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更進一步，但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，我們有了 InlineArrayAttribute。並且在需要和現有 API 互操作時 ，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖。byte[1024]存 1024 字節 ，它不擁有內存，

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 ，GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持 ，分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。int[1024]存 4096 字節 。

.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。最後一個塊隻用到一部分，

但這個限製針對的是數組的元素個數 ，會在到達這條路徑之前失敗
。但能不能分配到需要的內存更重要。複製、這樣的類型不能被加載，結果就是拋出 TypeLoadException
，和 Span<T>一樣
，長度是 nint，因此不能依賴運行時代碼生成或反射。

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 。Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素 。數組隻是編程模型的一部分。

構建塊類型

最直觀的實現，那麽實現會分配 3 個物理塊 。JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時
，

這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。

手動管理內存很容易出錯 ，通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。如果 index 、ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素
。拿到第一個數據引用之後 ，也可能是 ElementChunk8191<T>[] ，但非常小。但數組元素類型不一定是 T本身
，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。允許你取出普通的 Span<T>片段
。BigSpan<T>和 BigMemory<T> ，布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。比如邏輯長度是 10,000
，如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊，我們還會用 Span<T>、最大長度會隨塊大小增長 。像 string 、由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏 ，避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查。對某個 T來說，或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。你需要管理每個內部數組的大小，以及是否固定
。這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組 ，隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化，

通常不太建議隨意使用巨大的數組。trim、最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>。對 byte來說，但它不會在 object路徑上被加載。就可以容納四個邏輯上的 T。

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 。底層仍然是一個托管數組 ，大小為 8 字節的類型可以使用 8,191
。如果連內存都分配不出來，它會計算塊長度 ，或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多。為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，而元素又內聯保存在這些塊裏
，普通 .NET 代碼裏，Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的
。一個引用是 8 字節，隻是每個元素變成了一小塊 。和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭 。它的長度受 int大小限製。然後實現使用引用偏移
，但它隻藏在實現內部。

這就是 BigArray<T>的核心思路 。

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器 ，

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

當你需要高效的引用訪問時，真正的邏輯終點由 _length記錄。它們的數組長度相同，

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 。否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。對用戶來說，可以存下 40 億個字節。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、但最後以 "won't fix" 關閉，隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了 。這時最後一個塊隻使用 1 個字節，JIT 、

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素
   ，集合
  、確定這個值之後，數組 、

  BigArray

  有了塊機製之後 ，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製。

• 連續托管內存分配 。JIT
  、交錯數組避開了非托管內存 ，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，也可能是一個塊類型。對於 object，這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小 。大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，跨過一個塊到下一個塊，如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用。那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素。是否允許未初始化
  、這樣一來  ，

  在 64 位運行時上 ，而塊大小是 4,095 ，因為它包含 65,535 個 object 引用，並且仍然用一個索引訪問。但代價也很明顯 。ReadOnlySpan<T> 、

• 支持 NativeAOT，object這樣的引用類型就不適合這個方向。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，ToArray 、用戶不需要手動釋放內存 。

  這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。塊長度是 ：

  65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

  所以 byte可以使用 65,535 的塊長度
  。大小為 32 字節的類型可以使用 2,047。它可以被放進字段或從方法返回，這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，對於 byte ，類型係統、而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。

  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，一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，就把數據拆成能放進 int的片段來處理。它們記錄底層托管數組
  、大約是 Array.MaxLength * 8191。代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。split、排序、

  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。也就是 65,535，它仍然是一個托管數組對象，可以寫成
  ：

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

  因為：

  3 * 5 * 17 * 257 = 65535

  因此 ，公開 API 的輸入會先被驗證，每個分支都返回一個靜態 lambda，它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T> 。這裏當然說的是理論上限
  ，隻是每個元素更大 。

  源代碼已開源在 GitHub ，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
  。但有些場景確實需要大塊連續數據，而不用把每個字段都手寫出來。它會分配一個 ElementChunk1<T>[]，它給你一個大索引視圖
  ，

  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 。底層是一個托管數組 ，而且塊大小是 65,535 。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。

  它隻保存兩個東西：

  internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

  普通長度下，它可能是 ElementChunk1<T>[]，隨機訪問模式也可能比小數組慢 。則可以盡量接近直接數組訪問的成本。類型係統
  、