入出力（１）

これまで，データの入出力については， 書式付き入出力関数 scanf( ) および printf( ) だけで対処してきた． しかし，問題によっては，書式付き入出力では不便な場合もある． そこで，今回および次回は，書式無し入出力関数について勉強しよう．

今回は，すべての入出力処理の基本となるバイト単位（文字単位）の入出力とする．

• これまでに学んだ入出力
• バイト単位の入出力
• 例：cp クローン
• 本日の課題

これまでに学んだ入出力

本題の前に，既に理解している入出力処理について，事情を整理しておこう． これまでは，テキストデータ（文字列データ）の入出力しか取り扱って来なかった．

また，入力の場合，これまでは， 空白・改行で区切られた単語や数字さえ正しく入力できれば充分だった．

しかし，ファイルの内容がいつでもテキストデータである，とは限らない． たとえば音声や画像のデータファイルでは，大抵の場合， バイナリデータ（二進数データ）として記録されている． また，テキストファイルの場合であっても， 空白や改行の文字について，区切文字として無視するのではなく， 意味のあるデータとして利用したい場合もある． これらのような場合には，データを 1 バイトずつ入力する必要がある．

バイト単位の入出力

データを１バイトずつ入力するためには， もちろん fscanf(fp, "%c", ...) も使えるが， より簡単な次の関数を使うとよい：

#include <stdio.h>
int fgetc(FILE *fp)

この関数は， ファイルから１バイト分のデータを unsigned char 型として読み取り， int 型へ変換して返す． ただし，データを読み尽くした場合には，EOF を返す．

また，１バイトの出力としては，次の関数を使うとよい：

#include <stdio.h>
int fputc(int c, FILE *fp)

これは，fprintf(FILE *fp, "%c", unsigned char c) とほぼ同じものだ．

例：cp クローン

バイト単位入出力関数 fgetc( ) および fputc( ) の利用例として， ファイルの内容をコピーする関数 cp( ) の定義例を List 1 に示す． また，List 2 は， 書式付き入出力関数 fscanf( ) および fprintf( ) による定義例である． これらのリストを比較して， fgetc( ) と fscanf( ) の間の類似点・相違点を理解しよう．

#include <stdio.h>

/* ファイルコピー関数
 * fin：入力のファイルポインタ
 * fout：出力のファイルポインタ
 */
void cp1(FILE *fin, FILE *fout)
{
	int  c;		// EOF を代入できるよう int 型に

	while (1) {
		if ((c = fgetc(fin)) == EOF) break;
			// fgetc() の戻り値が EOF のとき，
			// 変数 c にも EOF が代入される．
		fputc(c, fout);
	}
}

void cp2(FILE *fin, FILE *fout)
{
	unsigned char c;	// 文字しか代入しないので char 型

	while (1) {
		if (fscanf(fin, "%c", &c) == EOF) break;
			// 変数 c のアドレス &c を指定．
			// fscanf() の戻り値は EOF となるが，
			// 変数 c には EOF は代入されない．
		fprintf(fout, "%c", c);
	}
}

参考までに，List 3 は， List 1 および 2 をテストするためのプログラム （cp コマンドの機能限定版クローン p-cp） の定義例である．

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void cp1(...) { ... }		// List 1

void cp2(...) { ... }		// List 2

int main(int argc, char *argv[])
{
	FILE  *fp1, *fp2;

	if (argc < 3) goto ERR_ARG;
	if ((fp1 = fopen(argv[1], "r")) == NULL) goto ERR_FP1;
	if ((fp2 = fopen(argv[2], "w")) == NULL) goto ERR_FP2;

	cp1(fp1, fp2);		// fgetc 版 cp
//	cp2(fp1, fp2);		// fscanf %c 版 cp	

	fclose(fp2);
	fclose(fp1);
	return (EXIT_SUCCESS);

ERR_FP2:
	fclose(fp1);
ERR_FP1:
ERR_ARG:
	fprintf(stderr, "コピー失敗\n");
	return (EXIT_FAILURE);
}

実行例：

$ cat  infile.txt		# 入力（コピー元）ファイルの内容を表示
  ooo rrr zzz
  o o r    z
  ooo r   zzz

$ ./p-cp  infile.txt  outfile.txt	# ファイルコピー

$ cat outfile.txt		# 出力（コピー先）ファイルの内容を表示
  ooo rrr zzz
  o o r    z
  ooo r   zzz				# 同じ内容になっている

なお，上の実行例では，テキストファイルのコピーだったが， List 1 や List 2 の cp()（バイト単位の入出力）では， バイナリファイル（プログラム，画像，音声，等）のコピーも可能となる． （文字列単位の入出力だと正しくコピーできない．）

本日の課題

次の問題について，ソースファイルと実行例をレポートせよ．

1. List 1 の関数 cp1( ) をそのまま利用して， 任意の個数のファイルを連結するプログラム cat の機能限定版クローン p-cat を作成せよ．

実行例：

$ cat  infile.txt	# テスト用入力ファイルの内容を表示している
  ooo rrr zzz
  o o r    z
  ooo r   zzz

$ ./p-cat  infile.txt	# 作成したプログラムでも同じ結果になるハズ
  ooo rrr zzz
  o o r    z
  ooo r   zzz

$ ./p-cat  infile.txt  infile.txt  infile.txt	# 複数のファイルを連結している
  ooo rrr zzz
  o o r    z
  ooo r   zzz

  ooo rrr zzz
  o o r    z
  ooo r   zzz

  ooo rrr zzz
  o o r    z
  ooo r   zzz

条件：厳守!

• 連結するファイルの個数を制限しないこと． （いくつでも連結できるようにすること． つまり，今回は，前回のようなファイルポインタの配列は NG．）
複数のファイルから同時に入力するわけではない． １つのファイルの処理が終わったら次のファイルを開く． つまり，ファイルポインタは１個で充分．
• コマンドラインに指定されたファイルが 0 個の場合， 次のどちらかの方法で対処すること．
• エラーメッセージを表示して終了する．
• 標準入力から読む． （本物の cat と同じ動作．次の問の main( ) 参照．）
• 適切なエラー処理を実装すること．
• 出力先は，ファイルではなく， 標準出力 stdout であること．
ヒント： stdout 専用の cp() を作り直してしまうのは， ありがちな間違い． List 1 を変更せずに，そのまま再利用すること． （stdout もファイルポインタだ...fopen() は不要だが．） 問２の main() も見るがよい．
2. 文字出力関数 fputc( ) を利用して， fputs(str, fp) および fprintf(fp, "%s", str) と同等な文字列出力関数 void myFputs(char *str, FILE *fp) を定義せよ．
fputs() については，教科書の索引から調べよう．

テスト用メイン関数：

int main()
{
	char  *str = "Hello, world.\n";

//	fputs(str, stdout);
//	fprintf(stdout, "%s", str);
	myFputs(str, stdout);
	return (0);
}

実行例：

$ ./myfputs
Hello, world.

$