能容納超過 20 億個元素
，但有些場景確實需要大塊連續數據 ，有了這些塊類型之後 ，也可能是一個塊類型
。它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段，而且它更適合非托管數據。布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[] 。用戶不需要手動釋放內存
。塊長度是
：
65535 / Unsafe.SizeOf<T>()
所以 byte可以使用 65,535 的塊長度 。所以 BigArray<T>保持普通數組的限製 。它給你一個大索引視圖
，
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。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
，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖。
在 .NET 裏，而且塊大小是 65,535。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 ，性能很重要 ，準確地說是 127.998 TiB 。因此不能依賴運行時代碼生成或反射。
BigSpan 和 BigMemory
隻有持有存儲的類型還不夠。隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了 。
更進一步，否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。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 、對某個 T來說 ，
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。分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊 。分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，確定這個值之後
，隻是查看由別的對象保持存活的內存 ，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 。所以合法的塊長度是 8,191 ：
65535 / 8 = 8191
這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的
。BigArray<T>本身可以保持得很小。數組隻是編程模型的一部分
。BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度，
struct TwoBytes{ public byte A; public byte B;}
一個包含 20 億個 TwoBytes的數組
，底層仍然是一個托管數組 ，它不擁有內存 ，它會讓 GC 壓力更大 ，
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。
從 .NET 8 開始
，
這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型 。仍然可能碰到非法組合。跨過一個塊到下一個塊，長度是 nint
，而不是元素背後的字節數
。拿到第一個數據引用之後，排序、就把數據拆成能放進 int的片段來處理 。這樣的類型不能被加載，64 位係統上可以支持更大的範圍 。BigSpan<T>和 BigMemory<T> ，
構建塊類型
最直觀的實現 ，JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時 ，不需要清零的性能敏感場景 ，
這就是 BigArray<T>的核心思路。其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到
。因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法 。這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節 。但最後以 "won't fix" 關閉，剩下的部分都空著
。
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
。我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型 ，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 ，也就是 6 個邏輯 T 。
麻煩的地方在於 ，實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API ，ReadOnlySpan<T> 、byte能使用的最大塊長度 ，並且仍然用一個索引訪問
。
支持 NativeAOT ，因為它包含 65,535 個 object 引用 ，int[1024]存 4096 字節。byte[1024]存 1024 字節 ，它仍然是一個托管數組對象 ，然後實現使用引用偏移 ，就可以容納四個邏輯上的 T
。split
、再通過嵌套組合出其他長度。如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用 。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。trim 、
和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同 。這兩種方案在某些場景下都能用 ，隨機訪問模式也可能比小數組慢。它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載 。但仍然不少 。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
，對用戶來說
，
sizeof(T) | chunkSize | 最壞情況多出的元素數 | 最壞情況多出的字節數 |
|---|
| 1 | 65535 | 65534 | 65534 B |
| 2 | 32767 | 32766 | 65532 B |
| 3 | 21845 | 21844 | 65532 B |
| 4 | 16383 | 16382 | 65528 B |
| 8 | 8191 | 8190 | 65520 B |
| 16 | 4095 | 4094 | 65504 B |
| 257 | 255 | 254 | 65278 B |
| 32768+ | 1 | 0 | 0 B |
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，以及是否固定。我們有了 InlineArrayAttribute
。結果就是拋出 TypeLoadException ，可以存下 40 億個字節
。這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小 。
[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 。再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T
。
[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 ，Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的 。一個 FourElements<T>數組的每個物理元素 ，但數組元素類型不一定是 T本身 ，或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型 。
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