02: 変数と標準入出力

10: ファイル入出力

Linux にログインし、以下の講義ページ

を開いておくこと

http://www-it.sci.waseda.ac.jp/

teachers/w483692/CPR1/

1

C プログラミング入門

基幹7 (水5)



標準ライブラリ関数によりファイルの出力を

行う



画像ファイルの生成を例題として



配列の作成を復習する



関数を作ってプログラムを構造化する

2

今日の内容



文字コードの羅列でできているもの

3

テキストファイルの中を覗いてみる

Dear all,

I hope you and your family are fine. ...

Linux のコンソールで,

od -ctx1 ファイル名

とすると、文字コードを表示できる。

コマンドの詳細は man od で見れる。



Portable gray map image



他に、PPM (カラー), PBM (2値) がある



単純なフォーマット



テキスト形式とバイナリ形式がある

4

PGM 画像ファイル

1.

テキストエディタで、前頁のテキストファイ

ルを作り、 mini.pgm というファイル名で

保存する

2.

ダブルクリックして画像ビューアで開く



4x4 ピクセルなので、拡大しないと見えない



手で作ると大変なので、プログラムで作りだ

そうというのが、今日の本題です。

5

実演: PGM 画像ファイルを手で作る

1.

ファイルを開く



プログラムから指定してた名前のファイルに読み

書きできるように準備すること

2.

ファイルを読む・ファイルに書き込む



I/O (input/output) と呼ばれる



通常は、ファイルの内容を順番にアクセスする

(シーケンシャルアクセス

; sequential access)



⇄ランダムアクセス

(random access)

3.

ファイルを閉じる



ファイルの処理を完了し、バッファに残っている

ものを全て出力する

₆

ファイル入出力の流れ

7

例題: PGM ファイルの出力

fopen(), fprintf(), fclose() などは stdio.h で 宣言されている

ファイル閉じる



fopen() にファイル名と

モードを指定



FILE 型へのポインタが返

る



ファイルを操作するために

必要な情報が入っている



変数に入れて使う

8

ファイルを開く

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

fopen() のプロトタイプ モー ド 意味 "r" 読み込み (read)。ファ イルがなければエラーと なる。 "w" 書き込み (write)。既存 のファイルは削除される "a" 追記 (append)。既存の ファイルがあればその末 尾に追記され、なければ 新規作成される。 構造体（今後の講義で解説）であるが、 内容を理解する必要は通常ない



ファイルが開けない場合がある



読み込みモードで、ファイルが存在しない場合



書き込みモードで、書き込み禁止の場所の場合



etc...



失敗した場合 NULL ポインタが返る

9

ファイルオープンの失敗



ファイルに書き込むための関数を利用



fprintf() は printf() と同じ使い方だが、第1

引数にファイルポインタを与える

10

ファイルに文字列を書きだす

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

fprintf() のプロトタイプ 関数 内容 fwrite ポインタで指すメモリ領域を指定したサイズだけ読み取って、 ファイルに書き込む fputc (putc) 1バイトだけファイルに書き込む fputs 文字列をファイルに書き込む fflush バッファの中身をすべて書きだす その他のファイル書き込み関数



ファイルポインタを引数に fclose() を呼ぶ



ファイルの書き込みは、効率のためにバッ

ファリングがされるが、 fclose() は自動的に

fflush() を呼び出す

11

ファイルを閉じる



特定のパターンならループを使ってファイル

を書きだせば書けそう



複雑な場合は？

12

大きい画像を作る

fprintf(fp, "%d %d %d %d¥n", i*50, i*50, i*50, i*50); }

画素値 0, 50, 100, 150 の グラデーション



配列の各要素を画素値だと思って、そこに絵

を書く



ループを使ってファイルに書き出す

13

配列をキャンバスに使う

unsigned char image[32][32]

画素値の配列を作って、 絵を書く

14

コード例

{

FILE *fp; int x, y;

unsigned char image[32][32] = {{0}};

// image に絵を書く... // ファイル出力 fp = fopen("image.pgm", "w"); // エラーチェックをしてヘッダを書きだす ... for(y = 0: y < 32; ++y) for(x = 0; x < 32; ++x) { fprintf(fp, "%d ", image[y][x]); } fclose(fp); ... 32×32ピクセルの配列をつ くり、ゼロで初期化する。 配列 image に画素値をい ろいろ入れる 空白でそれぞれの画素値が 区切られるようにする 行、列の順番で考えている



1 バイト (unsigned char) の配列をそのまま

ファイルに書いた形式。ヘッダは P5



fwrite() を使って書きだす

15

PGM のバイナリ形式の場合

unsigned char image[32][32]

#include <stdio.h>

size_t fwrite(const void *buf, size_t size, size_t count, FILE *fp);

fwrite() のプロトタイプ

buf の指す場所から、 size [bytes] * count [個]の領域の値を fp の指すファ イルに書き出す



配列に様々な絵を書きこむ関数を実現するに

は、配列へのポインタとサイズを渡す



配列のサイズを関数は直接知ることができない

16

配列に絵を書く関数

// width x height の画像 img を color で塗りつぶす

void fill(unsigned char *img, int width, int height, int color) {

int x, y;

for(y = 0; y < height; ++y) {

for(x = 0; x < width; ++x) {

// NG: img[y][x] = color;

img[x + y*width] = color;

} } } ポインタ引数で配列の先頭 位置を知っただけなので、 ２次元配列としてアクセス できない。代わりに、座標 からメモリ上の位置を計算 する width x height の領域の先 頭へのポインタ



ファイル名などをプログラムで生成



自動的に日付を付ける



連番にする



etc...



文字配列に出力するには、 sprintf() を使う



c.f. printf() →標準出力 (画面)



c.f. fprintf() →ファイル

17

配列に文字列を書きこむ

int sprintf(char *buffer, const char *format, ...);



sprintf() が書きだすのに十分大きい配列を

用意しておく



はみ出してもエラーは出ない



他の使われている領域を破壊する可能性がある

18

sprintf() の使い方

sprintf(filename, "img-%d.pgm", 5);

'i' 'm' 'g' '-' '5' '.' 'p' 'g' 'm' '¥0' この例ではぎりぎりの文字 数となる。 5 の代わりに 10 としたら、はみ出してメ モリ破壊をしてしまう。 たとえば、ここが変数とな り、ループなどで変化する 実用上は 256 など、大きい 値を指定する



printf は

fprintf(

stdout

, "format string", …);

と同じ。



ファイルポインタ stdout は標準出力といい、

<stdio.h> で定義されている。



画面を一種のファイルとして扱っている

19

printf と stdout



printf => 標準出力 (画面)



fprintf => ファイル



sprintf => メモリ (配列)



(実は、 printf は stdout ファイルを指定した

fprintf と同じ)

20

まとめ



手順



fopen() のモードを "r" で開く



fgetc(), fgets() で文字列を読み込み、メモリに書

きこむ



fscanf() によって文字列を数値などに変換してメ

モリに書きこむ

• その後、 sscanf() によって処理をしてもよい



読み込みの処理は、書きこむよりも難しいこ

とが多い



ファイルに「正しい」情報があるとは限らない



EOFの処理については省略

21

テキストファイルの読み込み