map は for ループより速いですか？

CPython では大差ない場合が多いですが、map(int, strs) のように組み込み関数を渡すと内包表記より僅かに速いことがあります。JavaScript でも明確な差は出にくいため、可読性で選ぶのが基本で、配列が巨大な場合のみベンチマークしましょう。

map と forEach の違いは？

map は新しい配列を返し、forEach は副作用を起こすだけで戻り値が undefined です。「変換後の配列を作る」なら map、「ログ出力や DOM 更新だけ」なら forEach を使うと意図が伝わります。途中で抜けたい場合は for...of + break を選びましょう。

map の戻り値が思った形になりません

map は元と同じ長さの配列を返します。条件で要素数を変えたいなら filter を先にかけるか、flatMap で空配列 [] を返した分を平らにできます。インデックスが必要なら map((v, i) => ...) のように第 2 引数で受け取ってください。

mmap とメモリマップトファイル

このレッスンで分かること

mmap はファイルやデバイスをプロセスの 仮想メモリ空間に貼り付ける システムコールです

一度マッピングすればファイル I/O が ポインタ操作 で済み、read/write の往復が不要になります

大規模ファイル、共有メモリ、実行ファイルのローディングまで、現代 OS が頼り切っている仕組みです

mmap とメモリマップトファイルとは

mmap とメモリマップトファイル。本レッスンでは、mmap とメモリマップトファイルの基本から実際の使いどころまでを整理し、現場で迷わず使える形に落とし込みます。

mmap の発想

通常のファイル読み書きは下記の流れになります。

read(fd, buf, n) でカーネルに依頼
カーネルがファイルからユーザーバッファ buf にコピー
ユーザー側がデータを使う

このコピーが大きなファイルでは無視できないコストになります。mmap はファイルのページを 仮想メモリページに直接マッピング することで、コピーを 1 回省きます。

#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>

int fd = open("data.bin", O_RDONLY);
size_t len = 1024 * 1024;  // 1 MB
void *p = mmap(NULL, len, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);

// ポインタ p[0], p[1], ... がそのままファイル内容を指す

p[i] にアクセスすると、その時点で ページフォルトが発生し、必要なページだけディスクから RAM に読み込まれます（遅延読み込み）。1GB ファイルでも、実際に触るのが 4KB だけならその 4KB しか読みません。

図解

diagram (will load when visible)

マッピングの種類

mmap の引数で挙動が変わります。

フラグ	意味
`MAP_SHARED`	書き込みがファイルに反映される（複数プロセスが共有可）
`MAP_PRIVATE`	書き込みは Copy-on-Write、自分の中で完結
`MAP_ANONYMOUS`	ファイルではなく、初期化済みゼロ領域を mmap（malloc の内部実装で使用）
`PROT_READ` `PROT_WRITE` `PROT_EXEC`	アクセス権

MAP_SHARED を 2 つのプロセスから同じファイルに対して行えば、共有メモリ として使えます。書き込みは即座に相手にも見えます。

具体例 (Python)

Python

import mmap, os

with open("large.bin", "r+b") as f:
    size = os.path.getsize(f.name)
    with mmap.mmap(f.fileno(), size) as mm:
        # ファイル全体を bytes のように扱える
        if mm[:4] == b"\x7fELF":
            print("This is an ELF binary")
        mm[100:104] = b"\xde\xad\xbe\xef"  # 即座にファイルに反映

mm[:4] で先頭 4 バイトを読み、mm[100:104] = ... で書き換える――まるでメモリ上の配列のように扱えます。

どこで使われているか

用途	説明
実行ファイルのロード	OS は ELF / Mach-O / PE をプロセス起動時に mmap する
共有ライブラリ	`.so` `.dylib` `.dll` も mmap で読まれ、複数プロセスで共有
データベース	SQLite、LMDB、RocksDB が mmap ベース
大規模ログ・コーパス処理	全部 read するより 100 倍速いことも
`malloc` の大きな確保	glibc は閾値超えで `mmap` を使う

トレードオフ

ランダム I/O が多い場合は逆に遅く なることがあります。ページフォルトのたびに同期的にディスクを読むため、read で先読みするより不利な場合も
mmap した領域は OS のページキャッシュと一体化 するので、ファイルが他のプロセスから書き換えられると見ているデータが変わります（一貫性に注意）
64bit でも仮想アドレス空間は無限ではない。何 TB ものファイルを全部 mmap しようとすると失敗する場合があります

よくある誤解

「mmap すれば常に速い」は誤解で、データを 1 回だけ順に読むだけなら read でも体感差は小さいです
「mmap した直後にデータが全部 RAM に乗る」も誤解で、実際は 触ったページだけ ロードされます

やってみよう

pmap <PID>（Linux）で、自分のプロセスが mmap した領域一覧が見られます。/usr/lib/libc.so.6 のような共有ライブラリが必ず含まれているはずです。実行ファイル自体も mmap されているのが分かります。

よくある質問

Q. mmap と read/write はどう使い分ける？

A. 大きなファイルをランダムアクセスしたい場合や、複数プロセスで同じファイルを共有したい場合は mmap が有利です。一方、ファイルを先頭から順番に 1 度だけ読むだけなら read の先読みと大差なく、むしろシンプルに書ける read/write の方が適切です。

Q. MAP_SHARED と MAP_PRIVATE の違いは？

A. MAP_SHARED はプロセスが書き込んだ内容がファイル本体に即座に反映され、同じファイルをマッピングした他のプロセスにも見えます。MAP_PRIVATE は Copy-on-Write で自プロセス内にのみ変更が残り、ファイルには反映されません。実行ファイルのロード時は MAP_PRIVATE が使われるため、コードページを書き換えても元ファイルは壊れません。

Q. munmap や msync は必要？

A. プロセス終了時に OS がすべてのマッピングを解放しますが、長時間動き続けるプロセスでは不要になった領域を munmap で明示的に解放しないと仮想アドレス空間を圧迫します。MAP_SHARED で書き込んだ内容をディスクに確実に反映させたい場合は msync を呼んでください。呼ばなくてもいずれカーネルがフラッシュしますが、タイミングは保証されません。

次のレッスン

次は ガベージコレクション概要 で、不要になったメモリを自動で回収する仕組みを学びます。

事前確認 — 進む前に次の 3 つができることを確認しましょう。

mmap の要点を自分の言葉で説明できる
このレッスンの最小コード (または操作手順) を見ずに書ける
練習問題やクイズで間違えた箇所を読み直して理解した

理解度チェック (30 秒)

Q. mmap とは何か、1 文で説明してください。

この章のポイント

A. 本文の「このレッスンで分かること」または冒頭の説明文を見直し、自分の言葉で要約できれば OK。詰まったら本レッスンの最初の H2 セクションを読み返してみましょう。

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