C言語入門｜ランダムアクセスの基本

C言語入門｜ランダムアクセスの基本

これまで、ファイルを先頭から順番に読み書きする方法を学んできました。
しかし実際のプログラムでは、

• ファイルの途中にあるデータだけを読みたい。
• 決まった位置にあるレコードを直接更新したい。

といった場面もよくあります。

このように、ファイルの任意の位置に直接アクセスする方法を
ランダムアクセス（random access）といいます。

これに対して、先頭から順に読み書きする方法は
シーケンシャルアクセス（sequential access）と呼ばれます。

シーケンシャルアクセスとランダムアクセスの違い

まずは2つの違いを整理しておきましょう。

ランダムアクセスは自由度が高く便利ですが、
必ずしも万能ではないという点が重要です。

なぜ基本はシーケンシャルアクセスなのか

ランダムアクセスが便利なのに、
なぜ「基本はシーケンシャル」と言われるのでしょうか。

理由の1つは、記憶装置の仕組みにあります。

従来よく使われてきたハードディスクドライブ（HDD）は、

• 円盤（磁気ディスク）が回転し
• 読み取りヘッド（針）が移動してデータを探す

という構造になっています。

読み書きしたい場所へ針を動かすことを シーク（seek）
その移動にかかる時間を シークタイム（seek time） といいます。

ランダムアクセスを多用すると、

• 針の移動が頻繁になる。
• シークタイムが増える。
• 全体の処理速度が低下する。

という問題が起こりやすくなります。

最近主流の SSD は物理的な針を持たないため影響は小さいですが、
それでも 不要なランダムアクセスは避けるのが基本です。

また、バックアップ用のテープ装置などでは
そもそもランダムアクセスができない、または非常に遅い場合もあります。

C言語におけるランダムアクセスの考え方

C言語では、ランダムアクセスを行うために

• 読み書き位置を移動する。
• 現在の位置を取得する。

という仕組みが用意されています。

ただし、テキストモードでのランダムアクセスは注意点が多いため、
本記事では バイナリモードでの利用を前提として解説します。

fseek ― 読み書き位置を移動する

ファイルの読み書き位置を変更するには、fseek 関数を使います。

書式

int fseek(FILE* fp, long offset, int origin);

引数の意味

基準位置には、次の定数を指定します。

使用例

fseek(fp, 9L, SEEK_SET);

この場合、
ファイルの先頭から9バイト目に読み書き位置が移動します。

ftell ― 現在の読み書き位置を取得する

現在の読み書き位置を知りたい場合は、ftell 関数を使います。

書式

long ftell(FILE* fp);

戻り値

• ファイル先頭からのバイト数
• 失敗時は -1L

使用例

long pos = ftell(fp);

これで、現在の読み書き位置を取得できます。

fseek と ftell を組み合わせた考え方

fseek と ftell は、組み合わせて使うことで柔軟な制御ができます。

たとえば、

fseek(fp, ftell(fp) - 16L, SEEK_SET);

このコードは、

• 現在の位置を取得
• そこから16バイト前に戻る

という意味になります。

サンプルプログラム：指定位置の int 型データを読み取る

次のプログラムは、

• int 型データを3個バイナリで書き込み
• 2番目のデータだけをランダムアクセスで読み取る

例です。

プロジェクト名：14-12-1　ソースファイル名： sample14-12-1.c

Visual Studio でこのプログラムを実行するには、SDLチェック設定を変更しておく必要があります。
１．プロジェクト名を右クリックして、「プロパティ」をクリックします。
２．「C/C++」→「全般」→「SDLチェック」を「いいえ」に切り替えて「OK」をクリックします。

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

int main(void)
{
    FILE* fp;
    int data[3] = { 10, 20, 30 };
    int value;

    // 書き込み
    if ((fp = fopen("data.dat", "wb")) == NULL) {
        exit(1);
    }
    fwrite(data, sizeof(int), 3, fp);
    fclose(fp);

    // 読み取り
    if ((fp = fopen("data.dat", "rb")) == NULL) {
        exit(1);
    }

    // 2番目のint型へ移動
    fseek(fp, sizeof(int), SEEK_SET);
    fread(&value, sizeof(int), 1, fp);
    fclose(fp);

    printf("読み取った値：%d\n", value);
    return 0;
}

実行結果

読み取った値：20

このように、
固定サイズのデータを扱う場合、ランダムアクセスは非常に相性が良い
ということがわかります。

まとめ

• ランダムアクセスはファイルの任意位置に直接アクセスできる。
• 基本はシーケンシャルアクセスだが、必要な場面では非常に便利
• fseek で位置を移動し、ftell で現在位置を取得する。
• バイナリモードでの利用が安全でおすすめ。