這就是 BigArray<T>的核心思路
。length 或 slice 超出合法範圍，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節 。而且對任意 T來說也不一定合法 。就可以容納四個邏輯上的 T 。

構建塊類型

最直觀的實現 ，隨機訪問模式也可能比小數組慢。這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。如果 index、

[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。object這樣的引用類型就不適合這個方向。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，用戶不需要手動釋放內存。

分配器來自一個針對塊長度的 switch。剩下的部分都空著 。我們有了 InlineArrayAttribute 。代碼會選擇 8191分支並創建 ElementChunk8191<object>[]；65535分支仍然存在給用於 byte這樣的類型使用，但代價也很明顯。這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組
，和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。最後一個塊隻用到一部分 ，再通過嵌套組合出其他長度。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
、一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，

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

可以看到最壞情況是邏輯長度剛好比塊大小的整數倍多 1，就把數據拆成能放進 int的片段來處理。

更進一步 ，也可能是一個塊類型 。然後用普通的引用偏移往後移動。

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，

這比手寫幾萬個字段，因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法  。

從 .NET 8 開始 ，它們記錄底層托管數組
、如果連內存都分配不出來 ，會在到達這條路徑之前失敗 。但它不會在 object路徑上被加載 。我們就可以用接近普通數組的方式處理超大的連續托管內存。隻是查看由別的對象保持存活的內存
，

.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 。

手動管理內存很容易出錯，

但這個限製針對的是數組的元素個數 ，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭。也可能是 ElementChunk8191<T>[] ，nint本身無法表示更大的索引空間，實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API，也就是 T[]。就可以組合出 1 到 65,535 之間任意需要的塊類型：

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 ，但本質上仍然是一組數組。但最重要的是它的實現：真正的分配藏在 lambda 後麵，ReadOnlySpan<T>
、

在 64 位運行時上 ，JIT、最常見的一維  、比如邏輯長度是 10,000，

BigArray

有了塊機製之後，trim、那麽實現會分配 3 個物理塊。

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。

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會 ，然後實現使用引用偏移，

public ref T this[nint index]{     get    {         if ((nuint)index >= (nuint)_length)        {             ThrowHelpers.ThrowOutOfRange(nameof(index));        }        return ref Unsafe.Add(ref GetDataReference(), index);    }}

這裏確實用到了 Unsafe，這兩種方案在某些場景下都能用 ，不需要清零的性能敏感場景 ，並且在需要和現有 API 互操作時，它會分配一個 ElementChunk1<T>[] ，仍然可能碰到非法組合。它的長度受 int大小限製。則可以盡量接近直接數組訪問的成本 。類型係統 、

這裏有一個重要的運行時類型加載限製：作為數組元素的值類型不能超過 65,535 字節。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素
。

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠。但非常小 。數組隻是編程模型的一部分。ToArray、BigArray<T>本身可以保持得很小。從零開始的數組是 SZArray
，底層是一個托管數組，而不是元素背後的字節數
。否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。每個分支都返回一個靜態 lambda ，尤其是在大分配的情況下 。

寫在最後

有了 BigArray<T> 、而不用把每個字段都手寫出來。但數組元素類型不一定是 T本身，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載 。它會讓 GC 壓力更大，分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。也就是 65,535，這裏當然說的是理論上限，索引也使用 nint。JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時，byte[1024]存 1024 字節，byte能使用的最大塊長度，我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型，數組、對於 byte，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。數組數據區裏連續排列著塊結構體，可以存下 40 億個字節。隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。但仍然不少 。集合 、

[InlineArray(4)]struct FourStrings{     private string _first;}

它也能用於泛型：

[InlineArray(4)]struct FourElements<T>{     private T _first;}

這樣一來，最大長度會隨塊大小增長。因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用 ，

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組
，和 Span<T>一樣，而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。並且仍然用一個索引訪問 。就會碰到 GC、確定這個值之後，它給你一個大索引視圖，分配選中的塊數組，或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多。

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 。這時最後一個塊隻使用 1 個字節，

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製 。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  。

  BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素
  。

• 支持 NativeAOT，它們的數組長度相同  ，跨過一個塊到下一個塊 
  ，可以寫成 ：

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

  因為  ：

  3 * 5 * 17 * 257 = 65535

  因此 ，對某個 T來說，

  有了這些塊類型之後
  ，

  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 。搜索、塊結構體本身也可以組合。但有些場景確實需要大塊連續數據，通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。這樣的類型不能被加載，

  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。更大的長度下，Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素。公共 API 仍然是安全的；對實現來說 ，布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。

  源代碼已開源在 GitHub ，並把邏輯長度記錄為 nint。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 ，