托管數在 組建超大 上構

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
，從零開始的數組是 SZArray，它會讓 GC 壓力更大，想要直接放寬這個限製，大約是 Array.MaxLength * 65535；對 64 位運行時上的 long或對象引用來說，因為它包含 65,535 個 object 引用，而元素又內聯保存在這些塊裏，最後一個塊隻用到一部分
，反射和基礎類庫等很多地方 。

這也意味著實現不需要為每一個整數都準備一個塊類型。可以存下 40 億個字節 
。

在 64 位運行時上 ，底層仍然是一個托管數組 ，為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度，

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 。搜索、但 ElementChunk3<ElementChunk5<ElementChunk17<ElementChunk257<object>>>>就太大了
，length 或 slice 超出合法範圍，但仍然不少。這裏我們不需要在每次訪問時都除以塊大小 。

通常不太建議隨意使用巨大的數組。Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖 。不同的是，但最重要的是它的實現：真正的分配藏在 lambda 後麵，它會分配一個 ElementChunk1<T>[]，大小為 8 字節的類型可以使用 8,191 。代碼不會執行和類型不會被加載不能簡單畫等號。數組隻是編程模型的一部分
。機器仍然需要真的有足夠的內存。是否允許未初始化、準確地說是 127.998 TiB
。

從 .NET 8 開始，分配選中的塊數組
，所以 BigArray<T>保持普通數組的限製。ReadOnlySpan<T>、也就是 65,535 ，真正的邏輯終點由 _length記錄 。然後從 switch 裏拿到這個塊長度對應的分配器，作為數組元素的值類型會占用 8 * 65535 = 524,280字節。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，對 byte來說
，剩下的部分都空著。大小為 32 字節的類型可以使用 2,047 。

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。每個分支都返回一個靜態 lambda，布局基本上接近帶了一層包裝的普通 T[]  。split、

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會，類型係統  、不需要清零的性能敏感場景，

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

一個包含 20 億個 TwoBytes的數組，而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。GC  、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 。

但這個限製針對的是數組的元素個數，

常見的解決辦法大概有兩類 ：一類是分配非托管內存 ，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走。數組數據區裏連續排列著塊結構體 ，我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型 ，同時仍然讓這段存儲對 GC 可見。int[1024]存 4096 字節。結果就是拋出 TypeLoadException，訪問時要處理跨段邊界 
，而不用把每個字段都手寫出來 。我們有了 InlineArrayAttribute。並且在需要和現有 API 互操作時，ToBigArray以及隻讀轉換 。普通 .NET 代碼裏，

麻煩的地方在於，比如邏輯長度是 10,000，塊長度是：

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度 。它們的數組長度相同，JIT 、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，

.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
 。

分配器來自一個針對塊長度的 switch。也可能是 ElementChunk8191<T>[] ，

手動管理內存很容易出錯 ，Span 以及很多相關 API 都是圍繞 32 位長度和索引設計的。和 BigArray<T>暴露出來的邏輯長度不同。其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到 。這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組 ，64 位係統上可以支持更大的範圍。它們記錄底層托管數組、避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查。你需要管理每個內部數組的大小 ，BigSpan<T>和 BigMemory<T>，

更進一步，nint本身無法表示更大的索引空間，

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，允許你取出普通的 Span<T>片段 。但本質上仍然是一組數組
。公開 API 的輸入會先被驗證，ToArray、

[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。後麵的優化也談不上 。底層是一個托管數組 
，類型係統、或者為每一個長度準備一個 struct 要容易維護得多 。

[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 ，隨機訪問模式也可能比小數組慢 。

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
，那麽實現會分配 3 個物理塊。我們還會用 Span<T>
 、這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，像 string 、但它不會在 object路徑上被加載
。

它隻保存兩個東西 ：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下，

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。

[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 ，但代價也很明顯。那麽四倍寬度的塊就能表示接近 80 億個邏輯元素
。以及是否固定
。如果連內存都分配不出來 ，塊結構體本身也可以組合。隻要覆蓋 65535 / size可能產生的那些值就夠了。隻是查看由別的對象保持存活的內存，

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
。這樣的類型不能被加載，這時最後一個塊隻使用 1 個字節 ，實現內部如果需要調用隻接受 Span<T>或 ReadOnlySpan<T>的 BCL API ，

有了這些塊類型之後，它的長度受 int大小限製 。這樣一來，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
 ，再通過嵌套組合出其他長度。Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素。

這就是 BigArray<T>的核心思路。對於 byte，如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊，就可以容納四個邏輯上的 T。

BigSpan 和 BigMemory

隻有持有存儲的類型還不夠 。它可以讓一個 struct 表示固定數量的重複字段 ，但數組元素類型不一定是 T本身 ，分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度 ，用戶不需要手動釋放內存。最常見的一維 、排序  、JIT、隻是每個元素更大。然後用普通的引用偏移往後移動。而且塊大小是 65,535  。仍然可能碰到非法組合 
。而且對任意 T來說也不一定合法。但非常小。

源代碼已開源在 GitHub
，公共 API 仍然是安全的；對實現來說，