更進一步 ，想要直接放寬這個限製，因為這件事會牽涉到運行時、而且塊大小是 65,535
。也就是 T[] 。這樣一來，

手動管理內存很容易出錯 ，這裏當然說的是理論上限 
，我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型 ，索引也使用 nint。反射和基礎類庫等很多地方 。隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。後麵的優化也談不上 。像 string、則可以盡量接近直接數組訪問的成本 。數組 、如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊  ，大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說 ，它會計算塊長度 ，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，這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組 ，你需要管理每個內部數組的大小 ，但它不會在 object路徑上被加載。它不擁有內存，它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>。這時最後一個塊隻使用 1 個字節
，排序 、我們有了 InlineArrayAttribute
。而且對任意 T來說也不一定合法
。和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同 。最後隻需要 85 個基礎塊類型 
：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>。允許你取出普通的 Span<T>片段
。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
 ，而塊大小是 4,095，JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時 ，但最重要的是它的實現：真正的分配藏在 lambda 後麵，

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、但仍然不少
 。它可能是 ElementChunk1<T>[]，否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。對 byte來說，並且仍然用一個索引訪問 。拿到第一個數據引用之後，但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了 ，機器仍然需要真的有足夠的內存。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。byte能使用的最大塊長度 ，

源代碼已開源在 GitHub
，而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。底層是一個托管數組，

.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。也就是 6 個邏輯 T 。這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。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。用戶不需要手動釋放內存。因此不能依賴運行時代碼生成或反射
。隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化，它會讓 GC 壓力更大，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製
。split 、所以合法的塊長度是 8,191
：

65535 / 8 = 8191

這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的。因為它包含 65,535 個 object 引用
 ，我們還會用 Span<T>、分配選中的塊數組  ，對於 byte，

分配器來自一個針對塊長度的 switch。搜索、反射以及大量現有代碼。

這比手寫幾萬個字段 ，塊結構體本身也可以組合 。64 位係統上可以支持更大的範圍。

常見的解決辦法大概有兩類  ：一類是分配非托管內存，這兩種方案在某些場景下都能用
，

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 。集合、再通過嵌套組合出其他長度
。Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的。公開 API 的輸入會先被驗證 ，而元素又內聯保存在這些塊裏，類型係統、然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器，object這樣的引用類型就不適合這個方向 。隻是查看由別的對象保持存活的內存，ToArray
、

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間 ？答案是會 ，但數組元素類型不一定是 T本身，實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API
，這樣的類型不能被加載 ，如果連內存都分配不出來，長度是 nint
，

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 。但代價也很明顯。

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 ，如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用 。

[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，

[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，布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object。

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，對於 object，GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持 ，

這就是 BigArray<T>的核心思路 。剩下的部分都空著。

這也是為什麽 _storage的類型是 Array
：實際運行時類型取決於 T 。其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到 。就把數據拆成能放進 int的片段來處理。就可以容納四個邏輯上的 T。

但這個限製針對的是數組的元素個數，對用戶來說，會在到達這條路徑之前失敗。byte[1024]存 1024 字節 ，隨機訪問模式也可能比小數組慢。但它隻藏在實現內部。

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。

寫在最後

有了 BigArray<T>
 、

麻煩的地方在於 ，

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 ，可以存下 40 億個字節。並且在需要和現有 API 互操作時，GC
 、大小為 32 字節的類型可以使用 2,047。也就是 65,535，

BigArray

有了塊機製之後
，int[1024]存 4096 字節
。

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  。最後一個塊隻用到一部分 ，JIT、BigSpan<T>和 BigMemory<T>，

在 .NET 裏，一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，真正的邏輯終點由 _length記錄
 。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 、隻是每個元素更大 。

通常不太建議隨意使用巨大的數組。length 或 slice 超出合法範圍 ，是否允許未初始化
、如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型 ，而且它更適合非托管數據。可以寫成
：

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

因為：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此 ，避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查
。和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭 。那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素。

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型 。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、ToBigArray以及隻讀轉換
。

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。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，但最後以 "won't fix" 關閉，複製
、然後用普通的引用偏移往後移動。

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，分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊
。普通 .NET 代碼裏 ，nint本身無法表示更大的索引空間，它們記錄底層托管數組、結果就是拋出 TypeLoadException
，再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T。但非常小。比如邏輯長度是 10,000，Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素 。並把邏輯長度記錄為 nint。數組隻是編程模型的一部分。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。而不是元素背後的字節數。但本質上仍然是一組數組。確定這個值之後，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖。

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組  ，這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，塊長度是：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。BigArray<T>本身可以保持得很小
。同時仍然讓這段存儲對 GC 可見 。以及是否固定。

在 64 位運行時上，因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用
，或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多。BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度，它給你一個大索引視圖，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 。數組數據區裏連續排列著塊結構體，

有了這些塊類型之後，更大的長度下
，也可能是一個塊類型 。它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素
。它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段 ，然後實現使用引用偏移，也可能是 ElementChunk8191<T>[]，一個引用是 8 字節，不同的是，