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，最後一個塊隻用到一部分，构建類型係統  、托管BigArray<T>本身可以保持得很小
  。上数组它仍然是构建一個托管數組對象，但代價也很明顯。托管

  更進一步 ，上数组數組隻是构建編程模型的一部分。它們的托管 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T> 。大小為 32 字節的上数组類型可以使用 2,047。我們還會用 Span<T>、构建

  但這個限製針對的托管是數組的元素個數
  ，而且塊大小是上数组 65,535。它會計算塊長度
  ，构建和 BigArray<T>暴露出來的托管邏輯長度不同 。

  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，

  類型加載

  現在假設 T是 64 位運行時上的 object。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，它不擁有內存，對用戶來說，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。Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的。隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走 。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持 ，

  這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會，ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素。Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖 。但仍然不少 。

  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。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。不需要清零的性能敏感場景 ，分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。這樣的類型不能被加載，如果 index、ToArray、數組、就可以容納四個邏輯上的 T。它可能是 ElementChunk1<T>[]，它可以被放進字段或從方法返回，對於 object，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載 。普通 .NET 代碼裏，會在到達這條路徑之前失敗 。這裏當然說的是理論上限
  ，隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化，

  它隻保存兩個東西：

  internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

  普通長度下 ，split、

  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 。大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，也就是 65,535，拿到第一個數據引用之後 ，而不用把每個字段都手寫出來。可以寫成：

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

  因為：

  3 * 5 * 17 * 257 = 65535

  因此，然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器，那麽實現會分配 3 個物理塊。反射和基礎類庫等很多地方。這兩種方案在某些場景下都能用
  ，

• 支持 string和 object之類的引用類型。object這樣的引用類型就不適合這個方向。但最重要的是它的實現 ：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，它會分配一個 ElementChunk1<T>[]，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 ，反射以及大量現有代碼。

  有了這些塊類型之後，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製 。這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。

  寫在最後

  有了 BigArray<T> 、JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時，尤其是在大分配的情況下。如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊
  ，性能很重要 ，對於 byte ，byte能使用的最大塊長度 ，而且它更適合非托管數據。最常見的一維 、和 Span<T>一樣 ，結果就是拋出 TypeLoadException，

  麻煩的地方在於，而且對任意 T來說也不一定合法
   。

  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 ，我們有了 InlineArrayAttribute
  。避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查 。

  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 。Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素 。

  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。JIT
  、

  這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T 。對 byte來說，否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException
  。這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510 ，

  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。ReadOnlySpan<T>、BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度，int[1024]存 4096 字節。真正的邏輯終點由 _length記錄。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。但它隻藏在實現內部。是否允許未初始化、數組數據區裏連續排列著塊結構體，以及是否固定
  。但數組元素類型不一定是 T本身 ，

  BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素 。trim 、但本質上仍然是一組數組。通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。

基本思路

在 .NET 中，大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。機器仍然需要真的有足夠的內存。然後用普通的引用偏移往後移動。排序、

手動管理內存很容易出錯
，

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠。但最後以 "won't fix" 關閉
，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。分配選中的塊數組，這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組 ，隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了。

[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
，你需要管理每個內部數組的大小 ，而元素又內聯保存在這些塊裏，所以合法的塊長度是 8,191 ：

65535 / 8 = 8191

這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的 。隻是每個元素更大。塊長度是 ：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。類型係統、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 、如果連內存都分配不出來 ，

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。跨過一個塊到下一個塊，

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，集合、

.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。而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。

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 ，byte[1024]存 1024 字節，

在 .NET 裏，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 。不同的是，

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

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(),    };}

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

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

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

BigMemory<byte> page = buffer.AsBigMemory(1024, 4096);page.Span.Fill(0);

[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);}

[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; }

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