能容納超過 20 億個元素
，BigArray
有了塊機製之後 ，避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查 。代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。結果就是拋出 TypeLoadException ，它的長度受 int大小限製。塊結構體本身也可以組合 。集合 、length 或 slice 超出合法範圍，但它隻藏在實現內部
。
struct TwoBytes{ public byte A; public byte B;}
一個包含 20 億個 TwoBytes的數組 ，這時最後一個塊隻使用 1 個字節 ，ReadOnlySpan<T>
、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 、然後用普通的引用偏移往後移動。
這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間
？答案是會 ，仍然可能碰到非法組合 。
寫在最後
有了 BigArray<T>
、索引也使用 nint 。和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。允許你取出普通的 Span<T>片段 。但代價也很明顯
。ToArray 、大約是 Array.MaxLength * 8191 。byte能使用的最大塊長度，也就是 6 個邏輯 T 。隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走 。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了
。
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 ，不需要清零的性能敏感場景 ，它會讓 GC 壓力更大，分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。不同的是 ，你需要管理每個內部數組的大小 ，這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510
，數組數據區裏連續排列著塊結構體，其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到
。但能不能分配到需要的內存更重要。它會分配一個 ElementChunk1<T>[] ，
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 、
常見的解決辦法大概有兩類：一類是分配非托管內存
，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 ，但仍然不少 。確定這個值之後 ，int[1024]存 4096 字節
。object這樣的引用類型就不適合這個方向
。隻是每個元素更大。分配選中的塊數組 ，則可以盡量接近直接數組訪問的成本 。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
。但本質上仍然是一組數組 。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 ，
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 。
[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。隻是查看由別的對象保持存活的內存
，如果連內存都分配不出來
，並且在需要和現有 API 互操作時 ，所以合法的塊長度是 8,191
：
65535 / 8 = 8191
這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的。或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多
。
但這個限製針對的是數組的元素個數 ，對 byte來說，如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用 。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 ，同時仍然讓這段存儲對 GC 可見
。是否允許未初始化 、並且仍然用一個索引訪問。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 ，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節 。這兩種方案在某些場景下都能用
，
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 。
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
。但最重要的是它的實現 ：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，
這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段
，這樣一來 ，
[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
，這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小 。反射和基礎類庫等很多地方
。而且塊大小是 65,535。數組隻是編程模型的一部分
。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
，性能很重要，最後一個塊隻用到一部分 ，
分配器來自一個針對塊長度的 switch 。而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining
。而元素又內聯保存在這些塊裏
，對某個 T來說 ，
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，這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組 ，但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，
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