为什么在C#中允许使用“long”作为数组长度？

Question

我想尝试分配一个大小为 4 亿字节的数组，这是我的 C# 代码：

long size = 4 * 1000;
size *= 1000;
size *= 1000;
byte[] array = new byte[size];

这段代码在包含new的行中出现System.OverflowException错误。原来Length返回的是int，所以数组长度也受到了int可存储的限制。

那么为什么没有编译时错误，而使用long作为分配数组元素的数量却是允许的呢？

- sharptooth

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Array.CreateInstance()方法会显示更有意义的错误信息："不支持大于2GB的数组。" - Bradley Smith

所以你正在分配3.7 GB的内存。你的机器上安装了多少RAM？ :D - konqi

JoSo，物理内存的数量在这里并不重要。 - Joey

@Joso：这是一个64位进程，所以由于分页技术的支持，如果有足够的磁盘空间，它可以分配3.7 ih。 - sharptooth

即使是分页也有其限制。假设有1024 MB的物理内存，Windows通常会将分页文件限制为1536 MB。结合起来，您可以分配2560 MB的内存。由于Windows将上限页文件大小设置为物理内存的1.5倍，因此我会说物理内存可能不是限制因素，但它确实是一个因素。 - konqi

JoSo，（a）理智的人不会在只有1 GiB内存的情况下使用64位Windows；（b）如今内存非常便宜，因此少于8 GiB的内存几乎没有意义；（c）你看过答案了吗？问题完全是其他方面的原因。 - Joey

Answer 1

这是因为规范在第7.6.10.4节中有所说明：

表达式列表中的每个表达式必须是类型为int，uint，long或ulong，或者可以隐式转换为其中一个或多个类型。

这很可能是为了更容易地允许创建大于2 GiB的数组，尽管它们目前不受支持(但一旦CLR进行此类更改，就不需要语言更改)。然而Mono支持这个功能，.NET 4.5显然也将允许更大的数组。

顺便提一下关于数组长度是int的问题：还有一个返回long的LongLength。这在.NET 1.1中就有了，并且很可能是一种未来的预防性变化。

- Joey

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+1 对于4.5的东西，你说得很好，但愿我永远不会在我们的应用程序中看到它被启用... - Adam Houldsworth

看起来即使进行了4.5的更改，问题中的代码仍将失败，因为它说：“任何单个维度中的最大索引为2,147,483,591（0x7FFFFFC7）适用于字节数组和单字节结构的数组，以及2,146,435,071（0X7FEFFFFF）适用于其他类型。” - Eren Ersönmez

确实。你可以将其变成多维数组来解决这个问题。但那也很糟糕。 - Joey

@ErenErsönmez 你写道“它说……”，它在哪里说的？ - Mishax

@Mishax：在我回答中包含的第二个链接中。 - Joey

Answer 2

为什么允许使用long作为数组长度？

答案是：在.NET中，long代表Int64。

根据规范，数组的索引可以是Int64。

第二个问题：为什么会显示OverflowException错误？

因为任何单个对象不能分配超过2GB的内存空间。

- Md Kamruzzaman Sarker

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在提出这样的声明时（除非它们是显而易见的，例如 long 是 System.Int64 的别名），最好附上参考文献来支持它们。 - Joey

我不同意你的第二点。如果是内存不足，应该期望抛出OutOfMemoryException而不是OverflowException。根据规范，只有在长度小于零时才会引发OverflowException。 - Mishax

@Mishax：这不是内存问题，只是单个对象不能超过那么大。 - Joey

@Joey，你可能是对的，但我指的是mdkamruzzaman对OverflowException的解释。在C#语言规范中，它指出如果任何维度长度说明符小于零，则可能会引发OverflowException异常。这就是原因，也是唯一的原因。我在语言规范中找不到任何关于2GB限制的提及。这里有一些讨论：https://dev59.com/hG7Xa4cB1Zd3GeqPqX-K - Mishax

Answer 3

这是CLR的限制，单个对象不能超过2GB，包括数组： C#中的大型数组OutOfMemoryException 无论是32位还是64位操作系统都一样。尽管如此，这并不妨碍您在总量上使用更多，只是不能用于一个对象。

这是一个运行时错误，因为如果将long（或其他初始化值）保持在范围内，它就可以工作。

您可以使用所有整数类型（sbyte、char、short、int和long）初始化数组-所有编译；无符号变体也可以工作。

- Adam Houldsworth

Answer 4

在 .Net 4.5-4.6 中，有一种解决方案可以允许数组具有更大的尺寸。

<runtime>
    <gcAllowVeryLargeObjects enabled="true" />
</runtime>

请查看文档。

查看文档.

- Ardahan Kisbet

Answer 5

long是一种整型，因此可以用它来定义数组。异常的产生与使用long无关，而是由于构建一个太大的数组。

例如，以下代码可以正常运行：

long size = 20;
byte[] array = new byte[size];

- Dave Cousineau