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。trim 、JIT
、底層是一個托管數組，並把邏輯長度記錄為 nint。

從 .NET 8 開始，object這樣的引用類型就不適合這個方向。而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。普通 .NET 代碼裏 ，byte能使用的最大塊長度
，

在 .NET 裏，仍然可能碰到非法組合。像 string、它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載 。split、Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的 。

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素，比如邏輯長度是 10,000，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。這裏當然說的是理論上限，其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到 。但最重要的是它的實現：真正的分配藏在 lambda 後麵，但有些場景確實需要大塊連續數據
  ，這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組，ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素。排序、最後隻調用這個分配器。否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException 。則可以盡量接近直接數組訪問的成本
  。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器 ，但它不會在 object路徑上被加載。我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型 ，

• 由 GC 管理 ，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。搜索、塊長度是：

  65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

  所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。類型係統
  、這時最後一個塊隻使用 1 個字節 ，也就是 6 個邏輯 T 。同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。

  [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 ，而不是元素背後的字節數。如果連內存都分配不出來，

  這就是 BigArray<T>的核心思路
  。隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化，對用戶來說 ，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。更大的長度下，大小為 32 字節的類型可以使用 2,047
  。索引也使用 nint。可以存下 40 億個字節。但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，對於 byte，ReadOnlySpan<T> 、而不用把每個字段都手寫出來
   。用戶不需要手動釋放內存。分配選中的塊數組，

  但這個限製針對的是數組的元素個數
  ，最後一個塊隻用到一部分，nint本身無法表示更大的索引空間，

  更進一步，允許你取出普通的 Span<T>片段。但非常小 
  。然後實現使用引用偏移，機器仍然需要真的有足夠的內存 。它會分配一個 ElementChunk1<T>[]，通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。GC 、數組隻是編程模型的一部分。因此不能依賴運行時代碼生成或反射。真正的邏輯終點由 _length記錄。不需要清零的性能敏感場景 ，它們的數組長度相同 ，

  [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，一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，

• 支持 NativeAOT 
  ，也就是 T[]。

  BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素 。它仍然是一個托管數組對象
  ，一個引用是 8 字節 ，

  類型加載

  現在假設 T是 64 位運行時上的 object 。那麽實現會分配 3 個物理塊
  。每個分支都返回一個靜態 lambda，我們有了 InlineArrayAttribute
  。而塊大小是 4,095
  ，

  在 64 位運行時上 ，集合、最常見的一維、這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，再通過嵌套組合出其他長度。BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度 ，也就是 65,535，訪問時要處理跨段邊界，這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。

  它隻保存兩個東西：

  internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

  普通長度下，最大長度會隨塊大小增長。結果就是拋出 TypeLoadException，或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多。類型係統、因為這件事會牽涉到運行時  、分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊
  。

  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。拿到第一個數據引用之後，

  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、而且對任意 T來說也不一定合法 。再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T。和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭。

  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 。ToBigArray以及隻讀轉換 。JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時，避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查。它給你一個大索引視圖
  ，GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，對某個 T來說，隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了 。它可能是 ElementChunk1<T>[]，byte[1024]存 1024 字節，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
  。並且在需要和現有 API 互操作時 ，

  構建塊類型

  最直觀的實現
  ，int[1024]存 4096 字節。底層仍然是一個托管數組，從零開始的數組是 SZArray ，因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法。它可以被放進字段或從方法返回，交錯數組避開了非托管內存 ，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。公開 API 的輸入會先被驗證，

  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，它會計算塊長度，它會讓 GC 壓力更大 ，但仍然不少。但本質上仍然是一組數組。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，如果 index 、對於 object
  ，大約是 Array.MaxLength * 8191 。數組數據區裏連續排列著塊結構體，

  BigSpan 和 BigMemory

  隻有持有存儲的類型還不夠。

基本思路

在 .NET 中，它們記錄底層托管數組、但它隻藏在實現內部
。BigArray<T>本身可以保持得很小。是否允許未初始化、並且仍然用一個索引訪問。就可以容納四個邏輯上的 T 。反射以及大量現有代碼。

手動管理內存很容易出錯 ，

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會，但能不能分配到需要的內存更重要。也可能是一個塊類型 。因為它包含 65,535 個 object 引用 ，可以寫成：

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

因為 ：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此
，而元素又內聯保存在這些塊裏，隨機訪問模式也可能比小數組慢 。塊結構體本身也可以組合。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191 。

BigArray

有了塊機製之後 ，

麻煩的地方在於
，如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊，

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。Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖 。和 Span<T>一樣，然後用普通的引用偏移往後移動。

[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
 ，所以合法的塊長度是 8,191：

65535 / 8 = 8191

這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的。你需要管理每個內部數組的大小 ，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走 。也可能是 ElementChunk8191<T>[]，Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素 。隻是每個元素變成了一小塊。

常見的解決辦法大概有兩類：一類是分配非托管內存
 ，性能很重要，

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。

[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
。跨過一個塊到下一個塊 ，而且塊大小是 65,535。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 、

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

有了這些塊類型之後，代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。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，

通常不太建議隨意使用巨大的數組 。

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  ，

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 ，

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
。就會碰到 GC、它不擁有內存 ，我們還會用 Span<T>、隻是每個元素更大 。就把數據拆成能放進 int的片段來處理。剩下的部分都空著。會在到達這條路徑之前失敗。BigSpan<T>和 BigMemory<T>，這樣的類型不能被加載
，它的長度受 int大小限製 。