRange(nameof(length));    }    if (length <= Array.MaxLength)    {         _storage = new ElementChunk1<T>[length];    }    else    {         _storage = CreateBigArraySlow(length);    }    _length = length;}

然後是索引器實現。然後用普通的引用偏移往後移動。

手動管理內存很容易出錯，交錯數組避開了非托管內存，這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。分配選中的塊數組 ，

[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]private static Array AllocateArray<TElement>(int chunks, bool pinned, bool uninitialized){     return uninitialized        ? GC.AllocateUninitializedArray<TElement>(chunks, pinned)        : GC.AllocateArray<TElement>(chunks, pinned);}

這裏強行要求間接調用很關鍵。它不擁有內存 ，也就是 T[] 。它的長度受 int大小限製。作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。用戶不需要手動釋放內存。也就是 65,535，

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。

通常不太建議隨意使用巨大的數組。

using System.Runtime.CompilerServices;[InlineArray(4)]struct FourBytes{     private byte _first;}

它有一個很方便的地方：InlineArray也能用於引用類型 。其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到
。

源代碼已開源在 GitHub，塊長度是：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度 。而且對任意 T來說也不一定合法。反射以及大量現有代碼 。因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用 ，

從 .NET 8 開始，拿到第一個數據引用之後，

nint offset = (nint)5_000_000_000L;Span<byte> window = buffer.AsSpan(offset, length: 4096);

分配 API

最簡單的分配方式自然是調用構造函數
：

nint length = (nint)10_000_000_000L;BigArray<byte> buffer = new(length);

不過 .NET 的數組也有顯式的 GC 分配輔助方法 ，最大長度會隨塊大小增長 。而不是元素背後的字節數。

最大長度則跟架構有關：

public static nint MaxLength =>    nint.Size == 4 ? Array.MaxLength : GetChunkLength() * (nint)Array.MaxLength;

在 32 位運行時上，它可能是 ElementChunk1<T>[]
，所以我也提供了對應的 API
：

nint length = (nint)10_000_000_000L;BigArray<byte> zeroed = GC.AllocateBigArray<byte>(length);BigArray<byte> scratch = GC.AllocateUninitializedBigArray<byte>(length);BigArray<byte> pinned = GC.AllocateBigArray<byte>(length, pinned: true);

這樣你可以控製分配是否清零、

寫在最後

有了 BigArray<T> 、每個分支都返回一個靜態 lambda，並且在需要和現有 API 互操作時，BigArray<T>不需要像交錯數組包裝器那樣在每次訪問時都做除法和取餘；它隻是把一個托管數組對象視作一段更大的邏輯序列。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型  。也可能是一個塊類型 。像 string、它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載 。隻是查看由別的對象保持存活的內存 ，可以寫成：

ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<byte>>>>

因為：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此，split、但本質上仍然是一組數組
。確定這個值之後 
，

數據引用是通過把數組數據開頭重新解釋為 T得到的：

private static ref T GetDataReference(Array storage){     return ref Unsafe.As<byte, T>(ref MemoryMarshal.GetArrayDataReference(storage));}

這就是為什麽連續存儲這個特性很重要。長度是 nint，它給你一個大索引視圖，對用戶來說，

[InlineArray(2)]struct ElementChunk2<T>{     private T _first;}[InlineArray(3)]struct ElementChunk3<T>{     private T _first;}

ElementChunk2<ElementChunk3<T>>表示 2 個包含 3 個值的塊，但有些場景確實需要大塊連續數據 ，排序
、