這裏有一個重要的托管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 。結果就是上数组拋出 TypeLoadException，最後隻調用這個分配器。构建

構建塊類型

最直觀的托管實現 ，它的上数组長度受 int大小限製。隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的构建塊形狀會真正實例化，

[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 個值的托管塊，而且它更適合非托管數據。上数组

但這個限製針對的构建是數組的元素個數，類型係統 、托管就會碰到 GC 、仍然可能碰到非法組合。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
。

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間 ？答案是會，

它隻保存兩個東西 ：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下，

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，分配選中的塊數組  ，但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，

於是我決定自己做一個方案 ：

• 能容納超過 20 億個元素
  ，底層仍然是一個托管數組 ，ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素。

  寫在最後

  有了 BigArray<T>、它給你一個大索引視圖 ，JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時 ，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製
  。ReadOnlySpan<T> 、並把邏輯長度記錄為 nint。像 string 
  、如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型 ，再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T 。這裏當然說的是理論上限 ，最常見的一維 、BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度，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。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 ，trim、準確地說是 127.998 TiB 。

  這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。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，大小為 32 字節的類型可以使用 2,047。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。這樣的類型不能被加載，實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API
  ，

  更進一步，同時仍然讓這段存儲對 GC 可見
   。它們記錄底層托管數組、

  這比手寫幾萬個字段
  ，我們還會用 Span<T> 、一個引用是 8 字節，它會計算塊長度，

  在 64 位運行時上，再通過嵌套組合出其他長度 。但最後以 "won't fix" 關閉，因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用，對用戶來說，

  通常不太建議隨意使用巨大的數組 。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 ，為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的。我們有了 InlineArrayAttribute。隻是查看由別的對象保持存活的內存，因為它包含 65,535 個 object 引用 ，是否允許未初始化、

  .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 。byte能使用的最大塊長度，一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，性能很重要 ，object這樣的引用類型就不適合這個方向 。和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭
  。而且塊大小是 65,535。真正的邏輯終點由 _length記錄
  。然後實現使用引用偏移
  ，可以寫成 ：

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

  因為 ：

  3 * 5 * 17 * 257 = 65535

  因此
  ，不同的是 ，但非常小。

  麻煩的地方在於，用戶不需要手動釋放內存 。JIT  、

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

  一個包含 20 億個 TwoBytes的數組，

  這就是 BigArray<T>的核心思路  。會在到達這條路徑之前失敗 。

  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。

  在 .NET 裏 ，這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組，

  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、就把數據拆成能放進 int的片段來處理。比如邏輯長度是 10,000，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 、

  BigArray

  有了塊機製之後 ，64 位係統上可以支持更大的範圍。這兩種方案在某些場景下都能用，ToBigArray以及隻讀轉換。大約是 Array.MaxLength * 8191。

  這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[] 。它仍然是一個托管數組對象 ，因為這件事會牽涉到運行時、

  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。數組、它可能是 ElementChunk1<T>[]，

  分配器來自一個針對塊長度的 switch。跨過一個塊到下一個塊，因此不能依賴運行時代碼生成或反射。而塊大小是 4,095 ，數組數據區裏連續排列著塊結構體，

• 由 GC 管理，類型係統 、

  類型加載

  現在假設 T是 64 位運行時上的 object。集合、每個分支都返回一個靜態 lambda，

  從 .NET 8 開始，也就是 6 個邏輯 T。數組隻是編程模型的一部分
  。JIT、它們的數組長度相同，但它隻藏在實現內部。然後用普通的引用偏移往後移動。或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多 。和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。你需要管理每個內部數組的大小，這樣一來，最大長度會隨塊大小增長 。

  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，拿到第一個數據引用之後 ，因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法 。

  [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 。通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T> 。

  有了這些塊類型之後，而不用把每個字段都手寫出來 。split、但仍然不少。這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。更大的長度下，BigSpan<T>和 BigMemory<T>，代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。普通 .NET 代碼裏 ，和 Span<T>一樣，可以存下 40 億個字節。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型 。

  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，它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段，

基本思路

在 .NET 中，

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

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

using System.Runtime.CompilerServices;[InlineArray(4)]struct FourBytes{     private byte _first;}

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],};

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

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

BigArray<byte> buffer = new((nint)Array.MaxLength + 1024);BigSpan<byte> span = buffer.AsBigSpan();span[Array.MaxLength] = 42;

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

65535 / 8 = 8191