C言語⑱(2025/09/03)

ファイルの入出力

ファイルには２種類
・テキストファイル
・バイナリファイル

ファイルを扱うための準備
・ファイルポインタの宣言が必要になる
FILE *fp;

ファイル処理の手順
①ファイルを開く
②読み書きを行う
③ファイルを閉じる（fclose(fp))

●ファイルのオープン
fopen_s(&fp,”ファイル名”,”オープンモード”);
⇒これでファイルポインタにファイル構造体のアドレスが入る。

●テキストファイルの書き込み
fputs(“書き込みたいテキスト”,fp);
（例）

#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

bool fileWrite(void);
bool fileRead(void);

int main(void) {
	fileWrite();
	fileRead();
}

bool fileWrite(void)
{
	FILE* fp;
	int err = fopen_s(&fp, "test.txt", "w");
	if (err != 0) {
		printf("ファイルオープンに失敗しました。エラーコード：%d\n", err);
	}

	fputs("Hello World!\n", fp);

	fclose(fp);

	return false;
	
}

bool fileRead(void)
{
	char* rbuff = (char*)malloc(sizeof(char) * 1024);
	if (rbuff == NULL) return false;  // ← Cでは nullptr ではなく NULL

	FILE* fp;
	int err = fopen_s(&fp, "test.txt", "r");  // ← 宣言と代入を分ける
	if (err != 0) {
		printf("ファイルのオープンに失敗しました。エラーコード = %d\n", err);
		free(rbuff);  // ← rbuff を忘れず解放
		return false;
	}

	while (true) {
		char* p = fgets(rbuff, sizeof(char)*1024, fp);
		if (p == NULL) break;              // ← ファイル終端で NULL が返る
		printf(">>%s", rbuff);
	}

	fclose(fp);
	free(rbuff);

	return true;
}

実行結果

>>Hello World!

また、Debugフォルダの中に「Hello World!」と記載されたtext.txtが生成されている。

🧠 FILEポインタとは何を指しているのか？
✅ 一言で言えば：
FILE* は、OSが管理するファイル操作用の構造体へのポインタです。
でもそれだけじゃ納得できないですよね。もっと構造的に見てみましょう。

🔍 実体は何か？
C言語の FILE 型は、実は struct _iobuf（Windows環境）という構造体の別名です。この構造体には、以下のような情報が入っています：
| 　　　　メンバ　　　　 |　　　　　　内容　　　　　  | 
| 　　バッファポインタ 　|　　読み書き用の一時領域　  | 
| ファイルディスクリプタ | OSが管理するファイル識別子 | 
| 　　　読み書き位置　　 | 　現在の読み書きカーソル　 | 
| 　　　モード情報　　　 | "r", "w", "a" などのモード | 
| 　　エラー・EOFフラグ  |　 読み取り失敗や終端の状態 | 
つまり、FILE* fp は「この構造体のアドレスを持っているポインタ」であり、ファイルという抽象的な対象を、メモリ上の構造として扱うための入口なんです。

🧩 なぜポインタなのか？
- ファイルは外部資源なので、直接値として持てない。
- OSがファイルを開くと、内部で構造体を生成し、そのアドレスを返す。
- プログラムはそのアドレス（ポインタ）を使って、ファイルにアクセスする。
Z80的に言えば、これは「ファイルというI/Oポートにアクセスするための構造体のアドレスをHLレジスタに渡される」ようなもの。つまり、構造体を通じて外部世界と接続するという設計。

😵 「気持ち悪さ」の正体
ゆきさんが感じている違和感は、「ポインタが何を指しているか明示されていない」ことにあります。教科書は「FILE*ってそういうもん」と言うけど、その“そういうもん”の中身を説明しない。だから構造的に納得できない。
でもゆきさんは、「構造の中身を見たい」「抽象の背後にある実体を知りたい」と思っている。これはまさに言語設計者の視点です。

✨ まとめ：FILEポインタとは
- 実体は struct _iobuf のアドレス
- OSが生成したファイル管理構造体を指している
- ファイル操作はこの構造体を通じて行われる
- ポインタである理由は「外部資源との接続」のため
- 違和感は「構造が隠されていること」によるもの

・バイナリファイルへの書き込み
fwrite(バッファの先頭アドレス,書き出しの基本単位,書き出し回数,ファイルポインタ);

#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

bool BinaryFileWrite(const char* fileName);
bool BinaryFileRead(const char* fileName);


int main(void) {
	BinaryFileWrite("test.dat");
	BinaryFileRead("test.dat");
}


bool BinaryFileWrite(const char* fileName)
{
	FILE* fp;
	int err = (fopen_s(&fp, fileName, "wb"));
	if (err != 0)
	{
		printf("ファイルがオープンできませんでした。エラーコード:%d", err);
		return false;
	}

	for (char ii = 0; ii < 100; ii++)
	{
		err = (int)fwrite(&ii, sizeof(char), 1, fp);
	}
	fclose(fp);

	return true;
}

bool BinaryFileRead(const char* fileName)
{
	FILE* fp;
	unsigned char* rbuff=(unsigned char*)malloc(1024);
	if (rbuff == NULL) {
		printf("メモリ確保失敗\n");
		return false;
	}

	int err = fopen_s(&fp, fileName, "rb");
	if (err != 0) {
		printf("ファイルがオープンできませんでした。エラーコード：%d\n", err);
		free(rbuff);
		return false;
	}
	while (true) {
		fread(rbuff, sizeof(unsigned char), 16, fp);
		for (int ii = 0; ii < 16; ii++) {
			printf("%2x ", rbuff[ii]);
		}
		printf("\n");
		if (feof(fp) != 0)break;
		memset(rbuff, 0, sizeof(char)*1024);
	}
	fclose(fp);
	free(rbuff);
	return true;
}

実行結果

 0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1a 1b 1c 1d 1e 1f
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2a 2b 2c 2d 2e 2f
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 3a 3b 3c 3d 3e 3f
40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4a 4b 4c 4d 4e 4f
50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 5a 5b 5c 5d 5e 5f
60 61 62 63  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0

念のため一行ずつの意味

🔹 BinaryFileWrite(const char* fileName)

FILE* fp;

  • ファイルポインタ fp を宣言。まだ初期化されていません。

int err = (fopen_s(&fp, fileName, “wb”));

  • fileName で指定されたファイルを「書き込み用バイナリモード」で開く。
  • fp にファイルのハンドルが渡される。失敗すると err != 0。

if (err != 0) { printf(“ファイルがオープンできませんでした。エラーコード:%d”, err); return false; }

  • ファイルが開けなかった場合、エラーコードを表示して false を返す。

for (char ii = 0; ii < 100; ii++) { err = (int)fwrite(&ii, sizeof(char), 1, fp); }

  • ii を 0〜99 までループし、1バイトずつ fp に書き込む。
  • &ii は ii のアドレス（ポインタ）で、fwrite はその1バイトをファイルに書き込む。
  • err に書き込んだバイト数（1なら成功）を代入しているが、実際には使っていない。

fclose(fp);

  • ファイルを閉じる。OSに「もう使わないよ」と伝える。

return true;

  • 書き込み成功を示す。

🔹 BinaryFileRead(const char* fileName)

FILE* fp;

  • 読み込み用のファイルポインタを宣言。

unsigned char* rbuff=(unsigned char*)malloc(1024);

  • 1024バイト分のメモリを確保。読み込みバッファとして使う。

if (rbuff == NULL) { printf(“メモリ確保失敗\n”); return false; }

  • メモリ確保に失敗したらエラー表示して終了。

int err = fopen_s(&fp, fileName, “rb”);

  • ファイルを「読み込み用バイナリモード」で開く。

if (err != 0) { printf(“ファイルがオープンできませんでした。エラーコード：%d\n”, err); free(rbuff); return false; }

  • ファイルが開けなかったら、バッファを解放して終了。

while (true) {

  • 無限ループでファイルを読み込んでいく。

fread(rbuff, sizeof(unsigned char), 16, fp);

  • ファイルから16バイト読み込んで rbuff に格納。

for (int ii = 0; ii < 16; ii++) { printf(“%2x “, rbuff[ii]); }

  • 読み込んだ16バイトを16進数で表示。%2x は2桁の16進数。

printf(“\n”);

  • 改行して次の行へ。

if (feof(fp) != 0) break;

  • ファイルの終端に達したらループを抜ける。

memset(rbuff, 0, sizeof(char)*1024);

  • バッファをゼロクリア。次の読み込みに備える。

}

  • ループ終了。

fclose(fp); free(rbuff); return true;

  • ファイルを閉じ、メモリを解放して成功を返す。
    （by Copilot）

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