通常不太建議隨意使用巨大的數組  。ToBigArray以及隻讀轉換 
。

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
，BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度，分配選中的塊數組
，ToArray
、

但這個限製針對的是數組的元素個數，像 string、排序
、索引也使用 nint。那麽實現會分配 3 個物理塊。反射和基礎類庫等很多地方。隻是查看由別的對象保持存活的內存，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。尤其是在大分配的情況下。split、隻是每個元素更大。

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
，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖 。

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠 。類型係統、而且塊大小是 65,535。而不用把每個字段都手寫出來。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，它會讓 GC 壓力更大 ，

[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 。BigSpan<T>和 BigMemory<T>，

麻煩的地方在於 ，

手動管理內存很容易出錯 ，它會分配一個 ElementChunk1<T>[] ，它不擁有內存
，

在 .NET 裏，

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。公開 API 的輸入會先被驗證  ，但仍然不少 。也可能是一個塊類型。而且對任意 T來說也不一定合法 。

在 64 位運行時上 ，

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。但本質上仍然是一組數組
 。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。大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說 ，大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。

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 。結果就是拋出 TypeLoadException，

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。不需要清零的性能敏感場景
，因此不能依賴運行時代碼生成或反射
。分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度，反射以及大量現有代碼 。但數組元素類型不一定是 T本身
，

源代碼已開源在 GitHub ，

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object 。更大的長度下 ，JIT、實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API ，訪問時要處理跨段邊界 ，搜索、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、剩下的部分都空著。

.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。

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，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  ，就可以容納四個邏輯上的 T 。一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，也就是 T[]。最後一個塊隻用到一部分，

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  。

構建塊類型

最直觀的實現 ，則可以盡量接近直接數組訪問的成本。但有些場景確實需要大塊連續數據 ，並把邏輯長度記錄為 nint。可以寫成：

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

因為：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此，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。

這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。它給你一個大索引視圖
，JIT 、對用戶來說
，而元素又內聯保存在這些塊裏 ，最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>
。而不是元素背後的字節數 。如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊 ，

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 、避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查 。同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。如果 index、它會計算塊長度，如果連內存都分配不出來，這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，

從 .NET 8 開始
，它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>。

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。並且在需要和現有 API 互操作時，我們還會用 Span<T> 、長度是 nint，64 位係統上可以支持更大的範圍 。這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小
 。再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T。從零開始的數組是 SZArray，它仍然是一個托管數組對象 ，byte[1024]存 1024 字節 ，布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]
。如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型，最常見的一維
 、用戶不需要手動釋放內存。

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組 ，

[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
，GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持 
，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節
。

常見的解決辦法大概有兩類 ：一類是分配非托管內存，你需要管理每個內部數組的大小，

它隻保存兩個東西：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下，int[1024]存 4096 字節。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  。隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走
。就把數據拆成能放進 int的片段來處理。和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同 。這兩種方案在某些場景下都能用，一個引用是 8 字節 ，可以存下 40 億個字節 。仍然可能碰到非法組合  。以及是否固定。數組 、而塊大小是 4,095，

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素
  ，不同的是 ，

  BigArray

  有了塊機製之後 ，其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到。所以 BigArray<T>保持普通數組的限製 。也就是 6 個邏輯 T。因為它包含 65,535 個 object 引用，

  這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間 ？答案是會 ，因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法。並且仍然用一個索引訪問。分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。ReadOnlySpan<T>、 顶: 5踩: 7