於是上数组我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素
  ，ReadOnlySpan<T>
  、构建一個引用是托管 8 字節 ，JIT
  、上数组因為這件事會牽涉到運行時、构建不同的托管是 ，Unsafe.Add(ref first,上数组 index)會移動 index個邏輯 T元素。或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多
  。构建

  但這個限製針對的托管是數組的元素個數，

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

  一個包含 20 億個 TwoBytes的上数组數組，

  從 .NET 8 開始 ，构建再通過嵌套組合出其他長度。托管因此不能依賴運行時代碼生成或反射。上数组或者是构建 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。

  這也是托管為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。就會碰到 GC、但仍然不少。用戶不需要手動釋放內存 。通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T> 。並且仍然用一個索引訪問 。則可以盡量接近直接數組訪問的成本。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 。ToBigArray以及隻讀轉換。但最後以 "won't fix" 關閉 ，普通 .NET 代碼裏 ，我們有了 InlineArrayAttribute。

  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
  ，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走
  。因為它包含 65,535 個 object 引用 ，而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining 。底層是一個托管數組，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製
  。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
  ，

  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 ，

  它隻保存兩個東西：

  internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

  普通長度下
  ，反射和基礎類庫等很多地方。但它隻藏在實現內部。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。它可能是 ElementChunk1<T>[] ，代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。搜索、隻是查看由別的對象保持存活的內存，那麽實現會分配 3 個物理塊。隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了 。隻是每個元素更大。然後實現使用引用偏移 ，對於 byte，JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時 ，

• 由 GC 管理，trim、

  這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間
  ？答案是會，ToArray、它會分配一個 ElementChunk1<T>[]
  ，

  [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
  。由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，長度是 nint ，尤其是在大分配的情況下 。類型係統、

  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 。

  分配器來自一個針對塊長度的 switch。

• 支持 NativeAOT ，然後用普通的引用偏移往後移動。塊長度是：

  65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

  所以 byte可以使用 65,535 的塊長度 。它不擁有內存 ，這樣的類型不能被加載，

  這就是 BigArray<T>的核心思路 。也就是 6 個邏輯 T 。這兩種方案在某些場景下都能用，拿到第一個數據引用之後，你需要管理每個內部數組的大小，跨過一個塊到下一個塊，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
  ，這時最後一個塊隻使用 1 個字節 ，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭。

  構建塊類型

  最直觀的實現，以及是否固定 。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器 ，如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用
   。如果連內存都分配不出來 ，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。想要直接放寬這個限製 ，同時仍然讓這段存儲對 GC 可見 。

  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 、分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度，byte能使用的最大塊長度 ，反射以及大量現有代碼。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 、

  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，這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小
  。而元素又內聯保存在這些塊裏，我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型 ，每個分支都返回一個靜態 lambda，訪問時要處理跨段邊界，大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，

  更進一步，仍然可能碰到非法組合 。最大長度會隨塊大小增長。

  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。是否允許未初始化 、而不用把每個字段都手寫出來 。

• 連續托管內存分配。也可能是 ElementChunk8191<T>[]，允許你取出普通的 Span<T>片段 。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
  ，對用戶來說
  ，它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段，

  BigArray

  有了塊機製之後 ，length 或 slice 超出合法範圍
  ，但數組元素類型不一定是 T本身，但有些場景確實需要大塊連續數據 ，也就是 65,535，但非常小。像 string、對某個 T來說，排序、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
  、nint本身無法表示更大的索引空間 ，也可能是一個塊類型
  。集合、它給你一個大索引視圖，而塊大小是 4,095，真正的邏輯終點由 _length記錄。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。而且對任意 T來說也不一定合法 。

  手動管理內存很容易出錯 ，最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>。

  因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法。如果 index
  、

  寫在最後

  有了 BigArray<T>
  、數組數據區裏連續排列著塊結構體
  ，但本質上仍然是一組數組 。索引也使用 nint。這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，它仍然是一個托管數組對象 ，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。int[1024]存 4096 字節
  。Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖 。公共 API 仍然是安全的；對實現來說，64 位係統上可以支持更大的範圍 。

  BigSpan 和 BigMemory

  隻有持有存儲的類型還不夠 。

  常見的解決辦法大概有兩類 ：一類是分配非托管內存
  ，那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素
  。

  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 。

  在 .NET 裏 ，GC、

  .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 。公開 API 的輸入會先被驗證，確定這個值之後，它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T> 。機器仍然需要真的有足夠的內存 。它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載 。它會讓 GC 壓力更大 ，分配選中的塊數組
  ，object這樣的引用類型就不適合這個方向
  。會在到達這條路徑之前失敗。而不是元素背後的字節數 。

  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。

  類型加載

  現在假設 T是 64 位運行時上的 object 。一個 FourElements<T>數組的每個物理元素  ，

  在 64 位運行時上，BigArray<T>本身可以保持得很小 。數組隻是編程模型的一部分 。因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用
  ，

  通常不太建議隨意使用巨大的數組
  。數組、如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型，對 byte來說，結果就是拋出 TypeLoadException ，

基本思路

在 .NET 中，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。就可以容納四個邏輯上的 T。分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊 。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組 ，準確地說是 127.998 TiB
。並且在需要和現有 API 互操作時，複製 、最後一個塊隻用到一部分，不需要清零的性能敏感場景，更大的長度下，

麻煩的地方在於，和 Span<T>一樣  ，

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

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

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

65535 / 8 = 8191

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(),    };}

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;}

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

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

[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; }

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(2)]struct ElementChunk2<T>{     private T _first;}[InlineArray(3)]struct ElementChunk3<T>{     private T _first;}