C#能否自定义类数组的变量集合？数组是否具特殊性？

我一直以为C#里的数组和其他集合并没区别，只是个可变但固定大小的集合。但深入研究后发现，数组本质完全不同——它是变量的集合，而非值的集合。看下面的代码示例：

var array = new MyStruct[] { new MyStruct() };
var list = new List<MyStruct> { new MyStruct() };

array[0].Value = 1; // 合法，直接修改数组中元素的成员
list[0].Value = 2; // 非法，编译报错：无法修改返回值，因为它不是变量

var listElement = list[0];
listElement.Value = 3; // 合法，但只是修改了副本，原List中的元素不受影响

struct MyStruct // 可变结构体
{
    public int Value;
}

基于这个现象，我有两个技术问题：

1. 能不能在C#中编写自定义集合，模拟数组的行为——作为变量的集合而非值的集合？
2. 如果无法实现，是不是意味着数组在这个特性上有特殊性，和其他所有集合本质不同？

问题1：可以实现，但依赖C#的ref返回特性 #

从C# 7.0开始，支持ref返回值的索引器，借助这个特性可以自定义出类似数组行为的集合。比如我们可以写一个RefList<T>，让它的索引器返回ref T，这样就能直接修改值类型元素的成员：

public class RefList<T> where T : struct
{
    private T[] _innerArray;
    public int Count { get; private set; }

    public RefList(int capacity = 4)
    {
        _innerArray = new T[capacity];
        Count = 0;
    }

    public void Add(T item)
    {
        if (Count == _innerArray.Length)
            Array.Resize(ref _innerArray, _innerArray.Length * 2);
        _innerArray[Count] = item;
        Count++;
    }

    // 返回ref T的索引器
    public ref T this[int index]
    {
        get
        {
            if (index < 0 || index >= Count)
                throw new IndexOutOfRangeException();
            return ref _innerArray[index];
        }
    }
}

使用这个集合时，就能像数组一样直接修改值类型成员：

var refList = new RefList<MyStruct>();
refList.Add(new MyStruct());
refList[0].Value = 4; // 合法，直接修改集合中元素的成员

不过这种实现有几个限制：

• 仅适用于值类型（引用类型本身就是引用，修改成员不需要ref返回）
• 索引器的ref返回不能用于部分场景，比如迭代器中，也不能直接赋值给非ref变量（除非用ref var声明）

问题2：数组确实有CLR层面的特殊性 #

数组的这种“直接修改值类型成员”的行为，是CLR原生支持的特殊特性——哪怕在C# 7.0还没引入ref返回的时期，数组的索引器就已经允许这种操作。这是因为数组在CLR中是一种特殊类型，它的索引访问直接对应内存地址的引用，而非返回值的副本。

而自定义集合只能通过C#的ref返回语法模拟这种行为，本质是借助语言特性复刻CLR对数组的原生支持。所以从底层实现来看，数组在这个特性上确实和普通集合有本质区别——它是CLR直接优化的特殊类型，普通集合则需要依赖语言特性来达到类似效果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者scharnyw