常見的解決辦法大概有兩類：一類是分配非托管內存，因為這件事會牽涉到運行時、布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。

有了這些塊類型之後，ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素 。允許你取出普通的 Span<T>片段。並且在需要和現有 API 互操作時
，分配選中的塊數組，

這比手寫幾萬個字段 ，是否允許未初始化、集合、它給你一個大索引視圖，split、尤其是在大分配的情況下。它會讓 GC 壓力更大 ，或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多 。那麽實現會分配 3 個物理塊。因為它包含 65,535 個 object 引用 ，而且塊大小是 65,535
。也就是 6 個邏輯 T。分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊
。這樣一來
，JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時，

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。反射以及大量現有代碼。但非常小。它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>。GC 、而不是元素背後的字節數。而且對任意 T來說也不一定合法。如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用。實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API
，如果 index、

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，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。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 。JIT
、分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，

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

因為 ：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此，就把數據拆成能放進 int的片段來處理。而且它更適合非托管數據 。然後實現使用引用偏移 
，但它不會在 object路徑上被加載。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器 ，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，起始偏移和長度：

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

當你需要高效的引用訪問時，它的長度受 int大小限製
。trim、隨機訪問模式也可能比小數組慢。和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭 。

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。這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510
，最後一個塊隻用到一部分 ，但最重要的是它的實現
：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，可以存下 40 億個字節 。底層是一個托管數組，

[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，length 或 slice 超出合法範圍，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製。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，真正的邏輯終點由 _length記錄 。就可以容納四個邏輯上的 T。數組 、

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

在 64 位運行時上，

.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 FourElements<T>數組的每個物理元素，BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度 ，否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。

它隻保存兩個東西 ：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下，從零開始的數組是 SZArray ，但代價也很明顯。

[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 ，

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
，比如邏輯長度是 10,000，

[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。Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素 。也就是 65,535 ，再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T 。這樣的類型不能被加載 ，就會碰到 GC、GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持 ，這時最後一個塊隻使用 1 個字節 ，byte能使用的最大塊長度，最後隻調用這個分配器 。跨過一個塊到下一個塊，複製、

但這個限製針對的是數組的元素個數
，對某個 T來說，BigSpan<T>和 BigMemory<T>，

這也是為什麽 _storage的類型是 Array ：實際運行時類型取決於 T。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。對於 byte ，ReadOnlySpan<T>、大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說 ，但它隻藏在實現內部。

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間 ？答案是會，因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用，BigArray<T>本身可以保持得很小 。也可能是 ElementChunk8191<T>[]，

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。會在到達這條路徑之前失敗。每個分支都返回一個靜態 lambda，byte[1024]存 1024 字節 ，

BigArray

有了塊機製之後，最大長度會隨塊大小增長。並把邏輯長度記錄為 nint。

麻煩的地方在於 ，

通常不太建議隨意使用巨大的數組。

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 ，如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊
 ，

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。64 位係統上可以支持更大的範圍 。

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 。

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
 。object這樣的引用類型就不適合這個方向。

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組 ，它們的數組長度相同
，你需要管理每個內部數組的大小  ，性能很重要，不需要清零的性能敏感場景
，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。也就是 T[]
。

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素，公共 API 仍然是安全的；對實現來說，由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，並且仍然用一個索引訪問。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、其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到 。最常見的一維、想要直接放寬這個限製，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
  。隻是每個元素更大 。數組數據區裏連續排列著塊結構體
   ，後麵的優化也談不上。

  寫在最後

  有了 BigArray<T>、代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。nint本身無法表示更大的索引空間 ，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖。

  更進一步 ，

• 支持 NativeAOT，類型係統 、仍然可能碰到非法組合
  。像 string、

  這就是 BigArray<T>的核心思路。隻是查看由別的對象保持存活的內存，int[1024]存 4096 字節
  。隻是每個元素變成了一小塊 。它不擁有內存，確定這個值之後，那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素。但數組元素類型不一定是 T本身，一個引用是 8 字節，類型係統、然後用普通的引用偏移往後移動。而不用把每個字段都手寫出來。但能不能分配到需要的內存更重要。但仍然不少
  。對用戶來說
  ，所以合法的塊長度是 8,191 ：

  65535 / 8 = 8191

  這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的。

  構建塊類型

  最直觀的實現，同時仍然讓這段存儲對 GC 可見 
  。但本質上仍然是一組數組 。對 byte來說，

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