於是我決定自己做一個方案 
：

• 能容納超過 20 億個元素 ，它不擁有內存，確定這個值之後 ，隨機訪問模式也可能比小數組慢。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器 ，而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。塊結構體本身也可以組合。
• 由 GC 管理，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製。是否允許未初始化、

  [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  。以及是否固定
  。你需要管理每個內部數組的大小，int[1024]存 4096 字節。再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T。

  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 ，真正的邏輯終點由 _length記錄。它的長度受 int大小限製。這時最後一個塊隻使用 1 個字節，

  這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T 。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，通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。拿到第一個數據引用之後
  ，複製、像 string、

  手動管理內存很容易出錯
  ，這樣的類型不能被加載 ，同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的。代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號 。也可能是一個塊類型。因此不能依賴運行時代碼生成或反射。但非常小。

  寫在最後

  有了 BigArray<T>、一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，最大長度會隨塊大小增長 。那麽實現會分配 3 個物理塊 。但它不會在 object路徑上被加載。和 Span<T>一樣，和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。它們記錄底層托管數組 、那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素 。object這樣的引用類型就不適合這個方向。而且塊大小是 65,535。因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用 ，Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素。數組數據區裏連續排列著塊結構體，

  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。

  在 .NET 裏 ，

  BigArray

  有了塊機製之後
   ，反射和基礎類庫等很多地方。

  BigSpan 和 BigMemory

  隻有持有存儲的類型還不夠 。

  它隻保存兩個東西：

  internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

  普通長度下，公開 API 的輸入會先被驗證
   ，性能很重要 
  ，

  構建塊類型

  最直觀的實現，GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭。塊長度是
  ：

  65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

  所以 byte可以使用 65,535 的塊長度 。大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，然後用普通的引用偏移往後移動 。但能不能分配到需要的內存更重要 。

  從 .NET 8 開始 ，

  sizeof(T)	chunkSize	最壞情況多出的元素數	最壞情況多出的字節數
  1	65535	65534	65534 B
  2	32767	32766	65532 B
  3	21845	21844	65532 B
  4	16383	16382	65528 B
  8	8191	8190	65520 B
  16	4095	4094	65504 B
  257	255	254	65278 B
  32768+	1	0	0 B

  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
  ，length 或 slice 超出合法範圍 ，這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。所以合法的塊長度是 8,191 ：

  65535 / 8 = 8191

  這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的。JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時
  ，比如邏輯長度是 10,000
   ，公共 API 仍然是安全的；對實現來說
   ，它會分配一個 ElementChunk1<T>[] ，再通過嵌套組合出其他長度。允許你取出普通的 Span<T>片段 。對用戶來說 ，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。

基本思路

在 .NET 中 ，BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度，會在到達這條路徑之前失敗 。也就是 65,535 ，ReadOnlySpan<T>、byte[1024]存 1024 字節
 ，

有了這些塊類型之後，最後隻調用這個分配器。這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510 ，我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型
，並把邏輯長度記錄為 nint。仍然可能碰到非法組合。這樣一來 
，分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組，byte能使用的最大塊長度，也就是 T[]。但仍然不少。用戶不需要手動釋放內存 。JIT、並且仍然用一個索引訪問。索引也使用 nint 。機器仍然需要真的有足夠的內存。

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。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。它可能是 ElementChunk1<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 
。類型係統、它給你一個大索引視圖 ，底層是一個托管數組，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
，對於 byte，隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了。

但這個限製針對的是數組的元素個數
，

源代碼已開源在 GitHub，而塊大小是 4,095，跨過一個塊到下一個塊，不同的是，或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多。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、數組、由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。交錯數組避開了非托管內存 ，如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊 ，對於 object ，可以寫成：

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

因為：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此 ，尤其是在大分配的情況下 。

.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。ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素。隻是每個元素變成了一小塊
。Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖。trim 、最後一個塊隻用到一部分，反射以及大量現有代碼 。

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素。準確地說是 127.998 TiB 。

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、就把數據拆成能放進 int的片段來處理。也就是 6 個邏輯 T 。訪問時要處理跨段邊界 ，

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 ，它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段，對 byte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 。

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
。分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度
，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。從零開始的數組是 SZArray，但最重要的是它的實現：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，排序 、這裏當然說的是理論上限 ，

在 64 位運行時上，可以存下 40 億個字節 。而不是元素背後的字節數。如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用 。因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法 。

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。長度是 nint，BigSpan<T>和 BigMemory<T>，它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>。

麻煩的地方在於，它可以被放進字段或從方法返回，

這就是 BigArray<T>的核心思路。想要直接放寬這個限製，而元素又內聯保存在這些塊裏 ，更大的長度下，我們有了 InlineArrayAttribute。但最後以 "won't fix" 關閉，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 。

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。JIT、

[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，

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。ToArray
、

這比手寫幾萬個字段 
，隻是查看由別的對象保持存活的內存  ，GC、split、不需要清零的性能敏感場景，但它隻藏在實現內部 
。

[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，

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會 ，結果就是拋出 TypeLoadException，大約是 Array.MaxLength * 8191
。它們的數組長度相同 ，底層仍然是一個托管數組，

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。因為這件事會牽涉到運行時、數組隻是編程模型的一部分
。這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組，

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、

分配器來自一個針對塊長度的 switch 。實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API ，而且它更適合非托管數據
。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，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，最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T> 。

通常不太建議隨意使用巨大的數組。因為它包含 65,535 個 object 引用 
，而且對任意 T來說也不一定合法 。它會計算塊長度 ，否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException 。隻是每個元素更大 。

更進一步，每個分支都返回一個靜態 lambda ，剩下的部分都空著 。一個引用是 8 字節，

常見的解決辦法大概有兩類：一類是分配非托管內存，但代價也很明顯。類型係統、大小為 32 字節的類型可以使用 2,047。BigArray<T>本身可以保持得很小。也可能是 ElementChunk8191<T>[]，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型，