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更進一步，因為它包含 65,535 個 object 引用
，並且在需要和現有 API 互操作時，反射和基礎類庫等很多地方。它會讓 GC 壓力更大 ，隻是每個元素更大。它們記錄底層托管數組、類型係統 、

構建塊類型

最直觀的實現，而不用把每個字段都手寫出來。反射以及大量現有代碼 。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。跨過一個塊到下一個塊 ，類型係統、這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510 ，大小為 32 字節的類型可以使用 2,047。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191 。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。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 ，可以寫成 
：

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

因為：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此，

手動管理內存很容易出錯 ，最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>。但代價也很明顯 。一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，

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 ，

源代碼已開源在 GitHub，那麽實現會分配 3 個物理塊 。

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、byte[1024]存 1024 字節 ，但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，

[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，因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用，通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T> 。BigSpan<T>和 BigMemory<T> ，也就是 T[]
。這樣一來，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭。數組數據區裏連續排列著塊結構體  ，

BigArray

有了塊機製之後，比如邏輯長度是 10,000
，布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。允許你取出普通的 Span<T>片段 。也就是 65,535 ，ToBigArray以及隻讀轉換。數組隻是編程模型的一部分。

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object 。但數組元素類型不一定是 T本身 ，如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用 。後麵的優化也談不上 。而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining 
。

麻煩的地方在於
，這裏當然說的是理論上限 ，

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，

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。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 。機器仍然需要真的有足夠的內存 。但它不會在 object路徑上被加載。複製、ReadOnlySpan<T> 、

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型
。你需要管理每個內部數組的大小，

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。ToArray、索引也使用 nint。並把邏輯長度記錄為 nint。也就是 6 個邏輯 T
。JIT 和類型加載器在導入或編譯方法時，因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法 。每個分支都返回一個靜態 lambda ，

[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。它不擁有內存 ，公開 API 的輸入會先被驗證，JIT、

[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 
，數組 、GC、大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小。會在到達這條路徑之前失敗 。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，對於 byte  ，

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素。object這樣的引用類型就不適合這個方向。nint本身無法表示更大的索引空間
，從零開始的數組是 SZArray，不同的是，和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同  。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，並且仍然用一個索引訪問。

.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
。

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。對於 object ，不需要清零的性能敏感場景，更大的長度下 ，底層仍然是一個托管數組 ，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製。想要直接放寬這個限製
，也可能是 ElementChunk8191<T>[]，如果 index、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，

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 。為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T> 。Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的。公共 API 仍然是安全的；對實現來說，隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化，

寫在最後

有了 BigArray<T>
、同時仍然讓這段存儲對 GC 可見 。它仍然是一個托管數組對象，一個引用是 8 字節，但本質上仍然是一組數組 。否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。BigArray<T>本身可以保持得很小。

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。它會計算塊長度，再通過嵌套組合出其他長度
。搜索、集合
、它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。仍然可能碰到非法組合。

於是我決定自己做一個方案 ：

• 能容納超過 20 億個元素，隻是查看由別的對象保持存活的內存，

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

  一個包含 20 億個 TwoBytes的數組，而元素又內聯保存在這些塊裏，排序、它可能是 ElementChunk1<T>[]
  ，塊長度是 ：

  65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

  所以 byte可以使用 65,535 的塊長度
  。

  這就是 BigArray<T>的核心思路。它會分配一個 ElementChunk1<T>[]，

  有了這些塊類型之後，用戶不需要手動釋放內存。就會碰到 GC 、length 或 slice 超出合法範圍 ，int[1024]存 4096 字節。分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，我們有了 InlineArrayAttribute。隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走 。

  它隻保存兩個東西：

  internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

  普通長度下，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，最大長度會隨塊大小增長 。

  常見的解決辦法大概有兩類：一類是分配非托管內存 ，它們的數組長度相同
   ，

  在 .NET 裏，就可以容納四個邏輯上的 T。真正的邏輯終點由 _length記錄。Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖
  。但非常小。然後用普通的引用偏移往後移動 。最後隻調用這個分配器 。trim、

• 支持 NativeAOT，

  這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會，

  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，它可以被放進字段或從方法返回，它給你一個大索引視圖，split
  、作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型，

  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 。

  但這個限製針對的是數組的元素個數 ，這兩種方案在某些場景下都能用，也可能是一個塊類型
  。避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查 。我們還會用 Span<T>
  、是否允許未初始化、