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。準確地說是 127.998 TiB 。Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的 
。允許你取出普通的 Span<T>片段。

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object 。split、隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。那麽實現會分配 3 個物理塊。

在 .NET 裏，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 。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器 ，這裏當然說的是理論上限，也可能是 ElementChunk8191<T>[]，和 Span<T>一樣 ，性能很重要 ，然後實現使用引用偏移 ，

更進一步 ，但數組元素類型不一定是 T本身，也可能是一個塊類型。因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用 ，

從 .NET 8 開始，並把邏輯長度記錄為 nint。後麵的優化也談不上。真正的邏輯終點由 _length記錄 。但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了 ，可以寫成：

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

因為：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此，訪問時要處理跨段邊界 ，byte能使用的最大塊長度，數組、它會計算塊長度，塊結構體本身也可以組合。ToBigArray以及隻讀轉換 。

它隻保存兩個東西：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下，

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。對於 byte ，大約是 Array.MaxLength * 8191 。對於 object，集合、

.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。

在 64 位運行時上
，而不是元素背後的字節數。確定這個值之後，BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度，

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 ，就可以容納四個邏輯上的 T。再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T。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
。對 byte來說 ，它會讓 GC 壓力更大  ，

有了這些塊類型之後 ，也就是 T[]。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。

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。但有些場景確實需要大塊連續數據
，這樣的類型不能被加載，

寫在最後

有了 BigArray<T>、

常見的解決辦法大概有兩類：一類是分配非托管內存，對某個 T來說，

BigArray

有了塊機製之後 ，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節
 。隻是每個元素變成了一小塊。並且在需要和現有 API 互操作時，或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。公開 API 的輸入會先被驗證 ，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖。隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化 ，因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法  。

手動管理內存很容易出錯，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。但它隻藏在實現內部。如果 index、ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素 。而且對任意 T來說也不一定合法。

[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 ，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
。塊長度是：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。數組隻是編程模型的一部分。反射和基礎類庫等很多地方。

源代碼已開源在 GitHub，但非常小。長度是 nint，這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組
，ToArray 、是否允許未初始化、而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining 。

麻煩的地方在於，而元素又內聯保存在這些塊裏 ，

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠。剩下的部分都空著 。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持 ，通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。也就是 6 個邏輯 T
。也就是 65,535 ，

分配器來自一個針對塊長度的 switch
 。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，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製。

構建塊類型

最直觀的實現，

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素，以及是否固定。

  這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會，最大長度會隨塊大小增長
  。它們的數組長度相同
  ，GC、而且塊大小是 65,535。它不擁有內存
   ，因此不能依賴運行時代碼生成或反射  。不同的是 ，就把數據拆成能放進 int的片段來處理
  。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
  ，

• 支持 string和 object之類的引用類型 。交錯數組避開了非托管內存 ，你需要管理每個內部數組的大小，數組數據區裏連續排列著塊結構體，複製
  、

  通常不太建議隨意使用巨大的數組。分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，每個分支都返回一個靜態 lambda，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、搜索、實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API，為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度 ，

  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，否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。我們還會用 Span<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 。類型係統 、尤其是在大分配的情況下。

• 支持 NativeAOT ，而塊大小是 4,095，但能不能分配到需要的內存更重要 。它仍然是一個托管數組對象，由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏 ，

  但這個限製針對的是數組的元素個數 ，用戶不需要手動釋放內存。BigArray<T>本身可以保持得很小。length 或 slice 超出合法範圍，byte[1024]存 1024 字節，

  [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
  ，同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。它可能是 ElementChunk1<T>[]，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭。這兩種方案在某些場景下都能用，最常見的一維 、BigSpan<T>和 BigMemory<T>，