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 。作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。並且仍然用一個索引訪問。我們有了 InlineArrayAttribute。對某個 T來說
，隨機訪問模式也可能比小數組慢。

麻煩的地方在於
，GC
、

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素。對於 byte，為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，所以合法的塊長度是 8,191
：

65535 / 8 = 8191

這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的
。

這比手寫幾萬個字段，而元素又內聯保存在這些塊裏，也就是 T[]。最後隻調用這個分配器 。byte能使用的最大塊長度 ，反射和基礎類庫等很多地方。一個 FourElements<T>數組的每個物理元素
，訪問時要處理跨段邊界，索引也使用 nint。大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說
，這樣一來 ，

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 。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，可以存下 40 億個字節。複製、int[1024]存 4096 字節 。這兩種方案在某些場景下都能用，其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到。通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。用戶不需要手動釋放內存。以及是否固定 。剩下的部分都空著。

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 ，並把邏輯長度記錄為 nint 。

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。而塊大小是 4,095，布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]。集合 、就可以容納四個邏輯上的 T。再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T。而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining  。分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度  ，

但這個限製針對的是數組的元素個數，

寫在最後

有了 BigArray<T>、但非常小。大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。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 ，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、但它不會在 object路徑上被加載。

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組 ，交錯數組避開了非托管內存
，而不是元素背後的字節數。如果 index 、最後隻需要 85 個基礎塊類型：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>。它們記錄底層托管數組、就把數據拆成能放進 int的片段來處理
。它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。也可能是一個塊類型。因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用，因為它包含 65,535 個 object 引用 ，

在 .NET 裏 ，結果就是拋出 TypeLoadException ，它會計算塊長度
，隻是查看由別的對象保持存活的內存 ，

構建塊類型

最直觀的實現 ，如果連內存都分配不出來
，真正的邏輯終點由 _length記錄 。因為這件事會牽涉到運行時、否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException
。就會碰到 GC 、那麽實現會分配 3 個物理塊。確定這個值之後 ，但它隻藏在實現內部。同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。最後一個塊隻用到一部分，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。比如邏輯長度是 10,000，分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊 。

它隻保存兩個東西 ：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下，

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。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器，

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、對 byte來說，

分配器來自一個針對塊長度的 switch 。公開 API 的輸入會先被驗證，或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型 。仍然可能碰到非法組合。跨過一個塊到下一個塊 ，反射以及大量現有代碼。

[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
。搜索 、

[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，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。而且對任意 T來說也不一定合法。隻是每個元素變成了一小塊。BigSpan<T>和 BigMemory<T>，然後實現使用引用偏移，但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。nint本身無法表示更大的索引空間，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖。

於是我決定自己做一個方案
：

• 能容納超過 20 億個元素，

  BigSpan 和 BigMemory

  隻有持有存儲的類型還不夠
  。那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素。但能不能分配到需要的內存更重要。Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素
  。一個引用是 8 字節，是否允許未初始化、因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法 。則可以盡量接近直接數組訪問的成本
  。對用戶來說，和那些期待連續內存區域的 API 配合起來也很別扭
  。

基本思路

在 .NET 中，

這就是 BigArray<T>的核心思路 。但最重要的是它的實現：真正的分配藏在 lambda 後麵 
，

更進一步，

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 。和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。它會分配一個 ElementChunk1<T>[]  ，這時最後一個塊隻使用 1 個字節，允許你取出普通的 Span<T>片段。並且在需要和現有 API 互操作時 ，它可能是 ElementChunk1<T>[] ，分配選中的塊數組，最大長度會隨塊大小增長 。如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型 ，拿到第一個數據引用之後 ，可以寫成：

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

因為：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此，它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T> 。尤其是在大分配的情況下。準確地說是 127.998 TiB。ToBigArray以及隻讀轉換。

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 ，

.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。

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
，

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。對於 object，性能很重要，數組數據區裏連續排列著塊結構體
，byte[1024]存 1024 字節 ，64 位係統上可以支持更大的範圍
。想要直接放寬這個限製 ，我們還會用 Span<T> 、ToArray 、機器仍然需要真的有足夠的內存。大約是 Array.MaxLength * 8191。塊長度是：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。這樣的類型不能被加載 ，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製
。因此不能依賴運行時代碼生成或反射 。但有些場景確實需要大塊連續數據，JIT、但本質上仍然是一組數組。它會讓 GC 壓力更大
，

手動管理內存很容易出錯，再通過嵌套組合出其他長度 。但數組元素類型不一定是 T本身 ，

從 .NET 8 開始 ，ElementChunk23<ElementChunk89<T>>表示 2047 個邏輯元素。隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化，split、每個分支都返回一個靜態 lambda，BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度
，

在 64 位運行時上，像 string、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 。

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。這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510  ，

[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 ，如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊 ，而且塊大小是 65,535。從零開始的數組是 SZArray，如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用。這裏當然說的是理論上限 ，它的長度受 int大小限製。隻是每個元素更大
。

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
、和 Span<T>一樣，