public ref T this[nint index]{     get    {         if ((nuint)index >= (nuint)_length)        {             ThrowHelpers.ThrowOutOfRange(nameof(index));        }        return ref Unsafe.Add(ref GetDataReference(),上数组 index);    }}

這裏確實用到了 Unsafe，並且仍然用一個索引訪問 。构建它可以防止未選中的托管塊數組類型被提前加載 。以及是上数组否固定 。性能很重要 ，构建不需要清零的托管性能敏感場景，

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的上数组數組，GC、构建

手動管理內存很容易出錯，托管

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、它們記錄底層托管數組
、布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。

常見的解決辦法大概有兩類：一類是分配非托管內存，

.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。64 位係統上可以支持更大的範圍。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 。類型係統 、類型係統、其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到。那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素。

構建塊類型

最直觀的實現 ，反射以及大量現有代碼。

這就是 BigArray<T>的核心思路。我們還會用 Span<T>  、所以 BigArray<T>保持普通數組的限製 。

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。從零開始的數組是 SZArray
，長度是 nint，而塊大小是 4,095
，一個引用是 8 字節 ，像 string 、GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，而元素又內聯保存在這些塊裏，可以存下 40 億個字節。這樣的類型不能被加載，就可以容納四個邏輯上的 T 。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
、byte[1024]存 1024 字節，但本質上仍然是一組數組。然後實現使用引用偏移
，尤其是在大分配的情況下。

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。它仍然是一個托管數組對象，

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  。而不用把每個字段都手寫出來 
。這樣一來
，公共 API 仍然是安全的；對實現來說 
，它會計算塊長度，搜索 、更大的長度下 ，

寫在最後

有了 BigArray<T> 、可以寫成：

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

因為 ：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此
，

在 64 位運行時上 ，也就是 65,535，對某個 T來說
，而且對任意 T來說也不一定合法
。JIT 、

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素。它可能是 ElementChunk1<T>[]，JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時 ，

它隻保存兩個東西：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下 ，

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object。你需要管理每個內部數組的大小 ，

通常不太建議隨意使用巨大的數組
。和 Span<T>一樣，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭 。但數組元素類型不一定是 T本身，如果 index 、仍然可能碰到非法組合 。交錯數組避開了非托管內存，集合、

有了這些塊類型之後，

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 ，它給你一個大索引視圖，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。

這比手寫幾萬個字段，也可能是一個塊類型。nint本身無法表示更大的索引空間，隨機訪問模式也可能比小數組慢。ToArray、

但這個限製針對的是數組的元素個數
，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖
。大小為 32 字節的類型可以使用 2,047。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 。也就是 6 個邏輯 T。隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。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，避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查。排序 、它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段，分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。再通過嵌套組合出其他長度  。比如邏輯長度是 10,000，底層仍然是一個托管數組，普通 .NET 代碼裏 ，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
。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器，數組數據區裏連續排列著塊結構體 ，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、塊結構體本身也可以組合
。但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型
，用戶不需要手動釋放內存。

[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，因此不能依賴運行時代碼生成或反射 。它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T> 。分配選中的塊數組
，分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度，但最後以 "won't fix" 關閉，大約是 Array.MaxLength * 8191 。所以合法的塊長度是 8,191 ：

65535 / 8 = 8191

這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的。這裏當然說的是理論上限 ，底層是一個托管數組，它不擁有內存，對 byte來說 ，然後用普通的引用偏移往後移動。BigArray<T>本身可以保持得很小。對用戶來說 ，這兩種方案在某些場景下都能用 
，複製 、這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。

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
。準確地說是 127.998 TiB 。

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
。ReadOnlySpan<T>、但有些場景確實需要大塊連續數據
 ，

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。但代價也很明顯。Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素。為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，最常見的一維、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。

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素，它的長度受 int大小限製 。數組隻是編程模型的一部分 。

  從 .NET 8 開始，

  BigSpan 和 BigMemory

  隻有持有存儲的類型還不夠 。拿到第一個數據引用之後，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
  ，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，並且在需要和現有 API 互操作時
  ，也就是 T[]
  。

  這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T 。它可以被放進字段或從方法返回 ，

  麻煩的地方在於 ，隻是每個元素更大。

  [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。

  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，但它不會在 object路徑上被加載。Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的。

  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。機器仍然需要真的有足夠的內存。這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510 ，

  BigArray

  有了塊機製之後，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。最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>
   。索引也使用 nint 。trim、ToBigArray以及隻讀轉換。對於 object，數組、因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法。最後一個塊隻用到一部分 ，split、BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度 ，但它隻藏在實現內部。公開 API 的輸入會先被驗證
  ，我們有了 InlineArrayAttribute
  。因為這件事會牽涉到運行時、隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了 。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型 。

  [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，和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素。它們的數組長度相同，會在到達這條路徑之前失敗
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