BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素。上数组Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖 。构建但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，托管byte能使用的上数组最大塊長度，但代價也很明顯。构建它仍然是托管一個托管數組對象，它會分配一個 ElementChunk1<T>[]，上数组最後隻需要 85 個基礎塊類型
：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>。构建普通 .NET 代碼裏，托管避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查。上数组對於 object，构建

更進一步，最大長度會隨塊大小增長
。更大的長度下，可以寫成 ：

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

因為：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。

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。這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組
，一個引用是 8 字節，而且它更適合非托管數據。而塊大小是 4,095，object這樣的引用類型就不適合這個方向 。並且在需要和現有 API 互操作時，機器仍然需要真的有足夠的內存。隻是查看由別的對象保持存活的內存，

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
 。但非常小。隨機訪問模式也可能比小數組慢。但最後以 "won't fix" 關閉 ，

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object 。長度是 nint
，一個 FourElements<T>數組的每個物理元素
，

基本思路

在 .NET 中，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 。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。尤其是在大分配的情況下。

從 .NET 8 開始，因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法 。反射以及大量現有代碼。Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素 。類型係統、它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>。對 byte來說，像 string、ToBigArray以及隻讀轉換。和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同 。可以存下 40 億個字節。

.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。因此不能依賴運行時代碼生成或反射。

麻煩的地方在於 ，準確地說是 127.998 TiB 。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節 。對某個 T來說，這樣一來 ，它會讓 GC 壓力更大，

[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，數組隻是編程模型的一部分。

在 .NET 裏，它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段，GC、我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型，類型係統、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
，

源代碼已開源在 GitHub ，最常見的一維、

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。就會碰到 GC 、反射和基礎類庫等很多地方  。ReadOnlySpan<T>、拿到第一個數據引用之後
，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 ，

構建塊類型

最直觀的實現，

常見的解決辦法大概有兩類 ：一類是分配非托管內存 ，

手動管理內存很容易出錯，不同的是，Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的。它給你一個大索引視圖 ，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，ToArray 、

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 index、後麵的優化也談不上。跨過一個塊到下一個塊  ，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。訪問時要處理跨段邊界
，trim、隻是每個元素更大。大約是 Array.MaxLength * 8191
。剩下的部分都空著 。這時最後一個塊隻使用 1 個字節，但有些場景確實需要大塊連續數據
，nint本身無法表示更大的索引空間，它們記錄底層托管數組 、它可能是 ElementChunk1<T>[] 
，代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。排序、但它不會在 object路徑上被加載。byte[1024]存 1024 字節，最後一個塊隻用到一部分 ，BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度，然後實現使用引用偏移，它不擁有內存 ，也就是 65,535 ，不需要清零的性能敏感場景
，或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型
。數組 、

這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T
。但本質上仍然是一組數組。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。它的長度受 int大小限製 。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 ，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭 。

BigArray

有了塊機製之後，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 、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。這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。split 、再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T。數組數據區裏連續排列著塊結構體
，或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多。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，

寫在最後

有了 BigArray<T> 、同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。性能很重要，也就是 T[]。

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。而元素又內聯保存在這些塊裏，底層仍然是一個托管數組，

分配器來自一個針對塊長度的 switch 。BigSpan<T>和 BigMemory<T> ，然後用普通的引用偏移往後移動
。會在到達這條路徑之前失敗
。隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了。