C言語入門｜バイナリ入出力の基本：fwriteとfread

C言語入門｜バイナリ入出力の基本：fwriteとfread

文字ではなく、データそのものを扱う

これまでの記事では、
fputc や fputs、fprintf などを使って テキストファイル を読み書きしてきました。

テキストファイルは、人が読める文字を前提とした形式なので、

• 改行コード
• 文字コード
• 書式指定

といったルールを意識する必要がありましたね。

一方で、次のような場面ではどうでしょう。

• 構造体をそのまま保存したい。
• 数値データを高速に読み書きしたい。
• 文字コードや改行を一切気にしたくない。

そんなときに活躍するのが、
サイズ指定で読み書きするバイナリ入出力 です。

サイズ指定で読み書きするという考え方

バイナリ入出力では、

• 文字
• 行
• 書式

といった概念は登場しません。

代わりに使うのは、

• 何バイトのデータを
• いくつ分

という、純粋なサイズ指定 です。

この考え方を実現する関数が、
fwrite と fread です。

fwrite：指定したサイズで書き込む

fwrite は、
メモリ上のデータを、そのままの形でファイルに書き込む関数 です。

書式

size_t fwrite(const void* wp, size_t s, size_t n, FILE* fp)

引数の意味

戻り値

つまり、
s × n バイト分を書き込もうとする
という動作になります。

fread：指定したサイズで読み取る

fread は、
ファイルから指定サイズ分のデータをまとめて読み取る関数 です。

書式

size_t fread(void* rp, size_t s, size_t n, FILE* fp)

引数の意味

戻り値

テキスト系の関数と違い、
EOF を直接扱わない点が特徴です。

fwrite / fread を使ったサンプル例

次の例では、
構造体の配列をバイナリファイルに保存し、
その内容を読み戻して画面に表示します。

サンプルプログラム

プロジェクト名：14-9-1　ソースファイル名： sample14-9-1.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>

typedef struct {
    int id;
    double value;
} Data;

int main(void)
{
    FILE* fp;
    Data out[3] = {
        {1, 10.5},
        {2, 20.0},
        {3, 30.25}
    };
    Data in[3];

    fp = fopen("data.bin", "wb");
    if (fp == NULL) {
        exit(1);
    }

    fwrite(out, sizeof(Data), 3, fp);
    fclose(fp);

    fp = fopen("data.bin", "rb");
    if (fp == NULL) {
        exit(1);
    }

    fread(in, sizeof(Data), 3, fp);
    fclose(fp);

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("id=%d value=%.2f\n", in[i].id, in[i].value);
    }

    return 0;
}

このプログラムで起きていること

この処理では、

1. 構造体 Data を 3 個まとめて書き込み
2. 書き込んだバイト列をそのまま読み取り
3. メモリ上で元の構造体として復元

という流れになっています。

文字コードや改行は一切関係なく、
メモリ上の状態を丸ごと保存している
と考えるとイメージしやすいでしょう。

テキスト入出力との違いを整理する

バイナリ入出力で気をつける点

とても便利な fwrite / fread ですが、注意点もあります。

• 構造体のサイズは環境依存
• CPU や OS が変わると互換性がない場合がある。
• エンディアンの違いが影響することがある。

そのため、

• 同一環境で使うデータ
• 一時的な保存
• 高速処理が必要な場面

に向いている方法だと覚えておきましょう。

ここまでのまとめ

この節のポイントは次のとおりです。

• fwrite / fread はサイズ指定で読み書きする。
• データを文字として解釈しない。
• 構造体や配列をそのまま保存できる。
• 高速だが環境依存の注意が必要

バイナリ入出力を理解すると、
C言語らしい低レベルなデータ操作 が一気に身近になります。