麻煩的地方在於，訪問時要處理跨段邊界，公開 API 的輸入會先被驗證
 ，

在 64 位運行時上  ，它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>。

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素，或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。後麵的優化也談不上。複製  、和 Span<T>一樣，object這樣的引用類型就不適合這個方向 。和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同 。也可能是 ElementChunk8191<T>[]，就可以容納四個邏輯上的 T 。為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，

  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 。尤其是在大分配的情況下。反射和基礎類庫等很多地方。

  它隻保存兩個東西：

  internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

  普通長度下，但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，

  但這個限製針對的是數組的元素個數，大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，並把邏輯長度記錄為 nint。它仍然是一個托管數組對象 ，以及是否固定。

  有了這些塊類型之後，仍然可能碰到非法組合。JIT、

  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，它會讓 GC 壓力更大 ，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
  ，隻是每個元素變成了一小塊。所以 BigArray<T>保持普通數組的限製。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，ToBigArray以及隻讀轉換 。所以合法的塊長度是 8,191：

  65535 / 8 = 8191

  這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的。如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型，

  這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間 ？答案是會，那麽實現會分配 3 個物理塊。

  從 .NET 8 開始 ，但最重要的是它的實現 ：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，nint本身無法表示更大的索引空間 ，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 、結果就是拋出 TypeLoadException，因此不能依賴運行時代碼生成或反射。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，但仍然不少。因為這件事會牽涉到運行時、就會碰到 GC、真正的邏輯終點由 _length記錄。不需要清零的性能敏感場景，

基本思路

在 .NET 中，會在到達這條路徑之前失敗。最後一個塊隻用到一部分 ，分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的
。分配選中的塊數組，底層是一個托管數組，

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。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。由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏 ，允許你取出普通的 Span<T>片段。長度是 nint，

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，集合
 、64 位係統上可以支持更大的範圍。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191 。隻是每個元素更大。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 ，

這比手寫幾萬個字段，

通常不太建議隨意使用巨大的數組 。比如邏輯長度是 10,000
，而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。對於 byte ，則可以盡量接近直接數組訪問的成本 。索引也使用 nint。但代價也很明顯。Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素
 。我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型，

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 。

在 .NET 裏，它可以被放進字段或從方法返回 ，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組，隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了。

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組，這裏當然說的是理論上限，數組隻是編程模型的一部分 。

BigArray

有了塊機製之後，而不用把每個字段都手寫出來。而不是元素背後的字節數。數組、一個引用是 8 字節，

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object 。最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>
。其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到
。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、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 。一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，它們記錄底層托管數組、

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。BigSpan<T>和 BigMemory<T> ，它會計算塊長度，而元素又內聯保存在這些塊裏，隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化 ，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，BigArray<T>本身可以保持得很小 
。但最後以 "won't fix" 關閉，

源代碼已開源在 GitHub ，但它隻藏在實現內部 。數組數據區裏連續排列著塊結構體，然後用普通的引用偏移往後移動。最大長度會隨塊大小增長。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器，

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。而且對任意 T來說也不一定合法 。反射以及大量現有代碼 。想要直接放寬這個限製，JIT、但非常小
。對用戶來說，並且仍然用一個索引訪問。是否允許未初始化、它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段 ，用戶不需要手動釋放內存。代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號 。ToArray、

手動管理內存很容易出錯，這樣一來，

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

因為 ：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此 ，

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
，否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException
 。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 ，但有些場景確實需要大塊連續數據，

寫在最後

有了 BigArray<T>
、塊結構體本身也可以組合 。byte能使用的最大塊長度 ，這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510
，機器仍然需要真的有足夠的內存。然後實現使用引用偏移，塊長度是：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度 。Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖 。因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法 。最後隻調用這個分配器 。公共 API 仍然是安全的；對實現來說，

[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。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
。

這就是 BigArray<T>的核心思路。它的長度受 int大小限製。我們還會用 Span<T>、如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊 ，跨過一個塊到下一個塊
，這樣的類型不能被加載
，而且它更適合非托管數據。

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠。JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時，

[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 ，它不擁有內存，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280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。ReadOnlySpan<T> 、分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。類型係統、它會分配一個 ElementChunk1<T>[] ，GC 、拿到第一個數據引用之後 ，排序 、