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C++辞典

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ファイル I/O(fstream)

『C++』のファイル入出力は、標準ライブラリの <fstream> ヘッダが提供する ifstream(入力)・ofstream(出力)・fstream(入出力両用)の3つのクラスを使って行います。これらは iostream と同じ << / >> 演算子で操作でき、ファイルを閉じる処理はデストラクタが自動的に担当するため、スコープを抜けると安全にクローズされます。

構文

// ========================================
// ファイル入出力の基本構文
// ========================================

#include <fstream>
#include <string>

// --- ファイルへの書き込み(ofstream)---
// ファイルが存在しなければ新規作成、存在すれば上書きします
std::ofstream ofs("output.txt");

if (ofs.is_open()) {                 // 正常にオープンできたか確認します
    ofs << "テキストを書き込みます" << std::endl;
}
// ofs のスコープを抜けると自動的に close() されます

// --- ファイルからの読み込み(ifstream)---
std::ifstream ifs("output.txt");
std::string line;

while (std::getline(ifs, line)) {    // 1行ずつ読み込みます
    // line に1行分の内容が入ります
}

// --- 入出力両用(fstream)---
// std::ios::in | std::ios::out でモードを指定します
std::fstream fs("data.txt", std::ios::in | std::ios::out);

// --- 追記モード(ofstream + app フラグ)---
// 既存内容を残して末尾に追記します
std::ofstream ofs_app("log.txt", std::ios::app);
ofs_app << "追記行" << std::endl;

主要クラス・フラグ一覧

クラス / フラグ概要
ifstreamファイルからの読み込み専用ストリームです。コンストラクタにパスを渡してオープンします。
ofstreamファイルへの書き込み専用ストリームです。デフォルトでファイルを上書き作成します。
fstream読み書き両用のストリームです。モードフラグで動作を制御します。
is_open()ファイルが正常にオープンされているかを bool で返します。エラーチェックに使用します。
getline(stream, str)ストリームから1行読み込み、str に格納します。改行文字は含まれません。
close()ストリームを明示的に閉じます。スコープを抜けると自動的に呼ばれます。
std::ios::app追記モードです。既存ファイルの末尾にデータを追加します。
std::ios::trunc切り捨てモードです。オープン時にファイルの内容を空にします(ofstream のデフォルト)。
std::ios::binaryバイナリモードです。改行コードの変換を行わずにデータを読み書きします。
eof() / fail() / bad()ストリームの状態を確認するメンバ関数です。読み込みループの終了判定などに使います。

サンプルコード

jujutsu_file_io.cpp
// ========================================
// jujutsu_file_io.cpp
// 呪術廻戦のキャラクター情報をファイルに書き込み、
// 読み込んで表示するサンプルです
// ========================================

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <vector>
#include <sstream>

// ----------------------------------------
// キャラクター情報を保持する構造体です
// ----------------------------------------
struct Sorcerer {
    std::string name;    // 術師名
    int grade;           // 等級(数字が小さいほど強い)
    std::string ability; // 術式・特技
};

// ----------------------------------------
// CSV 形式でファイルに書き込む関数です
// ----------------------------------------
void writeSorcerers(const std::string& filename, const std::vector<Sorcerer>& sorcerers) {
    std::ofstream ofs(filename);

    if (!ofs.is_open()) {
        std::cerr << "エラー: ファイルをオープンできませんでした: " << filename << std::endl;
        return;
    }

    // ヘッダ行を書き込みます
    ofs << "name,grade,ability" << std::endl;

    // 各キャラクターを1行ずつ CSV 形式で書き込みます
    for (int i = 0; i < (int)sorcerers.size(); i++) {
        ofs << sorcerers[i].name  << ","
            << sorcerers[i].grade << ","
            << sorcerers[i].ability << std::endl;
    }

    std::cout << "[書き込み完了] " << filename << " に "
              << sorcerers.size() << " 件書き込みました。" << std::endl;
    // ofstream はここでスコープを抜けてデストラクタが close() を呼びます
}

// ----------------------------------------
// CSV ファイルを読み込んで Sorcerer の vector を返す関数です
// ----------------------------------------
std::vector<Sorcerer> readSorcerers(const std::string& filename) {
    std::vector<Sorcerer> result;
    std::ifstream ifs(filename);

    if (!ifs.is_open()) {
        std::cerr << "エラー: ファイルをオープンできませんでした: " << filename << std::endl;
        return result;
    }

    std::string line;

    // 1行目はヘッダなのでスキップします
    std::getline(ifs, line);

    // 2行目以降をデータとして読み込みます
    while (std::getline(ifs, line)) {
        if (line.empty()) { continue; }

        std::istringstream ss(line);
        std::string token;
        Sorcerer s;

        // カンマで分割して各フィールドに代入します
        std::getline(ss, token, ',');
        s.name = token;

        std::getline(ss, token, ',');
        s.grade = std::stoi(token);  // 文字列を整数に変換します

        std::getline(ss, token, ',');
        s.ability = token;

        result.push_back(s);
    }

    std::cout << "[読み込み完了] " << filename << " から "
              << result.size() << " 件読み込みました。" << std::endl;

    return result;
}

// ----------------------------------------
// ログを追記モードで記録する関数です
// ----------------------------------------
void appendLog(const std::string& logFile, const std::string& message) {
    // std::ios::app を指定すると既存ファイルの末尾に追記します
    std::ofstream ofs(logFile, std::ios::app);

    if (!ofs.is_open()) {
        std::cerr << "エラー: ログファイルをオープンできませんでした。" << std::endl;
        return;
    }

    ofs << message << std::endl;
}

// ----------------------------------------
// メイン関数
// ----------------------------------------
int main() {
    const std::string dataFile = "sorcerers.csv";
    const std::string logFile  = "battle_log.txt";

    // ========================================
    // Step 1: キャラクターデータをファイルに書き込みます
    // ========================================
    std::vector<Sorcerer> team;
    team.push_back({"虎杖悠仁", 1, "茈(むらさき)・発勁"});
    team.push_back({"伏黒恵",   2, "十種影法術・渕源の獄"});
    team.push_back({"釘崎野薔薇", 3, "芻霊呪法・共鳴り"});
    team.push_back({"五条悟",   0, "無下限呪術・術式順転「蒼」"});
    team.push_back({"七海建人", 1, "十劃呪法・六分の一"});

    writeSorcerers(dataFile, team);

    // ========================================
    // Step 2: ファイルから読み込んで表示します
    // ========================================
    std::cout << std::endl;
    std::vector<Sorcerer> loaded = readSorcerers(dataFile);

    std::cout << std::endl;
    std::cout << "=== 呪術師データ一覧 ===" << std::endl;
    std::cout << std::left;  // 左揃えで出力します

    for (int i = 0; i < (int)loaded.size(); i++) {
        std::cout << "  名前: " << loaded[i].name
                  << "  等級: ";
        if (loaded[i].grade == 0) {
            std::cout << "特級";
        } else {
            std::cout << loaded[i].grade << "級";
        }
        std::cout << "  術式: " << loaded[i].ability << std::endl;
    }

    // ========================================
    // Step 3: 追記モードでバトルログを記録します
    // ========================================
    std::cout << std::endl;
    appendLog(logFile, "--- バトル開始 ---");
    appendLog(logFile, "虎杖悠仁 vs 真人: 虎杖が茈を発動した。");
    appendLog(logFile, "五条悟 vs 漏瑚: 五条が蒼→赫を展開した。");
    appendLog(logFile, "七海建人 vs 花御: 七海が十劃呪法を使用した。");
    appendLog(logFile, "--- バトル終了 ---");

    std::cout << "[追記完了] " << logFile << " にログを追記しました。" << std::endl;

    // ========================================
    // Step 4: ログファイルを読み込んで表示します
    // ========================================
    std::cout << std::endl;
    std::cout << "=== バトルログ ===" << std::endl;

    std::ifstream logIfs(logFile);
    if (logIfs.is_open()) {
        std::string logLine;
        while (std::getline(logIfs, logLine)) {
            std::cout << "  " << logLine << std::endl;
        }
    }

    return 0;
}
# コンパイルして実行します
g++ -std=c++11 jujutsu_file_io.cpp -o jujutsu_file_io && ./jujutsu_file_io
[書き込み完了] sorcerers.csv に 5 件書き込みました。

[読み込み完了] sorcerers.csv から 5 件読み込みました。

=== 呪術師データ一覧 ===
  名前: 虎杖悠仁  等級: 1級  術式: 茈(むらさき)・発勁
  名前: 伏黒恵  等級: 2級  術式: 十種影法術・渕源の獄
  名前: 釘崎野薔薇  等級: 3級  術式: 芻霊呪法・共鳴り
  名前: 五条悟  等級: 特級  術式: 無下限呪術・術式順転「蒼」
  名前: 七海建人  等級: 1級  術式: 十劃呪法・六分の一

[追記完了] battle_log.txt にログを追記しました。

=== バトルログ ===
  --- バトル開始 ---
  虎杖悠仁 vs 真人: 虎杖が茈を発動した。
  五条悟 vs 漏瑚: 五条が蒼→赫を展開した。
  七海建人 vs 花御: 七海が十劃呪法を使用した。
  --- バトル終了 ---

よくあるミス: is_open() チェックを省略する

ファイルが存在しない・権限がないなどの理由でオープンに失敗した場合でも、is_open() チェックなしで読み書きを続けると何も書き込まれなかったり、空のデータを読んだりして原因不明のバグになります。

// NG: is_open() チェックなしで書き込む
std::ofstream ofs("/root/restricted.txt");
ofs << "五条悟のメモ" << std::endl;  // オープン失敗時は何も起きない(エラーも出ない)

OK: オープン後に必ず is_open() で確認します。

// OK: is_open() で確認してからアクセスする
std::ofstream ofs("memo.txt");
if (!ofs.is_open()) {
    std::cerr << "エラー: ファイルをオープンできませんでした。" << std::endl;
    return 1;
}
ofs << "五条悟のメモ" << std::endl;
g++ -std=c++11 file_open_check.cpp -o file_open_check
./file_open_check
エラー: ファイルをオープンできませんでした。

よくあるミス: バイナリファイルをテキストモードで開く

Windows 環境ではテキストモードで開いたファイルの \n(LF)が \r\n(CRLF)に変換されます。画像や音声などのバイナリファイルをテキストモードで開くとデータが破壊されます。

// NG: バイナリファイルをテキストモードで開く(Windows で壊れる)
std::ofstream ofs("image.png");
ofs.write(binaryData, dataSize);  // \n が \r\n に変換されてデータが破損する

OK: std::ios::binary フラグを追加します。

// OK: バイナリモードで開く
std::ofstream ofs("image.png", std::ios::binary);
ofs.write(binaryData, dataSize);  // 変換なし、正確に書き込まれる
g++ -std=c++11 binary_write.cpp -o binary_write
./binary_write
バイナリファイルの書き込み完了: 1024 バイト

概要

『C++』のファイル入出力は <fstream> ヘッダで提供される ifstreamofstreamfstream を使って行います。これらは RAII(Resource Acquisition Is Initialization)の仕組みに従っており、オブジェクトがスコープを抜けると自動的にファイルが閉じられるため、閉じ忘れによるリソースリークを防げます。ファイルをオープンした後は is_open() でエラーチェックを行うのがよく使われるパターンです。テキストモードでは getline() を使った行単位の読み込みが安全で一般的です。追記書き込みが必要な場合は std::ios::app フラグを指定します。画像や音声などのバイナリファイルを扱う際は std::ios::binary フラグを追加することで、OS による改行コード変換を抑制できます。クロスリファレンス: string / クラス

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