標準入出力

【C言語】fopenの使い方：ファイルを正しく開くモード指定と注意点

2025-04-15更新日: 2025-04-15

fopen関数は、ファイルを開く際に適切なモードを指定する必要があります。

主なモードには読み込み用の"r"、書き込み用の"w"、追加書き込み用の"a"があり、バイナリモードを使用する場合は各モードに"b"を付加します。

モード選択を誤るとデータの損失やアクセスエラーの原因となるため、目的に合ったモードを正確に選ぶことが重要です。

また、ファイル操作後は必ずfcloseでファイルを閉じることを忘れないようにしてください。

目次から探す

fopen関数の基本

fopen関数は、C言語でファイルを操作する際に最も基本的かつ重要な関数の一つです。

この関数を使用することで、プログラム内からファイルを開き、読み書きすることが可能になります。

fopenは、指定されたファイルを特定のモードで開き、ファイルへのポインタを返します。

ファイルポインタを通じて、ファイルの内容を読み取ったり、データを書き込んだりする操作を行います。

fopen関数の構文

#include <stdio.h>
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);

filename: 開きたいファイルの名前を指定します。絶対パスまたは相対パスで指定可能です。
mode: ファイルを開くモードを指定します。後述するオープンモードの種類により、読み込み専用や書き込み専用などの動作が決まります。

基本的な使用方法

以下に、fopen関数を使用してファイルを開く基本的な例を示します。

この例では、指定されたファイルを読み込みモードで開き、その内容を一行ずつ読み取って表示します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr; // ファイルポインタの宣言
    char buffer[100]; // 読み込み用のバッファ
    // ファイルを読み込みモードで開く
    filePtr = fopen("example.txt", "r");
    if (filePtr == NULL) {
        // ファイルが開けなかった場合のエラーメッセージ
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルの内容を一行ずつ読み取って表示
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), filePtr) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイルの内容がここに表示されます。
例:
Hello, World!
This is a sample text file.

FILE型について

fopen関数が返すFILE型は、ファイル操作に必要な情報を保持する構造体です。

この構造体へのポインタを通じて、freadやfwrite、fprintfなどの様々なファイル操作関数を使用することができます。

FILE型は抽象的なデータ型であり、内部の構造は標準ライブラリによって管理されています。

ファイル操作の流れ

ファイルを開く: fopen関数を使用して、対象のファイルを指定のモードで開きます。
ファイルに対する操作を行う: fread、fwrite、fgets、fputsなどの関数を使用して、ファイルの読み書きを行います。
ファイルを閉じる: 操作が完了したら、fclose関数を使用してファイルを閉じます。これにより、リソースが解放され、データの整合性が保たれます。

fopen関数はファイル操作の出発点であり、正しく使用することで効率的かつ安全にファイルを扱うことが可能になります。

次のセクションでは、fopen関数で使用可能な様々なファイルオープンモードについて詳しく解説します。

ファイルオープンモードの種類

fopen関数を使用する際には、ファイルをどのように開くかを指定するための「モード」を設定する必要があります。

適切なオープンモードを選択することで、ファイルの読み込みや書き込みの動作を制御し、意図した結果を得ることが可能になります。

ここでは、fopen関数で使用できる主なオープンモードとその特徴について詳しく解説します。

主なオープンモード一覧

以下の表に、fopen関数で利用可能な主要なオープンモードとその説明をまとめました。

モード	説明
`"r"`	読み込み専用モード。指定したファイルを読み込むために開きます。ファイルが存在しない場合は開くことができません。
`"w"`	書き込み専用モード。指定したファイルに書き込むために開きます。ファイルが存在する場合は内容が消去され、新規に作成されます。
`"a"`	追記モード。指定したファイルの末尾にデータを追加するために開きます。ファイルが存在しない場合は新規に作成されます。
`"r+"`	読み書きモード。ファイルを読み込みおよび書き込みの両方に使用します。ファイルが存在しない場合は開くことができません。
`"w+"`	読み書きモード。ファイルを読み込みおよび書き込みに使用します。ファイルが存在する場合は内容が消去され、新規に作成されます。
`"a+"`	読み書き追記モード。ファイルの末尾にデータを追加するための読み書きが可能です。ファイルが存在しない場合は新規に作成されます。

バイナリモードの追加

テキストファイルだけでなく、バイナリファイルを扱う場合には、オープンモードに"b"を追加します。

以下に、バイナリモードを含むモードの例を示します。

モード	説明
`"rb"`	バイナリモードでの読み込み専用。
`"wb"`	バイナリモードでの書き込み専用。
`"ab"`	バイナリモードでの追記。
`"r+b"` または `"rb+"`	バイナリモードでの読み書き。
`"w+b"` または `"wb+"`	バイナリモードでの読み書き(内容は消去)。
`"a+b"` または `"ab+"`	バイナリモードでの読み書き追記。

オープンモード選択のポイント

ファイルオープンモードを選択する際の主なポイントは以下の通りです。

操作の目的を明確にする:

読み込みのみの場合は"r"や"rb"を使用。
書き込みのみの場合は"w"や"wb"を使用。
読み書き両方を行う場合は"r+"や"rb+"などを選択。

既存のファイルの扱いを考慮する:

ファイル内容を保持したい場合は"a"や"a+"を使用。
ファイル内容を消去して新規に書き込みたい場合は"w"や"w+"を使用。

ファイルの存在有無を確認する:

ファイルが存在しないとエラーになるモード(例："r", "r+")と、存在しなくても新規作成されるモード(例："w", "a")を理解する。

オープンモードの具体例

以下に、異なるオープンモードを使用した具体的なコード例を示します。

各例では、指定されたモードでファイルを開き、基本的な操作を行います。

読み込み専用モード “r”

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    char buffer[100];
    // 読み込み専用モードでファイルを開く
    filePtr = fopen("read_example.txt", "r");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルの内容を読み取る
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), filePtr) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイルの内容がここに表示されます。
例:
こんにちは、世界！
これは読み込み専用モードの例です。

書き込み専用モード “w”

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    // 書き込み専用モードでファイルを開く(新規作成または既存ファイルの内容を消去)
    filePtr = fopen("write_example.txt", "w");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルにデータを書き込む
    fprintf(filePtr, "これは書き込み専用モードの例です。\n");
    fprintf(filePtr, "新しい内容がここに追加されます。\n");
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイル "write_example.txt" に以下の内容が書き込まれます。
これは書き込み専用モードの例です。
新しい内容がここに追加されます。

読み書き追記モード “a+”

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    // 読み書き追記モードでファイルを開く(ファイルが存在しない場合は新規作成)
    filePtr = fopen("append_example.txt", "a+");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルにデータを追記する
    fprintf(filePtr, "これは追記モードの例です。\n");
    // ファイルの先頭に戻って内容を表示する
    fseek(filePtr, 0, SEEK_SET);
    char buffer[100];
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), filePtr) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイル "append_example.txt" に以下の内容が追加されます。
これは追記モードの例です。
既存の内容がある場合はその後に追記されます。

モード選択時の注意点

ファイルの存在確認:
- 読み込み専用モード("r"や"r+")でファイルを開く場合、ファイルが存在しないとエラーになります。ファイルの存在を確認するか、存在しない場合は新規作成するモードを選択しましょう。
データの消失に注意:
- 書き込み専用モード("w"や"w+")では、既存のファイル内容が消去されます。重要なデータが失われないよう、十分に注意して使用してください。
バイナリモードの適切な使用:
- テキストデータとバイナリデータでは、改行コードの扱いやデータのエンコーディングが異なります。バイナリデータを扱う際は、必ずバイナリモード("b"を含むモード)を使用してください。
エラーチェックの徹底:
- ファイルオープン時には常にエラーチェックを行い、ファイルが正しく開けなかった場合の対応を実装しましょう。これにより、予期しない動作やプログラムのクラッシュを防ぐことができます。

オープンモードの理解と適切な選択は、C言語におけるファイル操作の基本です。

次のセクションでは、実際にfopen関数を使用した具体的な使用例について詳しく見ていきます。

fopenの使用例

fopen関数は、ファイルの読み書き操作を行う際に非常に便利な関数です。

ここでは、fopenを使用した具体的な使用例をいくつか紹介します。

それぞれの例では、異なるオープンモードを使用し、ファイルの読み取り、書き込み、追記などの基本的な操作方法を示します。

読み込み専用モード “r” の例

以下の例では、fopenを使用してテキストファイルを読み込み専用モードで開き、その内容をコンソールに表示します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    char buffer[100];
    // 読み込み専用モードでファイルを開く
    filePtr = fopen("read_example.txt", "r");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルの内容を一行ずつ読み取って表示
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), filePtr) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイルの内容がここに表示されます。
例:
こんにちは、世界！
これは読み込み専用モードの例です。

書き込み専用モード “w” の例

次の例では、fopenを使用してファイルを書き込み専用モードで開き、新しい内容を書き込みます。

既存のファイルがある場合、その内容は消去されます。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    // 書き込み専用モードでファイルを開く(新規作成または既存ファイルの内容を消去)
    filePtr = fopen("write_example.txt", "w");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルにデータを書き込む
    fprintf(filePtr, "これは書き込み専用モードの例です。\n");
    fprintf(filePtr, "新しい内容がここに追加されます。\n");
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイル "write_example.txt" に以下の内容が書き込まれます。
これは書き込み専用モードの例です。
新しい内容がここに追加されます。

追記モード “a” の例

以下の例では、fopenを使用してファイルを追記モードで開き、新しいデータを既存のファイル末尾に追加します。

ファイルが存在しない場合は新規に作成されます。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    // 追記モードでファイルを開く(ファイルが存在しない場合は新規作成)
    filePtr = fopen("append_example.txt", "a");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルにデータを追記する
    fprintf(filePtr, "これは追記モードの例です。\n");
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイル "append_example.txt" に以下の内容が追加されます。
これは追記モードの例です。

読み書きモード “r+” の例

この例では、fopenを使用してファイルを読み書きモードで開き、既存のデータを読み取った後、新しいデータを書き込みます。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    char buffer[100];
    // 読み書きモードでファイルを開く
    filePtr = fopen("read_write_example.txt", "r+");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルの内容を読み取る
    printf("ファイルの内容:\n");
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), filePtr) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }
    // ファイルの末尾に新しいデータを書き込む
    fprintf(filePtr, "新しいデータを追加しました。\n");
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイルの内容:
既存のデータがここにあります。
新しいデータを追加しました。

バイナリモード “rb” の例

バイナリファイルを扱う際には、オープンモードに"b"を追加します。

以下の例では、バイナリモードでファイルを開き、バイナリデータを読み取ります。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    unsigned char buffer[10];
    size_t bytesRead;
    // バイナリ読み取りモードでファイルを開く
    filePtr = fopen("binary_example.bin", "rb");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("バイナリファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // バイナリデータを読み取る
    bytesRead = fread(buffer, sizeof(unsigned char), sizeof(buffer), filePtr);
    if (bytesRead > 0) {
        printf("読み取ったバイナリデータ:\n");
        for (size_t i = 0; i < bytesRead; i++) {
            printf("%02X ", buffer[i]);
        }
        printf("\n");
    }
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

読み取ったバイナリデータ:
4F 70 65 6E 20 42 69 6E 61 72

読み書き追記モード “a+” の例

最後に、a+モードを使用してファイルを開き、既存のデータを読み取った後、新しいデータを追記します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    char buffer[100];
    // 読み書き追記モードでファイルを開く
    filePtr = fopen("append_read_example.txt", "a+");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルの内容を読み取る
    rewind(filePtr); // ファイルポインタを先頭に戻す
    printf("ファイルの現在の内容:\n");
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), filePtr) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }
    // 新しいデータを追記する
    fprintf(filePtr, "新たに追加されたデータです。\n");
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイルの現在の内容:
既存のデータがここにあります。
新たに追加されたデータです。

これらの使用例を通じて、fopen関数のさまざまなオープンモードとその実際の動作を理解することができます。

各モードの特性を把握し、適切なモードを選択することで、効率的かつ安全にファイル操作を行うことが可能になります。

注意点とエラーハンドリング

fopen関数を使用してファイルを操作する際には、正しくファイルを開くことはもちろん、その後のエラーハンドリングやリソース管理も非常に重要です。

適切なエラーチェックとリソースの解放を行わないと、プログラムの安定性が損なわれたり、予期せぬ動作を引き起こす可能性があります。

本セクションでは、fopen使用時の注意点と効果的なエラーハンドリングの方法について詳しく解説します。

エラーチェックの基本

fopen関数は、指定したファイルを開くことができなかった場合にNULLを返します。

これを適切にチェックしないと、NULLポインタを後続の処理で使用してしまい、プログラムがクラッシュする原因となります。

例: fopenのエラーチェック

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    // 読み込み専用モードでファイルを開く
    filePtr = fopen("nonexistent.txt", "r");
    if (filePtr == NULL) {
        // エラーメッセージを表示
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイル操作のコード...
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイルを開くことができませんでした: No such file or directory

perror関数の活用

perror関数は、直前に発生したエラーに関する説明を標準エラー出力に表示します。

これにより、エラーの原因を簡単に特定することができます。

例: perrorを使ったエラーメッセージの表示

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    // 書き込み専用モードでファイルを開く(書き込み先ディレクトリが存在しない場合)
    filePtr = fopen("/invalid_path/write_example.txt", "w");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイル操作のコード...
    fclose(filePtr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイルを開くことができませんでした: No such file or directory

ファイルを正しく閉じる重要性

fopenで開いたファイルは、使用後にfclose関数を用いて必ず閉じる必要があります。

ファイルを閉じないままプログラムが終了すると、データの書き込みが完了していなかったり、ファイルディスクリプタが解放されなかったりするなどの問題が発生します。

例: fcloseを忘れた場合の問題

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    // 書き込み専用モードでファイルを開く
    filePtr = fopen("write_example.txt", "w");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("ファイルを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルにデータを書き込む
    fprintf(filePtr, "データを書き込んでいます。\n");
    // fcloseを呼び出さない
    return EXIT_SUCCESS;
}

このプログラムでは、fcloseを呼び出していないため、ファイルへの書き込みが完全に反映されない可能性があります。

また、リソースリークが発生し、システムの安定性に影響を与える恐れがあります。

リソースリークを防ぐ

プログラムが長時間実行される場合や、複数のファイルを開く必要がある場合、適切にファイルを閉じないとリソースリークが発生し、システムのメモリやファイルディスクリプタが不足する原因となります。

以下のポイントに注意してリソースリークを防ぎましょう。

例: 複数のファイルを扱う際の注意

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr1, *filePtr2;
    // ファイル1を開く
    filePtr1 = fopen("file1.txt", "w");
    if (filePtr1 == NULL) {
        perror("file1.txtを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイル2を開く
    filePtr2 = fopen("file2.txt", "w");
    if (filePtr2 == NULL) {
        perror("file2.txtを開くことができませんでした");
        fclose(filePtr1); // 既に開いたファイル1を閉じる
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイル操作のコード...
    // ファイルを閉じる
    fclose(filePtr1);
    fclose(filePtr2);
    return EXIT_SUCCESS;
}

この例では、1つ目のファイルを開いた後で2つ目のファイルを開こうとしています。

もし2つ目のファイルを開くことができなかった場合、1つ目のファイルも適切に閉じることでリソースリークを防いでいます。

エラーハンドリングのベストプラクティス

以下に、fopen関数を使用する際のエラーハンドリングのベストプラクティスを示します。

ファイルオープン直後にエラーチェックを行う:

fopenがNULLを返した場合、即座にエラー処理を実施します。

詳細なエラーメッセージを提供する:

perrorやfprintfを用いて、どのファイル操作でエラーが発生したのかを明確にします。

リソースを適切に解放する:

エラーが発生した場合でも、既に開いたファイルをすべて閉じることでリソースリークを防ぎます。

例外的な状況を考慮する:

予期せぬエラーや特殊な状況にも対応できるよう、コードを堅牢に設計します。

ログを活用する:

エラー情報をログファイルに記録することで、後から問題を解析しやすくなります。

例: エラーハンドリングを組み込んだファイル操作

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    FILE *filePtr;
    char buffer[100];
    // 読み込み専用モードでファイルを開く
    filePtr = fopen("data.txt", "r");
    if (filePtr == NULL) {
        perror("data.txtを開くことができませんでした");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // ファイルの内容を読み取る
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), filePtr) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }
    // ファイルを閉じる
    if (fclose(filePtr) != 0) {
        perror("data.txtを閉じる際にエラーが発生しました");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    return EXIT_SUCCESS;
}

ファイルの内容がここに表示されます。
例:
こんにちは、世界！
これはエラーハンドリングの例です。

このプログラムでは、ファイルを開く際と閉じる際の両方でエラーチェックを行い、問題が発生した場合には適切なエラーメッセージを表示し、プログラムを安全に終了させています。

その他の注意点

バイナリモードでの操作時の注意:
- テキストファイルと異なり、バイナリファイルは改行コードやエンコーディングが異なるため、バイナリモード("b"を含むモード)を使用する際には注意が必要です。
ファイルポインタの管理:
- 複数のファイルを同時に開く場合、各ファイルポインタを正確に管理し、誤って他のファイルに対して操作を行わないようにします。
権限の確認:
- ファイルを開く際には、読み取りや書き込みの権限が適切に設定されているかを確認します。不適切な権限設定は、ファイルオープン時のエラーの原因となります。
パスの正確性:
- ファイルのパスが正確であることを確認します。相対パスや絶対パスの指定ミスは、ファイルオープン時のエラーを引き起こします。