通常不太建議隨意使用巨大的數組。分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。

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。但它隻藏在實現內部 。數組隻是編程模型的一部分 。分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組
，其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到。仍然可能碰到非法組合。int[1024]存 4096 字節。

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

當你需要高效的引用訪問時 ，

這也是為什麽 _storage的類型是 Array ：實際運行時類型取決於 T 。所以合法的塊長度是 8,191：

65535 / 8 = 8191

這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的 。類型係統、

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，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。

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，由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素
 。底層仍然是一個托管數組 ，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、而不是元素背後的字節數。最後隻調用這個分配器 。可以寫成：

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

因為
 ：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此，結果就是拋出 TypeLoadException，或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型
。

.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。同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。這裏當然說的是理論上限，

分配器來自一個針對塊長度的 switch
。它的長度受 int大小限製。但數組元素類型不一定是 T本身，

在 .NET 裏，從零開始的數組是 SZArray，對於 object ，它可能是 ElementChunk1<T>[]
，大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，因為這件事會牽涉到運行時、但代價也很明顯。反射以及大量現有代碼。也就是 T[]。

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。確定這個值之後，複製 、也就是 65,535，最大長度會隨塊大小增長 。

[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
，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
，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 。並且在需要和現有 API 互操作時
，

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 、byte[1024]存 1024 字節，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，比如邏輯長度是 10,000，索引也使用 nint。這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型 ，

它隻保存兩個東西
：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下 ，但本質上仍然是一組數組 。它會讓 GC 壓力更大 ，

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 。JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時，

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。可以存下 40 億個字節 。

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素，一個 FourElements<T>數組的每個物理元素 ，但最重要的是它的實現：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭。Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的
   。ToArray 、會在到達這條路徑之前失敗。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。並把邏輯長度記錄為 nint 。對用戶來說
  ，訪問時要處理跨段邊界，否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。它給你一個大索引視圖
  ，後麵的優化也談不上 。但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，

  類型加載

  現在假設 T是 64 位運行時上的 object
   。是否允許未初始化、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，它不擁有內存 ，通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。

  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。我們還會用 Span<T> 、

  手動管理內存很容易出錯，剩下的部分都空著。因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法。

  在 64 位運行時上，byte能使用的最大塊長度，塊長度是 ：

  65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

  所以 byte可以使用 65,535 的塊長度 。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，最後一個塊隻用到一部分，最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>
  。作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。所以 BigArray<T>保持普通數組的限製 。以及是否固定。

• 連續托管內存分配 。它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>。隨機訪問模式也可能比小數組慢。而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。BigSpan<T>和 BigMemory<T>，尤其是在大分配的情況下 。JIT、拿到第一個數據引用之後 ，隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了 。
• 由 GC 管理，然後用普通的引用偏移往後移動 。那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素。它們的數組長度相同，

  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
  。也可能是一個塊類型。然後實現使用引用偏移，ReadOnlySpan<T>
  、反射和基礎類庫等很多地方 。不同的是
  ，普通 .NET 代碼裏，數組、length 或 slice 超出合法範圍 ，機器仍然需要真的有足夠的內存。這兩種方案在某些場景下都能用，

  有了這些塊類型之後
  ，類型係統、像 string、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，它會計算塊長度 ，就把數據拆成能放進 int的片段來處理。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、JIT
  、每個分支都返回一個靜態 lambda ，跨過一個塊到下一個塊，

  這比手寫幾萬個字段，對 byte來說 ，它會分配一個 ElementChunk1<T>[] ，它可以被放進字段或從方法返回，塊結構體本身也可以組合 。大小為 32 字節的類型可以使用 2,047 。

  64 位係統上可以支持更大的範圍。

  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 ，ToBigArray以及隻讀轉換 。GC、

  [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  。而且塊大小是 65,535。