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高水準と低水準のファイル処理

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(1)

プログラミング論

ファイル処理 (中級編)

http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~ct13140/ProgC/

高水準と低水準のファイル処理

• 高水準ファイル処理

–

ファイルのデータを決められたブロック単位でメモリ(

バッファ)に読み込み,バッファからデータ読み込む．

バッファを読み切ったら次のデータをファイルからバッ ファに読む．

–

バッファから処理するため，fscanfなど便利な機能 がある．

– buffered I/Oとも言う．

– OS間で高い互換性がある.

– fopen, fread, fgetc, fscanfなど

D-2

高水準と低水準のファイル処理

• 低水準ファイル処理

–

関数とはしてはバッファせず,要求されたバイトを読み 書きする．

•実際は，関数とは別にOSがバッファする

– unbuffered I/Oとも言う．

– I/O(ファイル読み書き)に関するOS固有の機能を使

用できる．

•例: Linux固有のDirect I/O

– OS

間で互換性が低い

. – open, read, lseekなど

D-3

高水準 fopen

fopen("ファイル名", "モード");

戻り値: 成功したらファイルへのポインタ，

失敗したら

NULL.

fopen_s(&fp, "ファイル名", "モード");

戻り値: 成功したら0. 失敗したら0以外.

モード: r, w, a, r+, w+, a+

r:読み込み, w:書き込み, a:追記

r+:読み書き, w+:読み書き, a+:追記読み書き

モード: t, b

t:テキスト， b:バイナリ

D-4

fopen のモード

例:

"rt":read text

"rb":read binary

"r":read text( 省略時は text)

"wt":write text

"ab":append binary

"r+b":read+ binary

D-5

fopen のモード

D-6

モード 説明 ファイルがない場合 ファイルがある場合

"r" 読み込み read

エラー(NULLを返す) 既存ファイルから読み込む

"w" 書き込み Write

新規作成 既存の内容を破棄し，書き込む

"a" 追記 append

新規作成 既存の内容を保持し，その後ろに 追記

"r+" 読み書き read+

エラー(NULLを返す) 既存の内容を保持し，読み書き

"w+" 読み書き write+

新規作成 既存の内容を破棄し，読み書き

"a+" 追記読み書き append+

新規作成 既存の内容を保持し，追記，読み 書き

fopen のモード

• テキストモード

–

改行コードの

OS

ごとの差を考慮して

read, write – read: 改行コード\r\n を \n に変換

– Write: \n を 改行コード\r\n に変換 –

次スライド以降で詳解

• バイナリモード

–

変換なく

read, write

D-7 O-8

文字と文字コード

• 文字には， " 文字コード " という数字が割り当てら れている．

• 計算機はこの文字コード(通常ASCIIコード)を 用いて文字を処理する．

文字 '0' '1' '2' '3' '4' 'A' 'B' 'C' 'a' 'b' 文字

コード 16進数

30 31 32 33 34 41 42 43 61 62

文字 コード 10進数

48 49 50 51 52 65 66 67 97 98

(2)

文字コード表示プログラム (1/2)

void main(){

char ch;

for(ch='A'; ch<='Z'; ch++){

printf("%c %d\n", ch, ch);

} }

ヒント:'A'と65は同じ．

ch='A' と ch=65 は同じ．

ch<='Z' と ch<=90 は同じ

D-9 実行結果 A 65 B 66 C 67 D 68 : X 88 Y 89 Z 90

文字コード表示プログラム (2/2)

void main(){

char ch;

for(ch='a'; ch<='z'; ch++){

printf("%c %d\n", ch, ch);

} }

ヒント:'a'と97は同じ．

ch='a' と ch=97 は同じ．

ch<='z' と ch<=122 は同じ

D-10 実行結果 a 97 b 98 c 99 d 100 : x 120 y 121 z 122

改行コード

•

「改行」に割り当てられている文字コード(改行コード)は，

OSにより異なる．

– Windowsの場合

• 10進数の13, 10の2バイト. CR+LFの2バイト.

(16進数で0D,0Aの2バイト)

– Linuxの場合

• 10進数の10の1バイト. LFの1バイト

–

旧Mac OSの場合

• 10進数の13の1バイト. CRの1バイト

• CR: carriage return, \r, 13(10), 0D(16), 復帰

• LF: line feed, \n, 10(10), 0A(16), 改行

D-11

文字を読み込み，表示する プログラム (バイナリモード)

#include <stdio.h>

void main(){

FILE *fp; int ch;

fp = fopen("S:\\a.txt","rb");

if( fp == NULL ){

(略) }

while( (ch=fgetc(fp)) != -1 ){

printf("%d\n", ch);

}

fclose(fp);

} D-12

"rb"の意味は後述

文字を読み込み，表示する プログラム (バイナリモード)

#include <stdio.h>

void main(){

FILE *fp; int ch, ret;

ret = fopen_s( &fp, "s:\\a.txt", "rb");

if( ret != 0 ) { (略)

}

while( (ch=fgetc(fp)) != -1 ){

printf("%d\n", ch);

}

fclose(fp);

} D-13

"rb"の意味は後述 Visual Studio版

文字を読み込み，表示する プログラム ( 実行結果 )

Windowで作った a.txt

に対して

65

66 67 13 10 68 69

70

D-14

Linuxで作った a.txt

に対して

65

66 67 10 68 69 70

ABC DEF a.txt

すなわち,Windowsで作った

「ABC改行DEF」のファイルと，

Linuxで作ったファイルでは，

内容が異なる

fopen

テキストモードとバイナリモード

• テキストモード

fopen("S:a.txt", "rt");

fopen("S:a.txt", "wt");

改行コードの変換を行う

• バイナリモード

fopen("S:a.txt", "rb");

fopen("S:a.txt", "wb");

改行コードの変換を行わない

D-15

文字を読み込み，表示する プログラム (テキストモード)

#include <stdio.h>

void main(){

FILE *fp; int ch, ret;

ret = fopen_s( &fp, "s:\\a.txt", "rt");

if( ret != 0 ) { (略)

}

while( (ch=fgetc(fp)) != -1 ){

printf("%d\n", ch);

}

fclose(fp);

} D-16

(3)

文字を読み込み，表示する プログラム ( 実行結果 )

"rt"

65 66 67 10 68 69 70

D-17

"rb"

65 66 67 13 10 68 69 70

ABC DEF a.txt

textモードでは，

\r \n → \n 13 10 → 10

に変換されて読み込まれる．

Window で作った a.txt に対して

文字を書き込むプログラム ( テキストモード ,Windows)

#include "stdafx.h"

#include <stdio.h>

void main() { FILE *fp;

int ch, ret;

ret = fopen_s( &fp, "s:\\a.txt", "wt");

if (ret != 0 ) { (略)

}

fprintf( fp, "ABC\nDEF");

fclose(fp);

}

D-18

65 66 67 13 10 68 69 70 Windowsにおける

実行結果

a.txt

textモードでは，

\n → \r \n 10 → 13 10 に変換されて 書き込まれる．

文字を書き込むプログラム (バイナリモード)

#include "stdafx.h"

#include <stdio.h>

void main() { FILE *fp;

int ch, ret;

ret = fopen_s( &fp, "s:\\a.txt", "wb");

if (ret != 0 ) { (略)

}

fprintf( fp, "ABC\nDEF");

fclose(fp);

}

D-19

65 66 67 10 68 69 70 a.txt

binaryモードでは，

\n → \r \n 10 → 13 10 の変換をしない.

文字を書き込むプログラム (テキストモード,Linux)

#include <stdio.h>

void main() { FILE *fp;

int ch, ret;

fp = fopen( "a.txt", "wt");

if( fp == NULL ){

(略) }

fprintf( fp, "ABC\nDEF");

fclose(fp);

}

D-20

65 66 67 10 68 69 70 Linuxにおける

実行結果

a.txt

Linuxでは，

改行コードは

\n(10)なので，

変換なし.

高水準関数 fputc, fgetc

fputc(char c, FILE *fp) fpのファイルにcの文字を書き込む

戻り値:正常時は出力文字コード，エラー時は-1 fgetc(FILE *fp)

fp のファイルから 1 文字読み込む．

戻り値 : 正常時は取得文字コード，エラー時は -1

ヒント：EOFと-1は同一

D-21

高水準関数 fputs

fputs(char *s, FILE *fp);

fpのファイルに，文字列sを書き込む.

void main() { FILE *fp;

int ret;

ret = fopen_s( &fp, "s:\\a.txt", "wt");

if( ret != 0 ){ (略) } fputs( "ABC\nDEF", fp);

fclose(fp);

}

D-22

高水準関数 fgets

fgets(char *buf, int n, FILE *fp);

fp のファイルから， buf に対して ,

n文字読み込む

(n-1個の文字と,1個の終端記号) void main() {

char buf[100]; FILE *fp; int ret;

ret = fopen_s(&fp, "s:\\a.txt", "rt");

if( ret != 0 ){ (略) } fgets(buf, 100, fp);

printf("%s\n", buf);

fclose(fp);

}

D-23

高水準関数 fprintf

fprintf(FILE *fp, char s, ...);

fp のファイルに，文字列 s を書き込む .

void main() { FILE *fp;

int ret;

ret = fopen_s(&fp, "s:\\a.txt", "wt");

if( ret != 0 ){ (略) }

fprintf(fp, "ret=%d\n", ret);

fclose(fp);

}

D-24

(4)

高水準関数 fscanf

fscanf(FILE *fp, char s, ...);

fpのファイルから，文字列sに従い読み込む.

戻り値 : 正常時は代入された個数 . エラー時は -1

void main() {

FILE *fp; int ret, i;

fp = fopen("s:\\a.txt", "rt");

if( fp == NULL ){ (略) } fscanf(fp, "%d", &i);

fclose(fp);

printf("i=%d\n", i);

} D-25

S:\a.txt 23

456

実行結果 i=23

高水準関数 fscanf_s

fscanf(FILE *fp, char s, ...);

fpのファイルから，文字列sに従い読み込む.

戻り値 : 正常時は代入された個数 . エラー時は -1

void main() {

FILE *fp; int ret, i;

ret = fopen_s(&fp,"s:\\a.txt","rt");

if( ret != 0 ){ (略) } fscanf_s(fp, "%d", &i);

fclose(fp);

printf("i=%d\n", i);

} D-26

S:\a.txt 23

456

実行結果 i=23

高水準関数 fscanf

void main() {

FILE *fp; int ret, hp, mp, exp, gold;

fp = fopen( "S:\\a.txt", "rb");

if ( fp == NULL ){ (略) } fscanf(fp, "HP=%d\n", &hp);

fscanf(fp, "MP=%d\n", &mp);

fscanf(fp, "EXP=%d\n", &exp);

fscanf(fp, "GOLD=%d\n", &gold);

fclose(fp);

printf("%d %d %d %d\n", hp, mp, exp, gold);

}

D-27 S:\a.txt HP=23 MP=18 EXP=100 GOLD=99

実行結果 23 18 100 99

高水準関数 fscanf_s

void main() {

FILE *fp; int ret, hp, mp, exp, gold;

ret = fopen_s(&fp, "s:\\a.txt", "rb");

if (ret != 0) { (略) } fscanf_s(fp, "HP=%d\n", &hp);

fscanf_s(fp, "MP=%d\n", &mp);

fscanf_s(fp, "EXP=%d\n", &exp);

fscanf_s(fp, "GOLD=%d\n", &gold);

fclose(fp);

printf("%d %d %d %d\n", hp, mp, exp, gold);

}

D-28 S:\a.txt HP=23 MP=18 EXP=100 GOLD=99

実行結果 23 18 100 99

高水準関数 fscanf_s

void main() {

FILE *fp; int ret, hp=0, mp=0, exp=0, gold=0;

ret = fopen_s(&fp, "s:\\a.txt", "rb");

if (ret != 0) { (略) }

ret = fscanf_s(fp, "HP=%d\n", &hp);

printf("ret=%d\n", ret);

ret = fscanf_s(fp, "MP=%d\n", &mp);

printf("ret=%d\n", ret);

ret = fscanf_s(fp, "EXP=%d\n", &exp);

printf("ret=%d\n", ret);

ret = fscanf_s(fp, "GOLD=%d\n", &gold);

printf("ret=%d\n", ret);

fclose(fp);

printf("%d %d %d %d\n", hp, mp, exp, gold);

}

D-29 S:\a.txt HP=23 MP=18 EXP=100 GOLD=99

実行結果 ret=1 ret=1 ret=1 ret=1

23 18 100 99

高水準関数 fscanf_s

void main() {

FILE *fp; int ret, hp=0, mp=0, exp=0, gold=0;

ret = fopen_s(&fp, "s:\\a.txt", "rb");

if (ret != 0) { (略) }

ret = fscanf_s(fp, "HP=%d\n", &hp);

printf("ret=%d\n", ret);

ret = fscanf_s(fp, "MP=%d\n", &mp);

printf("ret=%d\n", ret);

ret = fscanf_s(fp, "EXP=%d\n", &exp);

printf("ret=%d\n", ret);

ret = fscanf_s(fp, "GOLD=%d\n", &gold);

printf("ret=%d\n", ret);

fclose(fp);

printf("%d %d %d %d\n", hp, mp, exp, gold);

}

D-30 S:\a.txt HP=23 EXP=100 MP=18 GOLD=99

実行結果 ret=1 ret=0 ret=1 ret=0 23 0 100 0

高水準ブロック read,write

fread(char *buf, int size, int n, FILE *fp);

fpのファイルから,bufに,sizeバイト*n個分読み込む．

戻り値：読み込んだ個数.(バイト数でなく,0～nの個数) fwrite(char *buf, int size, int n, FILE *fp);

bufから,fpのファイルに,sizeバイト*n個分書き込む．

戻り値：書き込んだ個数.(バイト数でなく,0～nの個数) fseek(FILE *fp, long n, int whence)

fpのファイルのnの場所に移動.

whenceがSEEK_SETなら，ファイルの先頭からnバイト目.

SEEK_CURなら，現在の位置からnバイト目.

SEEK_ENDなら，ファイルの終端からnバイト目.(nは0や負の数) D-31

#include "stdafx.h"

#include <stdio.h>

void main() {

FILE *fp; int ret;

unsigned int width, height;

unsigned char buf[8]; //8バイトの配列 ret = fopen_s(&fp, "s:\\a.png", "rb");

if (ret != 0) { (略) }

fseek(fp, 16, SEEK_SET); //ファイルの16バイト目に移動 fread(buf, 4, 2, fp); //その場所から,4*2=8バイト読み込み fclose(fp);

printf("%02x %0x2 %02x %02x\n", buf[0], buf[1], …);

printf("%02x %0x2 %02x %02x\n", buf[4], buf[5], …);

width = (buf[0]<<24U) + (buf[1] << 16U) + (buf[2] << 8U) + (buf[3]);

height = (buf[4] << 24U) + (buf[5] << 16U) + (buf[6] << 8U) + (buf[7]);

printf("%u * %u\n", width, height);

} D-32

PNGファイルは，

16バイト目からの4バイトに 画像の横幅が，

20バイト目からの4バイトに 縦の長さが記録されている．

<<はビットシフト

Referensi

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