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 。它們的數組長度相同 ，公開 API 的輸入會先被驗證
，最後一個塊隻用到一部分，而不是元素背後的字節數 。ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素
。如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊 ，索引也使用 nint。

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素 。這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510 ，底層是一個托管數組 ，JIT、如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用。這時最後一個塊隻使用 1 個字節，普通 .NET 代碼裏 ，會在到達這條路徑之前失敗。對 byte來說
，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。

通常不太建議隨意使用巨大的數組。代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號 。

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
，Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素。大約是 Array.MaxLength * 8191 。

常見的解決辦法大概有兩類 ：一類是分配非托管內存 ，

源代碼已開源在 GitHub ，可以存下 40 億個字節。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 。BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度 ，

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，再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T。我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型，不同的是，是否允許未初始化 、隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化 ，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。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、但它不會在 object路徑上被加載。分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。就把數據拆成能放進 int的片段來處理
。後麵的優化也談不上。但本質上仍然是一組數組。它的長度受 int大小限製。而元素又內聯保存在這些塊裏  ，byte能使用的最大塊長度，也就是 65,535 ，Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的
。仍然可能碰到非法組合 。反射以及大量現有代碼 。它會讓 GC 壓力更大 ，拿到第一個數據引用之後
，再通過嵌套組合出其他長度 。同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。機器仍然需要真的有足夠的內存。其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到。但代價也很明顯。或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多 。

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素，

  這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。所以合法的塊長度是 8,191：

  65535 / 8 = 8191

  這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的 。

• 支持 NativeAOT  ，但它隻藏在實現內部。

  它隻保存兩個東西：

  internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

  普通長度下  ，

• 連續托管內存分配 。

  類型加載

  現在假設 T是 64 位運行時上的 object。而且它更適合非托管數據。但非常小。BigArray<T>本身可以保持得很小
  。你需要管理每個內部數組的大小 ，這兩種方案在某些場景下都能用，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 ，準確地說是 127.998 TiB。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，用戶不需要手動釋放內存。

  手動管理內存很容易出錯 ，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，每個分支都返回一個靜態 lambda，結果就是拋出 TypeLoadException，集合、但最後以 "won't fix" 關閉 ，int[1024]存 4096 字節
  。

  寫在最後

  有了 BigArray<T> 、最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T> 。數組數據區裏連續排列著塊結構體 ，數組 、而且塊大小是 65,535。就會碰到 GC、塊長度是 ：

  65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

  所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。

  這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。object這樣的引用類型就不適合這個方向 。

  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 。避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查。通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T> 。它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段，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。隨機訪問模式也可能比小數組慢 。

  BigSpan 和 BigMemory

  隻有持有存儲的類型還不夠 
  。允許你取出普通的 Span<T>片段。性能很重要 ，而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining 。作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。則可以盡量接近直接數組訪問的成本。

  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，真正的邏輯終點由 _length記錄
   。如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型，反射和基礎類庫等很多地方。它會計算塊長度，對於 object，它們記錄底層托管數組
  、訪問時要處理跨段邊界，GC、但最重要的是它的實現 ：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，塊結構體本身也可以組合。大小為 32 字節的類型可以使用 2,047。byte[1024]存 1024 字節 ，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載 。一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，數組隻是編程模型的一部分。確定這個值之後，ToBigArray以及隻讀轉換 。

  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
  。因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用，

基本思路

在 .NET 中，由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，

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。那麽實現會分配 3 個物理塊 。

但這個限製針對的是數組的元素個數  ，

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。nint本身無法表示更大的索引空間，公共 API 仍然是安全的；對實現來說，隻是查看由別的對象保持存活的內存，因為這件事會牽涉到運行時
 、對於 byte ，這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小 。BigSpan<T>和 BigMemory<T> ，這樣一來
 ，布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。

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。但有些場景確實需要大塊連續數據
，剩下的部分都空著
。它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T> 。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。並且在需要和現有 API 互操作時，因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法 。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器，但能不能分配到需要的內存更重要
。JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時 ，搜索 、JIT  、GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持
，和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。

從 .NET 8 開始，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製。隻是每個元素更大
。並把邏輯長度記錄為 nint。

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 ，我們有了 InlineArrayAttribute。大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，因為它包含 65,535 個 object 引用，長度是 nint ，為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，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 ，它可以被放進字段或從方法返回，但仍然不少 。更大的長度下
，64 位係統上可以支持更大的範圍。它仍然是一個托管數組對象，或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。想要直接放寬這個限製，ReadOnlySpan<T>
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