06 ファイルアクセス（構造体入門・FILE・fopen）

プログラムが扱うデータは、実行が終わると消えてしまう。データをファイルに書き出せば、次に起動したときも読み戻せる。C言語ではファイルを FILE という構造体へのポインタで扱い、fopen で開いて読み書きし、fclose で閉じる。2級ではこの一連の流れと、'¥0'・EOF・NULL の区別がよく問われる。

06-1 構造体とは

ファイルの話の前に「構造体」を少しだけ。ここではざっくり理解して、ファイルアクセスへ進んでほしい。

構造体（struct）は、異なる型のデータをひとまとまりにして扱うデータ構造である。配列が「同じ型を並べる箱」だったのに対し、構造体は「種類の違うデータを1つにまとめる箱」だと考えるとよい。C言語では struct キーワードを使って定義する。

構造体の定義

struct FileData {
    char filename[50];   /* 文字列（char 配列）*/
    int  size;           /* 整数 */
};

この例では、filename（文字列）と size（整数）という異なる型を持つ FileData という構造体を定義している。

構造体の使用例

struct FileData file = {"example.txt", 1024};
printf("ファイル名: %s, サイズ: %d¥n", file.filename, file.size);

中身の各メンバには file.filename・file.size のように ドット . でアクセスする。

06-2 ファイル入出力とは（本棚のたとえ）

C言語では、標準ライブラリを利用してファイルの読み書きを行うことができる。これは、私たちが本棚から本を取り出す → 開く → 読み書きする → 閉じる → 本棚へしまう、という動作とよく似ている。

主に fopen() 関数でファイルを開き、fclose() 関数で閉じる。開いたら必ず閉じるのが基本である。

06-3 FILE 構造体とポインタ

ファイル操作には、FILE 構造体へのポインタを使用する。

FILE *fp;

このポインタは fopen() によって取得し、以降のファイル操作（読み書き・クローズ）すべてで「どのファイルか」を表す合言葉として使う。

06-4 fopen() 関数（ファイルを開く）

fopen() 関数はファイルを開くために使用され、成功すると FILE 型のポインタを返す。

書式

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);

• filename：開くファイルの名前。
• mode：ファイルのオープンモード（後述の "r"/"w"/"a"）。

使用例

FILE *fp;

fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    printf("ファイルを開けません¥n");
    return 1;
}

fopen() のモード一覧

06-5 fclose() 関数（ファイルを閉じる）

fclose() 関数は、開いたファイルを閉じる。

int fclose(FILE *fp);

使用例

fclose(fp);

06-6 fputc() 関数（1文字の書き込み）

fputc() は、1文字をファイルに書き込む関数である。ファイルへ c（char：文字）を put（置く） と考えるとよい。

int fputc(int c, FILE *fp);

使用例

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    FILE *fp;

    fp = fopen("output.txt", "w");   /* 書き込みモードで開く */
    if (fp == NULL) {
        printf("ファイルを開けません¥n");
        return 1;
    }

    fputc('A', fp);   /* 1文字 'A' を output.txt に書き込む */

    fclose(fp);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、output.txt の中身は A の1文字だけになる。

06-7 fgetc() 関数（1文字の読み込み）と EOF

fgetc() は、1文字をファイルから読み取る関数である。ファイルから c（char：文字）を get（得る） と考えるとよい。

int fgetc(FILE *fp);

EOF（End of File）

ファイルの終端を示す特殊な値 EOF は、ファイル読み取りの終了を判定するために使う。「もう読む文字がない」という合図である。

ファイルを最後まで1文字ずつ読む（典型パターン）

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    FILE *fp;
    int  c;   /* fgetc の戻り値を受けるので int（EOF と比較するため）*/

    fp = fopen("example.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        printf("ファイルを開けません¥n");
        return 1;
    }

    while ((c = fgetc(fp)) != EOF) {   /* EOF が来るまで1文字ずつ */
        printf("%c", c);               /* 読んだ文字を画面に表示 */
    }

    fclose(fp);
    return 0;
}

06-8 NULL ポインタ

fopen() が失敗した場合は NULL を返す。NULL は「どこも指していない」ことを表す特別なポインタの値である。

FILE *fp;

fp = fopen("nonexistent.txt", "r");   /* 存在しないファイルを読み込みで開こうとする */
if (fp == NULL) {
    printf("ファイルが開けません¥n");
}

06-9 📝 過去問で確認

過去問（第59回 問2 ファイル処理）— まず自分で解いてみよう

解説を表示

過去問（ファイルアクセス）— まず自分で解いてみよう

解説を表示

06-10 まとめ

• 構造体 struct は異なる型をひとまとめにする箱。C++ のクラスの元。FILE も構造体。
• ファイル操作は 開く（fopen）→ 読み書き → 閉じる（fclose）。FILE *fp; で扱う。
• fopen のモード："r"=読み込み／"w"=書き込み（新規作成または上書き）／"a"=追記。失敗すると NULL。
• fputc=1文字を put（書き込み）／fgetc=1文字を get（読み込み）。fgetc の戻り値は int（EOF と比較するため）。
• '¥0'＝文字列の終わり／EOF＝ファイルの終わり／NULL＝どこも指さないポインタ。

06-11 理解度チェック