植物のミカタ

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この記事では、AD変換器を使ってアナログ値をデジタル値として読み取る方法を解説しています。AD変換器からのデータ送信には、複数のピンを使ったSPI通信という方式が使われています。SPI通信では、マスター（Raspberry Pi）とスレーブ（AD変換器）間でデータのやり取りが行われます。重要な点は、AD変換器からのデジタルデータは1本のピンではなく、SCLK、MISO、MOSI、SSの4本のピンを使ってやり取りされることです。

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記事では、そろばんがデジタルである理由をアナログとデジタルの違いを説明しながら解説しています。アナログは水銀体温計のように、値が連続的に変化し、無限に細かい値をとります。デジタルは電子体温計のように、飛び飛びの値で表現されます。そろばんは玉を1つずつ動かすことで数を表現するため、値は飛び飛びになります。そのため、そろばんはデジタルに分類されます。

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筆者はpH測定器の仕組みを理解するため、ガラス電極法について調べています。ガラス電極法は、pHガラス電極と比較電極を用い、pHガラス応答膜の内側と外側のpHの違いにより生じる起電力を測定することでpHを算出します。pHガラス応答膜の内側にはpH7の塩化カリウムが用いられ、測定したい液体に当てると、pHの差に応じて起電力が発生します。この起電力は温度によって変動するため、測定前にキャリブレーションが必要です。筆者はpH測定器をRaspberry Piに接続しようとしましたが、A/D変換が必要なため、接続は保留となっています。

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この記事では、Raspberry PiのPWM機能を使ってサーボモーターを制御する方法を解説しています。サーボモーターは、パルス幅によって回転角度を制御することができます。この記事では、GeekServo 9G Servo-Grayというサーボモーターを使用し、GPIO 12に接続して制御しています。コードでは、RPi.GPIOライブラリを使ってPWM信号を生成し、ChangeDutyCycle()関数でデューティ比を変更することで、サーボモーターの回転角度を制御しています。具体的には、デューティ比2.5%で-45度、7.25%で90度、12%で225度回転するように設定されています。

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記事では、Raspberry PiとLEDを用いて、PWM（パルス幅変調）による疑似アナログ信号の生成と、その効果について解説しています。PWMは、デジタル信号のパルス幅を調整することで、見かけ上アナログ信号のような出力を行う技術です。記事では、パルス幅を徐々に変化させることで、LEDの明るさが滑らかに変化する様子を「ホタルの光」に例えています。 具体的には、Pythonコードを用いてPWMのデューティ比を周期的に変化させることで、LEDの明るさを制御し、ホタルの点滅のような効果を実現しています。

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Fritzingというアプリを使えば、電子回路の回路図が簡単に作成できます。Raspberry Piなど、様々な電子部品がパーツとして用意されており、ドラッグ&ドロップで配置できます。標準パーツにない場合は、ネットから追加することも可能です。例えば、Raspberry Pi 4 Model Bのパーツは、フォーラムで共有されているfzpzファイルをダウンロードしてインポートすることで使用できます。

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Raspberry Piのシリアルコンソール機能を使うと、ネットワーク環境がなくても有線でRaspberry Piを操作できます。今回は、Raspberry Pi 4BとUbuntu 20.04、USB-TTLシリアルコンソールケーブルを使って接続を試みました。Raspberry Pi側でシリアルポートとコンソールを有効化し、ケーブルで接続します。Ubuntu側ではscreenコマンドを使ってシリアルコンソールに接続します。接続が確立すると、Ubuntuの端末にRaspberry Piのログイン画面が表示され、操作が可能になります。接続を終了するには、ctrl + a、kと入力します。

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この記事では、Raspberry PiとI2C接続のLCDディスプレイを使って文字列を表示する方法を解説しています。まず、Raspberry Piの設定でI2Cを有効化し、LCDのI2CモジュールをGPIOピンに接続します。接続が正しければ、「i2cdetect -y 1」コマンドでI2Cアドレスが表示されます。次に、OSOYOOのライブラリ「i2clcda.py」を使ってPythonコードを作成し、LCDに文字列を表示します。コードでは、ライブラリをインポート後、「lcd_init()」でLCDを初期化し、「lcd_string()」関数で文字列と表示位置を指定して出力します。表示されない場合は、I2Cモジュールのポテンショメータを調整してコントラストを調整する必要があります。

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仮想化は、コンピュータリソースの抽象化を通じて、物理的な特性から独立した仮想的な環境を作り出す技術です。ハードウェア仮想化は、ハイパーバイザーを用いて複数のOSを同時実行可能にします。一方、OSレベル仮想化（コンテナ技術など）は単一のOSカーネル上で隔離されたユーザー空間を提供し、軽量かつ高速な仮想環境を実現します。仮想化はサーバー統合、災害復旧、開発環境の構築など、多様な用途で活用され、柔軟性と効率性の向上に貢献します。近年では、クラウドコンピューティングの基盤技術としても重要性を増しています。

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プログラミング教室でキーボード・ディスプレイ無しにRaspberry Piを使うため、ChromebookからVNC接続を試みた。Raspberry PiでVNCサーバーを有効化し、ChromebookにVNC Viewerをインストール、IPアドレス指定で接続に成功。しかし、ディスプレイ未接続時は起動時にウィンドウシステムが立ち上がらずエラー発生。解決策として、raspi-configで画面解像度を設定することで、ディスプレイ無しでもVNC接続できるようになった。

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ARM版ChromebookでLinuxアプリのDropboxを使うには、.debパッケージが使えないためDbxfsを利用する。pip3でDbxfsをインストール後、Dropboxフォルダを作成し、dbxfsコマンドを実行。表示されるURLにアクセスし、Dropboxにログインして認証コードを取得、端末に入力する。パスフレーズを設定すれば、Linuxファイル配下でDropboxのファイルが操作可能になる。Android版DropboxはChromebookのFilesのLinux共有に対応していないため、この方法が必要。

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ChromebookのLinuxアプリで日本語入力をするために、MozcとFcitxをインストール・設定する方法を解説。locale設定後、MozcとFcitxをインストールし、設定ファイルを編集してFcitxを自動起動するように設定。fcitx-configtoolでMozcを追加し、geditで日本語入力を確認。geditでは挙動が怪しかったが、他のアプリでは正常に動作。Javaアプリでも日本語入力可能になった。cros-imを使う方法もあるが、geditでは漢字変換できない問題がある。

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ChromebookのLinux環境でPENを動かすための手順を紹介した記事の続きで、日本語入力の設定方法を解説している。PENはJava製のため、LinuxにJavaをインストールする必要がある。インストールコマンド `sudo apt install default-jre`、バージョン確認コマンド `java -version` を紹介。その後、`java -jar PEN.jar` でPENを起動できるが、日本語入力ができないため、フォント設定が必要となる。この設定は次の記事で詳しく解説する、と予告している。

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ChromebookのLinuxアプリで日本語入力ができない問題を解決する方法を解説した記事の要約です。ChromebookのLinux環境では標準で日本語入力ができません。この記事では、fcitx-mozcをインストールすることで日本語入力できるようにする方法を、スクリーンショット付きで丁寧に説明しています。まず、Linuxターミナルを開き、必要なパッケージをインストールします。次に、設定ファイルを作成・編集し、fcitxを起動するように設定します。最後に、Chromebookを再起動し、入力メソッドの設定で日本語（Mozc）を選択すれば、日本語入力が可能になります。記事では、詳細なコマンドや設定内容、トラブルシューティングについても触れています。

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Let's Encryptを用いて、wwwあり(www.example.com)なし(example.com)両方のドメインでhttpsアクセスを実現する方法。Ubuntu 18.04、Apache2環境を前提とする。まず、certbotをsnapでインストールし、example.comのhttps化を行う。その後、www.example.comの証明書取得のため、`certbot certonly --webroot`コマンドを実行(webroot-pathはドキュメントルート)。最後に、Apacheの設定ファイル(000-default-le-ssl.conf)にwww.example.comのVirtualHost設定を追加し、example.comへのリダイレクトを設定、Apacheを再起動する。

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SOY Inquiryで構築したお問い合わせフォームの管理者宛通知メールが突如届かなくなった。調査の結果、送信テストの繰り返しにより、さくらのメールボックスで迷惑メールと判定されていたことが判明。対応として、メールボックスのコントロールパネルで管理者メールアドレスをホワイトリストに登録した。転送設定を利用しているため、転送先メールアドレスのホワイトリストにも同様の登録が必要。通知メールにお問い合わせ番号を含めることで迷惑メール判定を回避できる可能性も検討中。

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新型コロナの影響で事業への影響を覚悟していた筆者は、逆に変化を見越した企業からのWeb開発依頼が殺到した。 非接触型の予約注文システムや、代理販売・寄付サイトなど、コロナ禍のニーズに応える開発が多かった。 また、SEO対策情報の需要も高まった。 特に印象的だったのは、テレワーク向け研修システムの開発だ。 音声チャットとWebアプリを組み合わせたボードゲーム形式で、セールスの模擬体験を行うもので、オフライン研修以上の価値を感じたという。 コロナ禍でWeb技術の活用が模索された一年であり、この流れは今後も加速し、Web技術を活用できない企業は淘汰されるだろうと予測している。

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WordPressからのデータ抽出のため、データベーススキーマのバージョン調査を行った。テーブル名は`wp-includes/wp-db.php`に定義されており、バージョン2.5.0から変更がない。テーブルスキーマは`wp-admin/includes/schema.php`にSQLで定義され、バージョン3.3.0から変更がないことがわかった。よって、データ抽出ツールはWordPress 3.3.0以降に対応させ、それ以前のバージョンはアップグレードしてから利用するよう条件付けすれば良い。

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Ubuntu 20.04の開発環境で、MySQL 8系のapt upgradeが停止する問題が発生。原因はMySQLの設定ファイル`mysqld`セクションに`skip-grant-tables`が設定されていたため。この設定はパスワード認証を無効化するためのもので、アップグレード処理と競合した模様。`skip-grant-tables`をコメントアウトすることで問題は解決した。開発環境ではパスワード入力を省略するために設定していたが、セキュリティリスクの高い設定のため、本来の使い方ではない。

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Go言語のテスト方法に関する記事の要約です。Goでは`*_test.go`ファイルにテスト関数を記述します。テスト関数は`TestXxx`という命名規則に従い、`*testing.T`を引数に取ります。`t.Error`や`t.Errorf`でテスト失敗を報告し、`t.Log`でログを出力します。`go test`コマンドでテストを実行でき、`-v`オプションで詳細表示、`-cover`でカバレッジ計測が可能です。記事では具体的なテスト例として、文字列の等価性チェックやエラーハンドリングのテストが紹介されています。また、外部パッケージのテストやテストデータの扱いについても触れられています。

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Go言語のテスト方法を解説した記事の要約です。Goでは`*_test.go`ファイルにテスト関数を記述します。テスト関数は`Test*`という名前で、`*testing.T`を引数に取ります。`t.Error`や`t.Errorf`でテスト失敗を報告、`t.Log`でログ出力、`t.Run`でサブテストを実行できます。`go test`コマンドでテストを実行し、カバレッジは`go test -cover`で確認できます。記事では具体的な例として、加算関数`Add`のテストコードを`add_test.go`に記述し、正常系と異常系のテストケースを実行する方法を紹介しています。また、テーブル駆動テストを用いて複数のテストケースを簡潔に記述する方法も説明しています。

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PHPのハッシュテーブルの実装を調査した。`HashTable`は`_zend_array`構造体で定義され、`Bucket`構造体の配列`arData`を持つ。`Bucket`は値(`zval`)、ハッシュ値(`h`)、キー(`key`)を保持する。`zval`は`zend_value`共用体を含み、関数ポインタ`zend_function`もそのメンバの一つ。`zend_function`自体は共用体で、内部関数やユーザー定義関数の情報を保持する構造を持つ。関数登録は`HashTable` - `Bucket` - `zval` - `zend_value` - `zend_function`と複数のデータ構造を介して行われることが判明した。

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PHPのハッシュテーブルの実装であるチェイン法を、単方向連結リストを用いて再現した。ハッシュテーブルへの要素追加、検索、初期化、リサイズの関数をPHPで作成し、衝突が発生するケース（アズキとショウブ）で動作を確認した。結果、インデックス2にアズキとショウブが連結リストで格納され、検索関数も正しく動作することを確認できた。この実装はPHPのzvalや変数登録の仕組みを理解する上で役立つ。ただし、PHPのチェイン法は双方向連結リストを用いており、また、連結リストではなく配列を用いる実装もある。

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PHPで単方向連結リストを実装する方法を解説しています。連結リストは、各要素（ノード）がデータと次のノードへのポインタを持つデータ構造です。記事では、ノードクラスと、リストの末尾にノードを追加する`_add`関数を定義しています。例として、木の名前をリストに追加し、図で構造を可視化しています。C言語と異なりPHPでは配列の恩恵が大きいため連結リストのメリットは少ないものの、ハッシュテーブルの衝突回避策として重要であると述べ、最後に双方向連結リストではprevプロパティで前のノードも保持すると補足しています。

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PHPの関数はハッシュテーブルというデータ構造で管理される。ハッシュテーブルは高速な検索が可能だが、ハッシュ値の衝突という問題がある。この記事では、簡単なハッシュ関数とハッシュテーブル操作関数を作成し、文字列を登録する例を通してハッシュテーブルの基本的な動作を説明する。複数の文字列を登録する際に、ハッシュ値の衝突が発生し、一部の文字列が登録されないことを示し、衝突回避のための方法としてハッシュテーブルのリサイズやハッシュ関数の改良、そしてチェイン法の存在を示唆している。

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PHPの関数の登録は実行時に動的に行われる。includeされたファイル内の関数は、includeされるまで定義されない。また、条件分岐で囲まれた関数は、条件が満たされなければ定義されない。つまり、関数の定義記述が実行時に通過しなければ、関数は登録されない。この挙動は、`get_defined_functions()` の結果で確認できる。これらの結果から、PHPはマルチパス方式ではなく、実行時にコードを解釈・実行しながら関数を登録していることがわかる。

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PHPの関数登録について`get_defined_functions`関数を用いて調査。ユーザー定義関数は'user'配列に、ビルトイン関数は'internal'配列に格納される。関数の定義箇所に関わらず、実行前に`get_defined_functions`を実行すると、定義済みの全関数が取得できる。これはPHPがマルチパス方式を採用し、実行前にファイル全体を読み込んで関数登録を完了させているためと考えられる。

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Google Analyticsのスクリプトをページ読み込み直後に移動することで、Core Web Vitals、特にFID(First Input Delay)を改善する方法を解説しています。通常、Google Analyticsのスクリプトは</body>直前に配置されますが、これだとスクリプトのダウンロードと実行が完了するまでブラウザが他の操作を受け付けず、FIDが悪化します。記事では、async属性を追加し<head>内に移動することで、スクリプトを非同期で読み込み、ブラウザのレンダリングを妨げないようにする方法を紹介。async属性はIEでは機能しないため、IE用に条件分岐で対応する必要性も説明しています。さらに、Google Tag Managerを使用している場合は、設定変更だけで対応可能であることも解説しています。これらの修正により、FIDが大幅に改善され、ユーザーエクスペリエンスの向上が期待できます。

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PHPでクラス継承時のメモリ使用量を検証した。継承の有無にかかわらず、インスタンス作成によるメモリ増加量は同じだった。VLDを用いて継承時のメソッドを確認すると、子クラスは親クラスのメソッドを保持し、オーバーライドも可能であることが分かった。つまり、インスタンス生成時はオブジェクトとプロパティ値のみを保持し、メソッドはクラス定義に基づいて解決される。継承はメソッドの探索順序に影響するが、インスタンスのメモリ使用量には直接影響しない。

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PHPの関数内変数のメモリ解放タイミングを検証。`xdebug_debug_zval()`を使い、関数にオブジェクトを渡すと、関数内変数の参照カウントが2になることを確認。関数を抜けると参照カウントが1に戻り、関数終了時に変数が解放されることが判明。つまり、PHPは関数内の変数を自動解放するため、小さな関数であればメモリ管理を過度に意識する必要はない。

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PHPのガベージコレクション(GC)は参照カウント法を用いて不要なメモリ領域を解放する。`xdebug_debug_zval()`関数で確認できる`refcount`が参照数を示し、0になるとGC対象となる。オブジェクト型では、変数への代入で`refcount`が増減し、`unset`で`refcount`が減る。`refcount`が0になるとメモリが解放される。整数型などzvalに直接値を持つ型は`refcount`が0でも当てはまらない。`unset`は不要になったオブジェクトを明示的に解放し、メモリ効率を向上させるため有効。

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PHPの変数はzval構造体とzend_value共用体で表現される。zvalは型情報を持ち、zend_valueは実際の値を保持する。整数、文字列、配列など、型の違いはzend_valueの異なるメンバを使用することで実現される。変数名とzvalの関連付けはシンボルテーブルを介して行われる。`$a = 1`のような代入では、zvalが初期化され、zend_valueの`lval`に1がセットされ、シンボルテーブルに"a"というキーでzvalへのポインタが登録される。これにより、変数名から対応する値にアクセスできるようになる。

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XdebugはPHPのデバッグとプロファイリングツールです。`xdebug_debug_zval()`関数は、変数の内部表現であるzvalの情報を表示します。出力には、参照カウント(refcount)、参照かどうか(is_ref)、そして変数の型と値が含まれます。zvalの情報は、PHPのガベージコレクションの仕組みや変数の挙動を理解する上で重要です。Xdebugのドキュメントでは、`xdebug_debug_zval()`以外にも様々なデバッグ関数が紹介されています。これらを利用することで、PHPコードの実行状況を詳細に把握し、問題の特定やパフォーマンスの改善に役立てることができます。

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サーバのDropbox容量圧迫問題をDropbox-Uploaderで解決する手順。1. Dropbox-Uploaderをダウンロード＆セットアップ（アクセストークン取得含む）。2. 送信したいファイルをサーバに配置。3. rootのcrontabで、`dropbox_uploader.sh upload`コマンドを使い、指定時間にDropboxへアップロードするよう設定。4. 常駐Dropboxを停止(`dropbox stop`)し、`top`コマンドで停止確認。これにより、常駐Dropboxが不要になり、サーバ負荷を軽減できる。

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PHPのオペコードを確認するにはVLD拡張モジュールを使用します。VLDはPHPスクリプトをコンパイルし、生成されたオペコードを人間が読める形式で出力します。出力には、各オペコードの行番号、オペコードの種類、オペランド、結果などが含まれます。これにより、PHPスクリプトの実行方法を詳細に理解し、パフォーマンスのボトルネックを特定するのに役立ちます。VLDのインストールはPECLを利用し、php.iniで`vld.active=1`などを設定することで有効化できます。関数`vld_dump()`で特定の関数のオペコードを出力することも可能です。

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PHPのOPCacheは、バイトコードをキャッシュしてパフォーマンスを向上させる機能。設定項目`opcache.revalidate_freq`はスクリプトの更新チェック頻度を制御する。デフォルトは2秒だが、CMSサイト等でPHPスクリプトの更新が少ない場合は、この値を大きくすることで更新チェックのオーバーヘッドを減らせる。設定変更は`php.ini`で`opcache.validate_timestamps`を有効化し、`opcache.revalidate_freq`を例えば86400（1日）に変更、サーバー再起動で行う。今回の検証ではパフォーマンスの顕著な差は見られなかった。

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PHPのforeach文でループ中にreturnで抜ける場合、メモリリークの懸念がある。VLDでforeachのオペコードを見ると、ループ終了時にFE_FREEで変数を解放している。しかし、ループ中のreturnでもFE_FREEが実行されるか検証した結果、return前にFE_FREEが挿入されていた。つまり、foreach中にreturnしてもメモリリークは発生せず、PHPが適切にメモリ管理を行っていることが確認できた。

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PHPで変数に割り当てた無名関数は、unset()関数で解除できる。unset()は変数の割当を解除し、メモリを解放する。記事では、文字列を格納した変数と、無名関数を格納した変数でunset()の効果を検証している。どちらもunset()後にはメモリの使用量が減少し、変数自体のメモリ使用分（約32バイト）のみが残った。つまり、無名関数も他の変数と同様にunset()で解除でき、メモリ解放の対象となる。

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PHPのVLDを使って無名関数のオペコードを確認した。無名関数は変数`$isEven`に格納され、if文で実行される。VLD出力では、通常の関数と異なり、function nameが`{closure}`と表示された。これはクロージャを示す。無名関数は関数自体を変数に格納し、後で実行できる。

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PHP関数`isEven`のVLDによるオペコード解析結果を検証。`isEven(2)`呼び出しを含むコードでは、メイン部分と`isEven`関数のオペコードが別々に生成され、関数の定義位置に関わらず、実行時のオペコードでは呼び出し部分が先に現れる。定義位置による実行速度への影響は検証予定だが、計測方法未定のため保留。

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OPcacheは、PHPスクリプトをコンパイルしたオペコードを共有メモリにキャッシュすることで、PHPのパフォーマンスを向上させる強力なツールです。スクリプトがリクエストされるたびにコンパイルする必要がなくなり、ファイルシステムへのアクセスが削減されます。OPcacheは、PHP 5.5.0以降でデフォルトで有効になっています。 `opcache.enable`ディレクティブで有効化し、`opcache.revalidate_freq` でキャッシュの有効期限を設定します。`opcache_reset()`関数でキャッシュを手動でクリアすることも可能です。OPcacheは、Webサーバーのパフォーマンスを大幅に向上させるため、PHPアプリケーションには必須のツールです。

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PHPのfor文で、条件式に`count($arr)`を直接記述するパフォーマンスへの影響を検証。VLDでオペコードを確認すると、ループごとに`count`が実行されていることが判明。しかし、`$cnt = count($arr)`として変数に代入してからループ条件に用いるコードと実行時間を比較した結果、有意な差は見られなかった。ループごとに`count`が実行されるのは非効率と考えられるが、`count`関数自体の実行コストは低い、またはPHPの最適化によって`count`の実行回数が減っている可能性がある。

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PHPの`for`ループでインクリメント演算子`$i++`と`++$i`の速度差を検証。`++$i`の方が高速で、1億回のループで処理時間が約3/5に短縮された。VLDでオペコードを比較すると、`$i++`では`POST_INC`と`FREE`の2つのオペコードが使われるのに対し、`++$i`では`PRE_INC`のみ。`$i++`は値を一時的に保存するためメモリ確保と解放が必要になり、`++$i`は直接インクリメントするためオーバーヘッドが少ない。結果として`++$i`の方が高速になる。`for`ループでは`++$i`の使用が推奨される。

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さくらのVPSにUbuntu 18.04を導入し、SOY CMSを稼働させる手順を解説した記事の要約です。まず、OSインストール後、Apache、PHP、必要なPHP拡張機能、MySQLをインストールします。次に、MySQLにSOY CMS用のデータベースとユーザーを作成し、ファイアウォールでHTTPとHTTPSを許可します。SOY CMSのzipファイルをダウンロードし、ドキュメントルートに展開後、ブラウザからインストールを実行します。SQLite版ではなくMySQL版を利用するため、データベースの設定が必要です。最後に、サイトURLと管理者情報を入力してインストールを完了します。記事ではコマンド操作の詳細やトラブルシューティングも紹介されています。

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Google Geocoding APIを用いて、指定住所（安岡寺）から半径3km以内の町名を取得する方法を検証した。APIで中心座標を取得後、緯度経度を0.01（約1km）ずつずらした地点の逆ジオコーディングを繰り返し、町名を収集した。しかし、1kmグリッドでは範囲内の全町名を網羅できず、グリッドを細かくするとAPI使用回数が増加する問題点が残った。より効率的な方法の検討が必要。

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SeleniumとJenkins、php-webdriver、ヘッドレスChromiumでテスト自動化中に、メモウィジェットが原因でelement click interceptedエラーが発生。ヘッドレスモードで画面サイズが不足し、対象ボタンが隠れていたのが原因。ウィンドウサイズを`1024x2048`に設定することで一時的に解決したが、ページサイズに依存するこの方法は最適ではない。スクロールによる解決策も検討されたが、最終的にはCSSを修正し、メモウィジェットが他のボタンと重ならないように調整することで根本解決した。

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さくらのメールボックスからGmailへメール送信時、送信元認証がされていないため「？」アイコンが表示される問題を解決する方法。お名前.comで取得したドメインのDNS設定で、さくらのメールボックスのホスト名を用いてSPFレコード `v=spf1 a:ホスト名 mx ~all` をTXTレコードとして追加する。設定後、mxtoolbox.comでSPFレコードを確認し、Gmailで受信したメールのアイコンが「？」から人物アイコンに変われば成功。