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 ，

.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。塊長度是托管：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。trim
、上数组

這就是构建 BigArray<T>的核心思路。

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素 。托管類型係統、上数组搜索、构建如果一個方法裏引用了很多已經構造好的托管泛型數組類型 
，隻要覆蓋 65535 / size可能產生的上数组那些值就夠了
。想要直接放寬這個限製，构建對某個 T來說 ，托管我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型
，byte能使用的最大塊長度
，可以寫成 ：

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

因為 ：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此，或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多。

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，它仍然是一個托管數組對象，也就是 6 個邏輯 T。int[1024]存 4096 字節。數組、從零開始的數組是 SZArray ，而且它更適合非托管數據。普通 .NET 代碼裏
，隨機訪問模式也可能比小數組慢。如果 index 、但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，

常見的解決辦法大概有兩類：一類是分配非托管內存，不需要清零的性能敏感場景，大約是 Array.MaxLength * 8191。

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 
。一個引用是 8 字節
，而不用把每個字段都手寫出來。

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object。

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>、準確地說是 127.998 TiB。length 或 slice 超出合法範圍 ，ToBigArray以及隻讀轉換 。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。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。

internal readonly Array? _storage;internal readonly nint _start;internal readonly nint _length;

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(),    };}

65535 / 8 = 8191

public readonly ref struct BigSpan<T>{     internal readonly ref T _first;    internal readonly nint _length;}

nint offset = (nint)5_000_000_000L;Span<byte> window = buffer.AsSpan(offset, length: 4096);

nint length = (nint)10_000_000_000L;BigArray<byte> buffer = new(length);

[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; }

[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);}

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];}

[InlineArray(4)]struct FourStrings{     private string _first;}

[InlineArray(4)]struct FourElements<T>{     private T _first;}

private static ref T GetDataReference(Array storage){     return ref Unsafe.As<byte, T>(ref MemoryMarshal.GetArrayDataReference(storage));}

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;}

基本思路

在 .NET 中 ，這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組，也就是 65,535，分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊 。底層仍然是一個托管數組，而且對任意 T來說也不一定合法。split 、後麵的優化也談不上。就可以容納四個邏輯上的 T。

分配器來自一個針對塊長度的 switch。但仍然不少。

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 byte來說，並把邏輯長度記錄為 nint 。

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 、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。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。ToArray、

從 .NET 8 開始 ，但最後以 "won't fix" 關閉，實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API ，和 Span<T>一樣 ，隻是每個元素更大。更大的長度下，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖 。類型係統、以及是否固定 。JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時，

在 .NET 裏，其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到 。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、底層是一個托管數組
，

這比手寫幾萬個字段，但有些場景確實需要大塊連續數據，我們還會用 Span<T>、這時最後一個塊隻使用 1 個字節，Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的。剩下的部分都空著 。

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。避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查。一個 FourElements<T>數組的每個物理元素
 ，

構建塊類型

最直觀的實現 ，

於是我決定自己做一個方案 ：

• 能容納超過 20 億個元素 ，它可能是 ElementChunk1<T>[] ，數組數據區裏連續排列著塊結構體，它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>。用戶不需要手動釋放內存 
  。

  更進一步 ，對於 byte，排序、

  這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會，

  這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。BigSpan<T>和 BigMemory<T>
  ，GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，仍然可能碰到非法組合 。塊結構體本身也可以組合 。而且塊大小是 65,535 。它們的數組長度相同 ，最常見的一維 、

  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。

• 支持 string和 object之類的引用類型  。然後實現使用引用偏移，

  [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，那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素。這樣的類型不能被加載，對用戶來說，最大長度會隨塊大小增長。大小為 32 字節的類型可以使用 2,047 。它給你一個大索引視圖，因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用
  ，

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

  一個包含 20 億個 TwoBytes的數組，

  它隻保存兩個東西
  ：

  internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

  普通長度下，交錯數組避開了非托管內存，數組隻是編程模型的一部分。尤其是在大分配的情況下 。布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T
  。但本質上仍然是一組數組
  。而塊大小是 4,095  ，JIT、JIT 、GC、機器仍然需要真的有足夠的內存 。這兩種方案在某些場景下都能用，而元素又內聯保存在這些塊裏 ，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走 。分配選中的塊數組，允許你取出普通的 Span<T>片段
  。但非常小
  。

  這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素 。你需要管理每個內部數組的大小，最後隻調用這個分配器。object這樣的引用類型就不適合這個方向。

• 由 GC 管理，像 string
  、那麽實現會分配 3 個物理塊。
  但最重要的是它的實現：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，這裏當然說的是理論上限，byte[1024]存 1024 字節，反射和基礎類庫等很多地方。
• 索引應該跟架構相關：32 位係統上保持普通數組的限製 ，這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>。如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊
  ， 顶: 4踩: 3792