プログラミング

C言語のI/O操作ガイド

最終更新： 04/03/2025
1 分の読み

C言語における入力/出力（I/O）の取り扱いは、プログラムとユーザー、または他のシステムとの間でデータをやり取りするための基本的な手段です。ここでは、C言語におけるI/O処理の基本から応用まで、完全かつ包括的に説明します。

1. 標準入出力ライブラリ

C言語でのI/O操作は主にstdio.hという標準ライブラリを使用して行います。このライブラリには、キーボードやディスプレイといった標準の入力出力を扱うための関数が含まれています。

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c
#include

2. 入力（Input）

C言語でデータを入力するためには、主に以下の関数を使用します。

2.1 scanf 関数

scanfは、標準入力（通常はキーボード）からデータを読み取るための関数です。以下の形式で使用します。

c
scanf("フォーマット指定子", 変数);

例として、整数と文字列を入力する場合は次のように書きます。

c
#include 

int main() {
    int num;
    char str[100];

    printf("整数を入力してください: ");
    scanf("%d", &num);  // 整数の入力

    printf("文字列を入力してください: ");
    scanf("%s", str);  // 文字列の入力

    printf("入力された整数: %d\n", num);
    printf("入力された文字列: %s\n", str);

    return 0;
}

2.2 入力エラーの取り扱い

scanfを使用する際、ユーザーが正しいデータ型を入力しない場合、エラーが発生する可能性があります。このエラーを検出するために、scanfは返り値を返します。返り値は、正常に入力された項目の数を示します。

c
int ret = scanf("%d", &num);
if (ret != 1) {
    printf("入力エラーが発生しました。\n");
}

3. 出力（Output）

C言語では、printf関数を使用してデータを標準出力（通常はディスプレイ）に表示します。

3.1 printf 関数

printf関数は、データを特定のフォーマットで表示するために使います。以下の形式で使用します。

c
printf("フォーマット指定子", 値);

例：

c
#include 

int main() {
    int num = 100;
    printf("整数値: %d\n", num);
    printf("浮動小数点値: %.2f\n", 3.14159);
    return 0;
}

3.2 フォーマット指定子

printfでは様々なフォーマット指定子を使用して、出力の形式を指定できます。代表的なものには以下があります：

  • %d または %i : 整数
  • %f : 浮動小数点数
  • %c : 文字
  • %s : 文字列
  • %x : 16進数
  • %o : 8進数
  • %.nf : 小数点以下n桁まで表示

4. ファイル操作（File I/O）

C言語では、標準入力や標準出力だけでなく、ファイルへの入力・出力も行うことができます。これには、ファイルを開くための関数と、読み書きのための関数を使用します。

4.1 ファイルのオープン

ファイルを操作するには、fopen関数を使用してファイルを開く必要があります。fopenの構文は次の通りです。

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

ここで、filenameはファイル名、modeはファイルを開くモードを指定します。モードには以下のものがあります：

  • "r" : 読み込み専用
  • "w" : 書き込み専用（ファイルがなければ新規作成）
  • "a" : 追記（ファイルがなければ新規作成）
  • "r+" : 読み書き
  • "w+" : 読み書き（ファイルがなければ新規作成）

4.2 ファイルへの書き込み

ファイルへの書き込みには、fprintf関数を使用します。この関数は、printfと似ていますが、標準出力の代わりに指定したファイルに書き込みます。

c
FILE *file = fopen("output.txt", "w");
if (file != NULL) {
    fprintf(file, "Hello, World!\n");
    fclose(file);
} else {
    printf("ファイルを開けませんでした。\n");
}

4.3 ファイルからの読み込み

ファイルからの読み込みには、fscanf関数を使用します。scanfと似ていますが、標準入力の代わりにファイルを読み込みます。

c
FILE *file = fopen("input.txt", "r");
if (file != NULL) {
    int num;
    fscanf(file, "%d", &num);
    printf("ファイルから読み取った整数: %d\n", num);
    fclose(file);
} else {
    printf("ファイルを開けませんでした。\n");
}

5. ファイルの閉鎖

ファイルを使用した後は、必ずfclose関数を使用してファイルを閉じることが重要です。これを怠ると、データが正しく保存されない場合があります。

c
fclose(file);

6. バイナリファイルの操作

C言語では、テキストファイルだけでなく、バイナリファイルも扱うことができます。バイナリファイルを扱う場合は、fopen関数のモードにbを追加します。

c
FILE *file = fopen("data.bin", "wb");  // 書き込みモード
if (file != NULL) {
    int num = 1234;
    fwrite(&num, sizeof(int), 1, file);  // バイナリ形式で書き込み
    fclose(file);
}

7. 標準入力と標準出力のリダイレクト

C言語のプログラムでは、標準入力や標準出力をリダイレクトすることもできます。例えば、コマンドラインで以下のように入力することで、標準入力や標準出力をファイルに変更できます。

bash
./program < input.txt > output.txt

これにより、input.txtからデータを読み込み、output.txtに結果を書き出すことができます。

結論

C言語におけるI/O操作は、scanfやprintfによる標準入出力に加え、fopenやfcloseを利用したファイル操作を駆使することで非常に強力なデータ処理が可能です。また、バイナリファイルの操作や、ファイルの読み書きに関する知識を深めることで、様々な応用が可能となります。C言語のI/Oを理解することは、効率的で実用的なプログラムを作成するために欠かせないスキルです。

最終更新： 04/03/2025
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