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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組 ，性能很重要，然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器 ，隻是每個元素更大。

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

更進一步，一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，而不是元素背後的字節數。它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段，也就是 T[]。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。跨過一個塊到下一個塊，

構建塊類型

最直觀的實現，每個分支都返回一個靜態 lambda，這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組，這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510 ，但代價也很明顯  。但本質上仍然是一組數組 。

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
。

分配器來自一個針對塊長度的 switch。再通過嵌套組合出其他長度。和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。搜索、但它不會在 object路徑上被加載。

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 ，最大長度會隨塊大小增長。而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining 。它們的數組長度相同，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭。

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素。這樣一來，而不用把每個字段都手寫出來。你需要管理每個內部數組的大小 ，排序 、

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，

從 .NET 8 開始，會在到達這條路徑之前失敗。數組數據區裏連續排列著塊結構體 ，GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持 ，nint本身無法表示更大的索引空間，

.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
。它會讓 GC 壓力更大，複製、

通常不太建議隨意使用巨大的數組  。

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 。因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用
，底層是一個托管數組，訪問時要處理跨段邊界 ，我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型，想要直接放寬這個限製
，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。反射和基礎類庫等很多地方。

但這個限製針對的是數組的元素個數，

有了這些塊類型之後 ，

它隻保存兩個東西
：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下，用戶不需要手動釋放內存。而且塊大小是 65,535
。它會計算塊長度，

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
。如果連內存都分配不出來，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 。length 或 slice 超出合法範圍
，Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素 。byte能使用的最大塊長度，

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 。如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型 ，公開 API 的輸入會先被驗證，ToBigArray以及隻讀轉換。因為這件事會牽涉到運行時 、但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，後麵的優化也談不上。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。

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

它也能用於泛型
：

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

這樣一來，因此不能依賴運行時代碼生成或反射 。如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用 。就可以容納四個邏輯上的 T 。

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，

這就是 BigArray<T>的核心思路 。也可能是一個塊類型。交錯數組避開了非托管內存，公共 API 仍然是安全的；對實現來說，如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊
，

BigArray

有了塊機製之後 ，BigSpan<T>和 BigMemory<T> ，大約是 Array.MaxLength * 8191 。BigArray<T>本身可以保持得很小 。拿到第一個數據引用之後 ，一個引用是 8 字節，並且在需要和現有 API 互操作時
，不需要清零的性能敏感場景，而且它更適合非托管數據。因為它包含 65,535 個 object 引用
，

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，它們記錄底層托管數組 、隻是每個元素變成了一小塊 
。同時仍然讓這段存儲對 GC 可見 。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 。

手動管理內存很容易出錯，但能不能分配到需要的內存更重要。

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 、

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object 。最後隻調用這個分配器。實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API，機器仍然需要真的有足夠的內存 。它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T> 。真正的邏輯終點由 _length記錄 。

[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  。但它隻藏在實現內部。並把邏輯長度記錄為 nint 。是否允許未初始化、我們有了 InlineArrayAttribute
。但最重要的是它的實現 ：真正的分配藏在 lambda 後麵，尤其是在大分配的情況下。隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化，它給你一個大索引視圖 ，也就是 6 個邏輯 T 。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 、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，object這樣的引用類型就不適合這個方向。那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素。分配選中的塊數組
  ，然後用普通的引用偏移往後移動。JIT、結果就是拋出 TypeLoadException ，

  麻煩的地方在於 ，可以寫成：

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

  因為：

  3 * 5 * 17 * 257 = 65535

  因此 ，更大的長度下 ，對於 object，這時最後一個塊隻使用 1 個字節，分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，所以合法的塊長度是 8,191：

  65535 / 8 = 8191

  這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的
  。不同的是，它可能是 ElementChunk1<T>[]，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製 。我們還會用 Span<T>、int[1024]存 4096 字節。避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查
  。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 ，BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度  ，

  BigSpan 和 BigMemory

  隻有持有存儲的類型還不夠。

  這比手寫幾萬個字段，Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的 。它的長度受 int大小限製。但數組元素類型不一定是 T本身，

基本思路

在 .NET 中 ，而元素又內聯保存在這些塊裏 ，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。

在 .NET 裏，

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 。這兩種方案在某些場景下都能用 ，最後隻需要 85 個基礎塊類型 ：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>。這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小 。反射以及大量現有代碼。最後一個塊隻用到一部分，集合、ToArray、GC
、可以存下 40 億個字節  。底層仍然是一個托管數組，它可以被放進字段或從方法返回，split、準確地說是 127.998 TiB。就會碰到 GC、然後實現使用引用偏移，類型係統
、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。塊長度是 ：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度 。

常見的解決辦法大概有兩類：一類是分配非托管內存，對某個 T來說 ，也可能是 ElementChunk8191<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，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
，這樣的類型不能被加載，仍然可能碰到非法組合。比如邏輯長度是 10,000，ReadOnlySpan<T>、對 byte來說 ，