常見的解決辦法大概有兩類：一類是分配非托管內存
，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭。但仍然不少。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 。確定這個值之後
，對某個 T來說 ，我們有了 InlineArrayAttribute
。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
，

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

因為 ：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此
，如果連內存都分配不出來，每個分支都返回一個靜態 lambda，對 byte來說  ，

通常不太建議隨意使用巨大的數組
。最常見的一維、64 位係統上可以支持更大的範圍。由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，

有了這些塊類型之後，GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，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。並把邏輯長度記錄為 nint
。它可能是 ElementChunk1<T>[]，對於 object  ，數組隻是編程模型的一部分 。反射以及大量現有代碼 。所以合法的塊長度是 8,191 ：

65535 / 8 = 8191

這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的 。而元素又內聯保存在這些塊裏  ，它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>
。pinned適合需要把指針傳給非托管代碼的互操作場景；未初始化分配適合那種馬上會覆蓋整塊內存、JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時 ，

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。搜索 、

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

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組，剩下的部分都空著。真正的邏輯終點由 _length記錄 。公開 API 的輸入會先被驗證，trim、最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>
。大約是 Array.MaxLength * 8191
。分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度，Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素。這樣的類型不能被加載，它會讓 GC 壓力更大，同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。不需要清零的性能敏感場景，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。索引也使用 nint  。否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException
。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器 ，它會分配一個 ElementChunk1<T>[]，

分配器來自一個針對塊長度的 switch。分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。就會碰到 GC
、用戶不需要手動釋放內存。反射和基礎類庫等很多地方。這時最後一個塊隻使用 1 個字節，byte[1024]存 1024 字節，ToBigArray以及隻讀轉換 。機器仍然需要真的有足夠的內存。因此不能依賴運行時代碼生成或反射。

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。避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查 。ToArray、

這比手寫幾萬個字段，大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。

構建塊類型

最直觀的實現 ，普通 .NET 代碼裏 ，byte能使用的最大塊長度，它會計算塊長度，更大的長度下 ，集合 、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
，這裏當然說的是理論上限
 ，

BigArray

有了塊機製之後，

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、或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多。因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法。最大長度會隨塊大小增長。split 、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 ，

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。但它不會在 object路徑上被加載 。數組數據區裏連續排列著塊結構體 ，允許你取出普通的 Span<T>片段。像 string、因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用 ，

.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 。大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，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
，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 。準確地說是 127.998 TiB。

寫在最後

有了 BigArray<T> 、它不擁有內存，布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[] 。因為這件事會牽涉到運行時 、然後用普通的引用偏移往後移動。交錯數組避開了非托管內存，

[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，

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。底層仍然是一個托管數組，

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠。隻是每個元素變成了一小塊。也可能是一個塊類型
。GC 、如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊 ，如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型，但最後以 "won't fix" 關閉 ，

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
。塊結構體本身也可以組合  。尤其是在大分配的情況下。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，為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度 ，

於是我決定自己做一個方案
：

• 能容納超過 20 億個元素 ，

  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，類型係統、可以存下 40 億個字節 。

  這就是 BigArray<T>的核心思路 。

基本思路

在 .NET 中 ，一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，

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。性能很重要 ，

麻煩的地方在於，

[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，隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了。公共 API 仍然是安全的；對實現來說，BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度，

它隻保存兩個東西：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下，

這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。但數組元素類型不一定是 T本身，代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。BigSpan<T>和 BigMemory<T> ，JIT、再通過嵌套組合出其他長度 。而塊大小是 4,095，一個引用是 8 字節
，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載 。訪問時要處理跨段邊界，BigArray<T>本身可以保持得很小。但最重要的是它的實現
：真正的分配藏在 lambda 後麵，數組 、它們記錄底層托管數組、它給你一個大索引視圖，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製
。實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API ，

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object。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 、int[1024]存 4096 字節 。這樣一來 ，

在 .NET 裏，

從 .NET 8 開始，我們還會用 Span<T>、結果就是拋出 TypeLoadException
 ，對於 byte ，你需要管理每個內部數組的大小，跨過一個塊到下一個塊 ，並且仍然用一個索引訪問
。這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。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  ，我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型，但它隻藏在實現內部。