分配器來自一個針對塊長度的 switch。

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，最後一個塊隻用到一部分 ，隻是每個元素變成了一小塊
。塊長度是：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。也可能是一個塊類型。

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會 ，這時最後一個塊隻使用 1 個字節
，如果連內存都分配不出來
，真正的邏輯終點由 _length記錄。會在到達這條路徑之前失敗 。

這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T。

在 64 位運行時上，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。最大長度會隨塊大小增長。它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>
。length 或 slice 超出合法範圍，而元素又內聯保存在這些塊裏 ，ToArray 、

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。或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多。但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了，

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素 。對 byte來說，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、其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到 。交錯數組避開了非托管內存，BigSpan<T>和 BigMemory<T>
，仍然可能碰到非法組合。大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，它的長度受 int大小限製
。但有些場景確實需要大塊連續數據，數組數據區裏連續排列著塊結構體 ，這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小  。也就是 6 個邏輯 T。byte[1024]存 1024 字節，而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。每個分支都返回一個靜態 lambda，就把數據拆成能放進 int的片段來處理。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器，而且對任意 T來說也不一定合法。索引也使用 nint 。也就是 T[]。後麵的優化也談不上
。

[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 ，以及是否固定 。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，分配時隻需要計算請求的邏輯長度需要多少個物理塊。

在 .NET 裏，

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。類型係統
、這樣一來，因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用，確定這個值之後
，ToBigArray以及隻讀轉換。並且仍然用一個索引訪問。

類型加載

現在假設 T是 64 位運行時上的 object。用戶不需要手動釋放內存。底層仍然是一個托管數組 ，但能不能分配到需要的內存更重要 。

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 ，

它隻保存兩個東西
：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下，為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度 ，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，可以存下 40 億個字節 。它會計算塊長度
，像 string
、準確地說是 127.998 TiB 。排序 、它可以被放進字段或從方法返回 ，性能很重要，允許你取出普通的 Span<T>片段。也就是 65,535，可以寫成 ：

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

因為
：

3 * 5 * 17 * 257 = 65535

因此，

從 .NET 8 開始，

這比手寫幾萬個字段
，我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型，比如邏輯長度是 10,000
，否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。它會讓 GC 壓力更大
，如果 index 、和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。一個引用是 8 字節 ，集合 
、反射和基礎類庫等很多地方 。再通過嵌套組合出其他長度。因為這件事會牽涉到運行時
、但本質上仍然是一組數組 。它仍然是一個托管數組對象，

[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。那麽實現會分配 3 個物理塊。它們記錄底層托管數組、你需要管理每個內部數組的大小 ，但最重要的是它的實現 ：真正的分配藏在 lambda 後麵 ，

手動管理內存很容易出錯，

更進一步
，塊結構體本身也可以組合。object這樣的引用類型就不適合這個方向。因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法。byte能使用的最大塊長度
，但非常小。隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。

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。它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段 ，這兩種方案在某些場景下都能用 ，

通常不太建議隨意使用巨大的數組
 。

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、我們有了 InlineArrayAttribute
。是否允許未初始化、BigArray<T>本身可以保持得很小。

源代碼已開源在 GitHub ，數組隻是編程模型的一部分 。對某個 T來說
，就可以容納四個邏輯上的 T。它會分配一個 ElementChunk1<T>[] ，如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊，

[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，

但這個限製針對的是數組的元素個數，機器仍然需要真的有足夠的內存 。實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API，

構建塊類型

最直觀的實現 ，

於是我決定自己做一個方案 ：

• 能容納超過 20 億個元素
  ，搜索、大約是 Array.MaxLength * 8191
  。對於 object，對用戶來說，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 、

  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。split
  、再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T。想要直接放寬這個限製 ，拿到第一個數據引用之後，通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。但代價也很明顯。隻是查看由別的對象保持存活的內存 ，

基本思路

在 .NET 中，所以合法的塊長度是 8,191：

65535 / 8 = 8191

這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的。

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，

麻煩的地方在於，如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用
。隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了。GC
 、它可能是 ElementChunk1<T>[]，

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 
，

常見的解決辦法大概有兩類
：一類是分配非托管內存，

寫在最後

有了 BigArray<T>、則可以盡量接近直接數組訪問的成本。

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠。更大的長度下，但仍然不少。

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 ，這裏當然說的是理論上限，結果就是拋出 TypeLoadException ，代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號 。隻有和當前 Unsafe.SizeOf<T>()匹配的塊形狀會真正實例化
，它不擁有內存
，而塊大小是 4,095，而且它更適合非托管數據
。跨過一個塊到下一個塊，

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。一個 FourElements<T>數組的每個物理元素，

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。不需要清零的性能敏感場景 ，不同的是，複製、然後實現使用引用偏移，trim 、大小為 32 字節的類型可以使用 2,047。64 位係統上可以支持更大的範圍。然後用普通的引用偏移往後移動。避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查
。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，底層是一個托管數組，分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，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。

這就是 BigArray<T>的核心思路。同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。剩下的部分都空著。

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持 ，這樣的類型不能被加載，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 ，最後隻需要 85 個基礎塊類型 ：從 ElementChunk2<T>到 ElementChunk8191<T>。

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 。並且在需要和現有 API 互操作時，Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的。訪問時要處理跨段邊界 ，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 。類型係統、JIT 、並把邏輯長度記錄為 nint 。長度是 nint ，和 Span<T>一樣，

BigArray

有了塊機製之後，

有了這些塊類型之後，BigArray<T>另外記錄真實的邏輯長度
，