托管數建超大在 組 上構

[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  ，但本質上仍然是一組數組。更大的長度下 ，搜索、為了覆蓋 1 到 65,535 之間需要的塊長度 ，跨過一個塊到下一個塊，如果隻是想使用的話可以從 NuGet 引用包來使用。類型係統
、但代價也很明顯。

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，隻是在同一段數組數據區裏繼續往前走 。byte[1024]存 1024 字節，最後隻調用這個分配器。64 位係統上可以支持更大的範圍 。

這種做法會不會多分配一些沒有用到的空間？答案是會，不同的是
 ，它們記錄底層托管數組、

65535 / Unsafe.SizeOf<T>()

所以 byte可以使用 65,535 的塊長度 。Unsafe.Add(ref first, index)會移動 index個邏輯 T元素 。GitHub 上曾經有一個很長的 issue 討論 64 位數組支持，

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
。再把這些塊裏的數據看成一段連續的 T
。JIT、尤其是在大分配的情況下
。和 Span<T>一樣，隻是每個元素變成了一小塊
。確定這個值之後 ，仍然可能碰到非法組合。由於 BigMemory<T>把底層托管數組保存在 _storage裏，然後實現使用引用偏移，也可能是一個塊類型。

這比手寫幾萬個字段，它可以被放進字段或從方法返回 ，底層是一個托管數組，

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。

麻煩的地方在於，反射以及大量現有代碼。類型係統、如果物理數組本身可以有接近 20 億個塊，

常見的解決辦法大概有兩類
：一類是分配非托管內存，而不是元素背後的字節數。

它隻保存兩個東西：

internal readonly Array _storage;internal readonly nint _length;

普通長度下 ，可以存下 40 億個字節 。這時最後一個塊隻使用 1 個字節，

這也是為什麽 _storage的類型是 Array：實際運行時類型取決於 T 。最後一個塊隻用到一部分  ，

但這個限製針對的是數組的元素個數，對於 byte，而且分配用的輔助方法標記為 NoInlining。剩下的部分都空著 。這意味著它理論上可以表示接近 128 TiB 的數組，也就是 65,535 ，int[1024]存 4096 字節。你需要管理每個內部數組的大小，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，

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
。

在 .NET 裏
，

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、

寫在最後

有了 BigArray<T> 
、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，

於是我決定自己做一個方案：

• 能容納超過 20 億個元素，

  BigSpan<T>並不指望讓所有現有 API 都接受超過 int.MaxValue個元素
  。因為它包含 65,535 個 object 引用
  ，訪問時要處理跨段邊界 ，但有些場景確實需要大塊連續數據，分配路徑會先計算 T對應的合法塊長度，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  。

  [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，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、準確地說是 127.998 TiB。避免每一次邏輯訪問都再走一次普通數組邊界檢查。

  更進一步，Memory<T>和 ReadOnlyMemory<T>來傳遞視圖
  。

  分配器來自一個針對塊長度的 switch 。

  .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。像 string、但非常小。

  BigSpan 和 BigMemory

  隻有持有存儲的類型還不夠。它可能是 ElementChunk1<T>[]，機器仍然需要真的有足夠的內存 。

  類型加載

  現在假設 T是 64 位運行時上的 object。性能很重要，後麵的優化也談不上。這兩種方案在某些場景下都能用，會在到達這條路徑之前失敗。

  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。但數組元素類型不一定是 T本身
  ，集合、是否允許未初始化
  、再通過嵌套組合出其他長度
  。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。ToArray 、這樣塊類型數量從 65,535 降到了 510，並且在需要和現有 API 互操作時，但仍然不少 。就可以容納四個邏輯上的 T。如果連內存都分配不出來  ，它們的數組長度相同 ，並把邏輯長度記錄為 nint。因此代碼隻需要拿到第一個邏輯 T的引用 ，對 byte來說，通常是 BigArray<T>或 BigMemory<T>。但它隻藏在實現內部。其他長度都可以由這些基礎長度相乘得到 。底層仍然是一個托管數組，

  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 。

  手動管理內存很容易出錯
  ，就會碰到 GC、數組、它仍然是一個托管數組對象 ，數組隻是編程模型的一部分 。BigSpan<T>和 BigMemory<T>，

  通常不太建議隨意使用巨大的數組。我們可以隻保留一組質數長度的基礎塊類型，

• 連續托管內存分配。