C言語－４

C言語の学習を続けます。前回は「動的メモリ管理」と「構造体」を解説しました。

今回は、C言語でのより高度なデータ操作とファイル処理に不可欠な「文字列と文字配列」および「ファイルI/O」について解説します。

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6. 文字列と文字配列 (Strings and Character Arrays)

C言語には、C#やJavaのような専用のString型は存在しません。文字列は、文字の配列として扱われ、その終端は必ず**ナル文字（\0）**で示されます。

📝 文字列の宣言と初期化

文字列は、char型の配列として宣言します。

C

#include <stdio.h>

// 1. 文字配列として宣言（要素数にナル文字の分も含める）
char str1[10] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};

// 2. 文字列リテラル（ダブルクォーテーション）で初期化
// コンパイラが自動的にナル文字(\0)を末尾に追加してくれる
char str2[] = "World"; 

// 3. ポインタを使った宣言（文字列定数へのポインタ）
// str3が指す文字列データ自体は変更できないことが多い
char *str3 = "C Language"; 

printf("文字列1: %s\n", str1); // %s は文字列全体を出力するためのフォーマット指定子
printf("文字列2: %s\n", str2);

📏 文字列操作 (string.h)

文字列の操作（長さの取得、コピー、連結など）は、標準ライブラリの <string.h> に含まれる関数を使って行います。

関数	目的	説明
strlen(str)	長さの取得	文字列のナル文字を除く長さを返します。
strcpy(dest, src)	コピー	src の内容を dest にコピーします。dest はsrcより十分な大きさが必要です。
strcat(dest, src)	連結	dest の末尾に src の内容を連結します。dest のメモリが足りるか注意が必要です。
strcmp(str1, str2)	比較	2つの文字列が等しいか比較します。等しい場合は 0 を返します。

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C

#include <string.h>

char buffer[50] = "Hello "; // 連結のために十分なサイズを確保

char *word = "World!";

// 文字列の連結
strcat(buffer, word);
printf("連結後: %s\n", buffer); // 出力: Hello World!

// 文字列の長さ
size_t length = strlen(buffer);
printf("長さ: %zu\n", length); // 出力: 12

⚠️ 注意: strcpyやstrcatを使う際は、必ずコピー先（dest）の配列が十分な大きさを持っていることを確認してください。サイズが不足するとバッファオーバーフローを引き起こし、深刻なバグやセキュリティ問題の原因となります。

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7. ファイル I/O (Input/Output)

C言語でファイル（テキストファイルやバイナリファイル）を読み書きするには、標準ライブラリの <stdio.h> にある関数を使用します。ファイル操作は、以下の3つの手順が基本となります。

1. ファイルを開く (fopen)
2. 読み書きを実行 (fprintf, fscanf, fgetc, fputc など)
3. ファイルを閉じる (fclose)

📂 ファイル操作の基本

ファイル操作では、FILE型のポインタを使用して、開いたファイルへのアクセスを管理します。

C

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp; // ファイルポインタを宣言
    char filename[] = "test.txt";

    // 1. ファイルを開く ("w": 書き込みモード。ファイルが存在すれば上書き)
    fp = fopen(filename, "w");

    if (fp == NULL) {
        perror("ファイルのオープンに失敗しました");
        return 1;
    }

    // 2. ファイルにデータを書き込む (printfと似た fprintf を使用)
    fprintf(fp, "C言語でファイル処理を学習中です。\n");
    fprintf(fp, "これは2行目です。\n");

    // 3. ファイルを閉じる（必ず行う）
    fclose(fp);

    printf("ファイル '%s' への書き込みが完了しました。\n", filename);

    return 0;
}

🗝️ ファイルのオープンモード

モード	目的	特徴
"r"	読み込み (Read)	ファイルが存在しない場合、オープン失敗。
"w"	書き込み (Write)	ファイルが存在すれば内容を破棄して新規書き込み。
"a"	追記 (Append)	ファイルの末尾に内容を追加。ファイルが存在しなければ新規作成。
"rb" / "wb"	バイナリ読み書き	画像や実行ファイルなど、バイナリデータを扱う場合に使用。

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📚 ファイルからの読み込み

fscanf や fgets を使ってファイルからデータを読み込みます。

C

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    char buffer[100]; // 読み込み用バッファ

    fp = fopen("test.txt", "r"); // 読み込みモード

    if (fp == NULL) {
        perror("ファイルのオープンに失敗しました");
        return 1;
    }

    // fgetsを使って1行ずつ読み込む（EOF: End Of Fileに達するまで）
    printf("\n--- ファイルの内容 ---\n");
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }

    fclose(fp);
    return 0;
}

ファイルI/Oと文字列操作は、C言語で実用的なアプリケーションを作る上で避けて通れない分野です。特にポインタやメモリ管理と密接に関連するため、バッファサイズには十分注意を払いましょう。