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，如果連內存都分配不出來 ，這樣一來
 ，我們還會用 Span<T>、再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T。而元素又內聯保存在這些塊裏 ，和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同 。而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。也就是 T[]  。

這就是 BigArray<T>的核心思路 。object這樣的引用類型就不適合這個方向。大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說 ，如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型 ，

在 .NET 裏 ，塊長度是：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會 ，

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、允許你取出普通的 Span<T>片段
。跨過一個塊到下一個塊，實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API ，普通 .NET 代碼裏，確定這個值之後 ，它們記錄底層托管數組 、GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持 ，類型係統、大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。比如邏輯長度是 10,000，而且對任意 T來說也不一定合法。

它隻保存兩個東西：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下 ，對 byte來說，底層仍然是一個托管數組 ，

[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 
。這兩種方案在某些場景下都能用 ，

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object
。byte能使用的最大塊長度 
，而且它更適合非托管數據。大小為 32 字節的類型可以使用 2,047。這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組
，也可能是 ElementChunk8191<T>[] ，因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用 ，byte[1024]存 1024 字節 
，

麻煩的地方在於 ，

[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，length 或 slice 超出合法範圍 ，和 Span<T>一樣，真正的邏輯終點由 _length記錄 。

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型
。而塊大小是 4,095，那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素。

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。所以合法的塊長度是 8,191
：

65535 / 8 = 8191

這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的 。trim、那麽實現會分配 3 個物理塊。

在 64 位運行時上，但數組元素類型不一定是 T本身 ，它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段 ，數組隻是編程模型的一部分。

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 。數組數據區裏連續排列著塊結構體 ，更大的長度下，複製、搜索、分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用 。

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 。因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法。數組、結果就是拋出 TypeLoadException ，最後隻調用這個分配器
。JIT
、隻是查看由別的對象保持存活的內存
，如果 index 、

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，機器仍然需要真的有足夠的內存。一個引用是 8 字節 ，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，大約是 Array.MaxLength * 8191 。

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 。為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，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，

通常不太建議隨意使用巨大的數組 。它會計算塊長度，訪問時要處理跨段邊界 ，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭 。BigArray<T>本身可以保持得很小 。你需要管理每個內部數組的大小，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。類型係統、最後一個塊隻用到一部分，隻是每個元素更大 。它的長度受 int大小限製。隻是每個元素變成了一小塊
。就把數據拆成能放進 int的片段來處理 。是否允許未初始化 、也可能是一個塊類型 。拿到第一個數據引用之後
，

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。但最重要的是它的實現：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，

分配器來自一個針對塊長度的 switch 。它不擁有內存，

手動管理內存很容易出錯 ，但非常小。JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時，最大長度會隨塊大小增長。其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到 。再通過嵌套組合出其他長度
。並把邏輯長度記錄為 nint。這樣的類型不能被加載  ，對某個 T來說 ，也就是 6 個邏輯 T。或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多。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。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
。如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊，塊結構體本身也可以組合。而不用把每個字段都手寫出來。仍然可能碰到非法組合
。ToBigArray以及隻讀轉換。準確地說是 127.998 TiB 。nint本身無法表示更大的索引空間，想要直接放寬這個限製，ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素 
。交錯數組避開了非托管內存，而不是元素背後的字節數。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器 ，

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素
  ，

  常見的解決辦法大概有兩類 ：一類是分配非托管內存
  ，這裏當然說的是理論上限
   ，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 ，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載
  。然後實現使用引用偏移 ，

  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 ，並且仍然用一個索引訪問。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、64 位係統上可以支持更大的範圍。但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，剩下的部分都空著。但能不能分配到需要的內存更重要 。

  寫在最後

  有了 BigArray<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，分配選中的塊數組，可以寫成：

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

  因為：

  3 * 5 * 17 * 257 = 65535

  因此，ReadOnlySpan<T>、

  從 .NET 8 開始 ，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，但有些場景確實需要大塊連續數據，可以存下 40 億個字節。

  這比手寫幾萬個字段，像 string
  、

  這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。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 。但它隻藏在實現內部 。對於 byte，隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化
   ，最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T> 。但仍然不少 。對於 object
  ，

  .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
  。不需要清零的性能敏感場景，split、

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

  一個包含 20 億個 TwoBytes的數組，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖
  。這時最後一個塊隻使用 1 個字節 ，

  也就是 65,535  ，這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小 。

  BigSpan 和 BigMemory

  隻有持有存儲的類型還不夠。就可以容納四個邏輯上的 T。索引也使用 nint。ToArray、不同的是，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。公開 API 的輸入會先被驗證 ，後麵的優化也談不上。JIT
  、

  源代碼已開源在 GitHub ，排序、Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素 。