mmap --- Memory-mapped file support

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Availability: not Emscripten, not WASI.

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メモリにマップされたファイルオブジェクトは、 bytearray と ファイルオブジェクト の両方のように振舞います。しかし通常の文字列オブジェクトとは異なり、これらは可変です。 bytearray が期待されるほとんどの場所で mmap オブジェクトを利用できます。例えば、メモリマップファイルを探索するために re モジュールを使うことができます。それらは可変なので、 obj[index] = 97 のように文字を変換できますし、スライスを使うことで obj[i1:i2] = b'...' のように部分文字列を変換することができます。現在のファイル位置をデータの始めとする読込みや書込み、ファイルの異なる位置へ seek() することもできます。

メモリマップドファイルは Unix と Windows で異なる mmap コンストラクタで生成されます。どちらの場合も、更新用に開かれたファイル記述子を渡さなければなりません。既存の Python ファイルオブジェクトをマップしたければ、 fileno() メソッドを使って fileno パラメータの正しい値を取得してください。そうでなければ、 os.open() 関数を使ってファイルを開けます。この関数はファイルディスクリプタを直接返します(処理が終わったら、やはりファイルを閉じる必要があります)。

注釈

書き込み可能でバッファされたファイルへのメモリマップファイルを作りたいのであれば、まず最初にファイルの flush() を呼び出すべきです。これはバッファへのローカルな修正がマッピングで実際に利用可能になることを保障するために必要です。

Unix バージョンと Windows バージョンのどちらのコンストラクタについても、オプションのキーワード・パラメータとして access を指定できます。 access は4つの値の内の1つを受け入れます。 ACCESS_READ は読み出し専用、 ACCESS_WRITE は書き込み可能、 ACCESS_COPY はコピーした上での書き込み、ACCESS_DEFAULT は prot に従います。 access は Unix と Windows の両方で使用することができます。 access が指定されない場合、 Windows の mmap は書き込み可能マップを返します。 3つのアクセス型すべてに対する初期メモリ値は、指定されたファイルから得られます。 ACCESS_READ 型のメモリマップに対して書き込むと TypeError 例外を送出します。 ACCESS_WRITE 型のメモリマップへの書き込みはメモリと元のファイルの両方に影響を与えます。 ACCESS_COPY 型のメモリマップへの書き込みはメモリに影響を与えますが、元のファイルを更新することはありません。

バージョン 3.7 で変更: 定数 ACCESS_DEFAULT が追加されました。

無名メモリ(anonymous memory)にマップするためには fileno として -1 を渡し、length を与えてください。

class mmap.mmap(fileno, length, tagname=None, access=ACCESS_DEFAULT[, offset])

(Windows バージョン) ファイルハンドル fileno によって指定されたファイルから length バイトをマップして、 mmap オブジェクトを生成します。 length が現在のファイルサイズより大きな場合、ファイルサイズは length を含む大きさにまで拡張されます。 length が 0 の場合、マップの最大の長さは現在のファイルサイズになります。ただし、ファイル自体が空のときは Windows が例外を送出します (Windows では空のマップを作成することができません)。

tagname は、 None 以外で指定された場合、マップのタグ名を与える文字列となります。 Windows は同じファイルに対する様々なマップを持つことを可能にします。既存のタグの名前を指定すればそのタグがオープンされ、そうでなければこの名前の新しいタグが作成されます。もしこのパラメータを省略したり None を与えたりしたならば、マップは名前なしで作成されます。 "tagname" パラメータの使用の回避は、あなたのコードを Unix と Windows の間で移植可能にしておくのを助けてくれるでしょう。

offset は非負整数のオフセットとして指定できます。mmap の参照はファイルの先頭からのオフセットに相対的になります。offset のデフォルトは 0 です。offset は ALLOCATIONGRANULARITY の倍数でなければなりません。

引数 fileno, length, access, offset 付きで 監査イベント mmap.__new__ を送出します。

class mmap.mmap(fileno, length, flags=MAP_SHARED, prot=PROT_WRITE|PROT_READ, access=ACCESS_DEFAULT[, offset])

(Unix バージョン) ファイルディスクリプタ fileno で指定されたファイルから length バイトをマップし、mmap オブジェクトを返します。length が 0 の場合、マップの最大の長さは mmap が呼ばれた時点でのファイルサイズになります。

flags specifies the nature of the mapping. MAP_PRIVATE creates a private copy-on-write mapping, so changes to the contents of the mmap object will be private to this process, and MAP_SHARED creates a mapping that's shared with all other processes mapping the same areas of the file. The default value is MAP_SHARED. Some systems have additional possible flags with the full list specified in MAP_* constants.

prot が指定された場合、希望のメモリ保護を与えます。 2つの最も有用な値は、 PROT_READ と PROT_WRITE です。これは、読込み可能または書込み可能を指定するものです。 prot のデフォルトは PROT_READ | PROT_WRITE です。

access はオプションのキーワード・パラメータとして、 flags と prot の代わりに指定してもかまいません。 flags, prot と access の両方を指定することは間違っています。このパラメータの使用法についての情報は、先に述べた access の記述を参照してください。

offset may be specified as a non-negative integer offset. mmap references will be relative to the offset from the beginning of the file. offset defaults to 0. offset must be a multiple of ALLOCATIONGRANULARITY which is equal to PAGESIZE on Unix systems.

macOS において、作成された memory mapping の正当性を確実にするために fileno で指定されたファイルディスクリプタは内部で自動的に物理的なストレージ (physical backing store) と同期されます。

この例は mmap の簡潔な使い方を示すものです:

import mmap

# write a simple example file
with open("hello.txt", "wb") as f:
    f.write(b"Hello Python!\n")

with open("hello.txt", "r+b") as f:
    # memory-map the file, size 0 means whole file
    mm = mmap.mmap(f.fileno(), 0)
    # read content via standard file methods
    print(mm.readline())  # prints b"Hello Python!\n"
    # read content via slice notation
    print(mm[:5])  # prints b"Hello"
    # update content using slice notation;
    # note that new content must have same size
    mm[6:] = b" world!\n"
    # ... and read again using standard file methods
    mm.seek(0)
    print(mm.readline())  # prints b"Hello  world!\n"
    # close the map
    mm.close()

mmap は with 文の中でコンテキストマネージャとしても使えます:

import mmap

with mmap.mmap(-1, 13) as mm:
    mm.write(b"Hello world!")

バージョン 3.2 で追加: コンテキストマネージャのサポート。

次の例では無名マップを作り親プロセスと子プロセスの間でデータのやりとりをしてみせます:

import mmap
import os

mm = mmap.mmap(-1, 13)
mm.write(b"Hello world!")

pid = os.fork()

if pid == 0:  # In a child process
    mm.seek(0)
    print(mm.readline())

    mm.close()

引数 fileno, length, access, offset 付きで 監査イベント mmap.__new__ を送出します。

メモリマップファイルオブジェクトは以下のメソッドをサポートしています:

close()

メモリマップファイルを閉じます。この呼出しの後にオブジェクトの他のメソッドの呼出すことは、 ValueError 例外の送出を引き起こします。このメソッドは開いたファイルのクローズはしません。

closed

ファイルが閉じている場合 True となります。

バージョン 3.2 で追加.

find(sub[, start[, end]])

オブジェクト内の [start, end] の範囲に含まれている部分シーケンス sub が見つかった場所の最も小さいインデックスを返します。オプションの引数 start と end はスライスに使われるときのように解釈されます。失敗したときには -1 を返します。

バージョン 3.5 で変更: 書き込み可能な bytes-like object を使用できるようになりました。

flush([offset[, size]])

Flushes changes made to the in-memory copy of a file back to disk. Without use of this call there is no guarantee that changes are written back before the object is destroyed. If offset and size are specified, only changes to the given range of bytes will be flushed to disk; otherwise, the whole extent of the mapping is flushed. offset must be a multiple of the PAGESIZE or ALLOCATIONGRANULARITY.

None が返されたら成功を意味します。呼び出しが失敗すると例外が送出されます。

バージョン 3.8 で変更: Previously, a nonzero value was returned on success; zero was returned on error under Windows. A zero value was returned on success; an exception was raised on error under Unix.

madvise(option[, start[, length]])

Send advice option to the kernel about the memory region beginning at start and extending length bytes. option must be one of the MADV_* constants available on the system. If start and length are omitted, the entire mapping is spanned. On some systems (including Linux), start must be a multiple of the PAGESIZE.

Availability: Systems with the madvise() system call.

バージョン 3.8 で追加.

move(dest, src, count)

オフセット src から始まる count バイトをインデックス dest の位置へコピーします。もし mmap が ACCESS_READ で作成されていた場合、 TypeError 例外を発生させます。

read([n])

現在のファイル位置からの最大 n バイトを含む bytes を返します。引数が省略されるか、 None もしくは負の値が指定された場合、現在のファイル位置からマップ終端までの全てのバイト列を返します。ファイル位置は返されたバイト列の直後を指すように更新されます。

バージョン 3.3 で変更: 引数が省略可能になり、 None も受け付けるようになりました。

read_byte()

現在のファイル位置のバイトを整数値として返し、ファイル位置を 1 進めます。

readline()

Returns a single line, starting at the current file position and up to the next newline. The file position is updated to point after the bytes that were returned.

resize(newsize)

Resizes the map and the underlying file, if any. If the mmap was created with ACCESS_READ or ACCESS_COPY, resizing the map will raise a TypeError exception.

On Windows: Resizing the map will raise an OSError if there are other maps against the same named file. Resizing an anonymous map (ie against the pagefile) will silently create a new map with the original data copied over up to the length of the new size.

バージョン 3.11 で変更: Correctly fails if attempting to resize when another map is held Allows resize against an anonymous map on Windows

rfind(sub[, start[, end]])

オブジェクト内の [start, end] の範囲に含まれている部分シーケンス sub が見つかった場所の最も大きいインデックスを返します。オプションの引数 start と end はスライスに使われるときのように解釈されます。失敗したときには -1 を返します。

バージョン 3.5 で変更: 書き込み可能な bytes-like object を使用できるようになりました。

seek(pos[, whence])

ファイルの現在位置をセットします。 whence 引数はオプションであり、デフォルトは os.SEEK_SET つまり 0 (絶対位置)です。その他の値として、 os.SEEK_CUR つまり 1 (現在位置からの相対位置)と os.SEEK_END つまり 2 (ファイルの終わりからの相対位置)があります。

size()

ファイルの長さを返します。メモリマップ領域のサイズより大きいかもしれません。

tell()

ファイルポインタの現在位置を返します。

write(bytes)

メモリ内のファイルポイントの現在位置に bytes のバイト列を書き込み、書き込まれたバイト数を返します(もし書き込みが失敗したら ValueError が送出されるため、len(bytes) より少なくなりません)。ファイル位置はバイト列が書き込まれた位置に更新されます。もしmmapが ACCESS_READ とともに作成されていた場合は、書き込みは TypeError 例外を送出するでしょう。

バージョン 3.5 で変更: 書き込み可能な bytes-like object を使用できるようになりました。

バージョン 3.6 で変更: 書きこまれたバイト数を返すようになりました。

write_byte(byte)

メモリ内のファイル・ポインタの現在位置に整数 byte を書き込みます。ファイル位置は 1 だけ進みます。もし mmap が ACCESS_READ で作成されていた場合、書き込み時に TypeError 例外を発生させるでしょう。

MADV_* 定数

mmap.MADV_NORMAL

mmap.MADV_RANDOM

mmap.MADV_SEQUENTIAL

mmap.MADV_WILLNEED

mmap.MADV_DONTNEED

mmap.MADV_REMOVE

mmap.MADV_DONTFORK

mmap.MADV_DOFORK

mmap.MADV_HWPOISON

mmap.MADV_MERGEABLE

mmap.MADV_UNMERGEABLE

mmap.MADV_SOFT_OFFLINE

mmap.MADV_HUGEPAGE

mmap.MADV_NOHUGEPAGE

mmap.MADV_DONTDUMP

mmap.MADV_DODUMP

mmap.MADV_FREE

mmap.MADV_NOSYNC

mmap.MADV_AUTOSYNC

mmap.MADV_NOCORE

mmap.MADV_CORE

mmap.MADV_PROTECT

mmap.MADV_FREE_REUSABLE

mmap.MADV_FREE_REUSE

These options can be passed to mmap.madvise(). Not every option will be present on every system.

Availability: Systems with the madvise() system call.

バージョン 3.8 で追加.

MAP_* 定数

mmap.MAP_SHARED

mmap.MAP_PRIVATE

mmap.MAP_DENYWRITE

mmap.MAP_EXECUTABLE

mmap.MAP_ANON

mmap.MAP_ANONYMOUS

mmap.MAP_POPULATE

mmap.MAP_STACK

These are the various flags that can be passed to mmap.mmap(). Note that some options might not be present on some systems.

バージョン 3.10 で変更: Added MAP_POPULATE constant.

バージョン 3.11 で追加: Added MAP_STACK constant.