分配器來自一個針對塊長度的 switch。JIT
、但本質上仍然是一組數組 。並且仍然用一個索引訪問 。避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查 。nint本身無法表示更大的索引空間 ，索引也使用 nint。底層是一個托管數組，對某個 T來說 ，但它不會在 object路徑上被加載。不需要清零的性能敏感場景 ，最後隻調用這個分配器。它們的 Span屬性會生成 BigSpan<T>或 BigReadOnlySpan<T>。允許你取出普通的 Span<T>片段 。

.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。如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊，如果一個方法裏引用了很多已經構造好的泛型數組類型 
，

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。

寫在最後

有了 BigArray<T>、因為 JIT 隻會編譯實際創建出來的 lambda 背後的方法。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，split、訪問時要處理跨段邊界
，這兩種方案在某些場景下都能用，

在 .NET 裏 ，但非常小 。也就是 65,535
，後麵的優化也談不上  。則可以盡量接近直接數組訪問的成本 。準確地說是 127.998 TiB
。最大長度會隨塊大小增長
。或者是 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<T>>>>[]這樣的組合塊類型。ReadOnlySpan<T>、大小為 8 字節的類型可以使用 8,191。塊長度是：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度。GC、它不擁有內存，用戶不需要手動釋放內存。類型係統 、object這樣的引用類型就不適合這個方向
。更大的長度下 ，byte[1024]存 1024 字節，因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用 ，它可以防止未選中的塊數組類型被提前加載。就把數據拆成能放進 int的片段來處理
。反射以及大量現有代碼。而不用把每個字段都手寫出來
。長度是 nint ，這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510 ，像 string 、

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 。普通 .NET 代碼裏，尤其是在大分配的情況下 。底層仍然是一個托管數組，會在到達這條路徑之前失敗。對用戶來說 ，而元素又內聯保存在這些塊裏 ，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。也可能是一個塊類型。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、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
、由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，

[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，是否允許未初始化、否則運行時在創建數組時會拋出 TypeLoadException。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。如果連內存都分配不出來，然後實現使用引用偏移，

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
、

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。而塊大小是 4,095 ，

這比手寫幾萬個字段，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製。

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，JIT 、也就是 T[] 。並把邏輯長度記錄為 nint。但有些場景確實需要大塊連續數據 ，同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號 。但仍然不少 。因為它包含 65,535 個 object 引用，實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API，Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素。ToArray、隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了 。我們有了 InlineArrayAttribute 
。而且塊大小是 65,535。隻是每個元素更大。而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。而且對任意 T來說也不一定合法。

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 。

有了這些塊類型之後 ，就可以容納四個邏輯上的 T。每個分支都返回一個靜態 lambda，隻是查看由別的對象保持存活的內存，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
。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。我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型，大小為 32 字節的類型可以使用 2,047。分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，

[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，和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。確定這個值之後 ，因為這件事會牽涉到運行時、它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段 ，一個 FourElements<T>數組的每個物理元素 ，這時最後一個塊隻使用 1 個字節，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。對於 byte ，也可能是 ElementChunk8191<T>[]
，拿到第一個數據引用之後 ，仍然可能碰到非法組合。

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。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 ，但能不能分配到需要的內存更重要 。它仍然是一個托管數組對象，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 ，通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。

BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素。它可能是 ElementChunk1<T>[]，如果 index、

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，並且在需要和現有 API 互操作時 ，它給你一個大索引視圖 ，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節 。所以合法的塊長度是 8,191 ：

65535 / 8 = 8191

這意味著 ElementChunk8191<object>是合法的 。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 ，結果就是拋出 TypeLoadException，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，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。

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 。

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，

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間
？答案是會 ，它會計算塊長度 ，