C/C++におけるバイナリファイルの読み書き入門：write・readメソッドの使い方

C++では、テキスト形式ではなくバイナリ形式でファイルを扱うことで、構造体などのデータを効率的かつ高速に保存・復元できます。本記事では、ofstream／ifstreamを使ったバイナリファイルの書き込みと読み取りの基本を、構文・アルゴリズム・サンプルコード付きで解説します。

バイナリファイルへの書き込み

C++でバイナリファイルにデータを書き込むには、writeメソッドを使用します。writeメソッドは、「putポインタ」の現在位置から、指定したバイト数のデータをストリームへ書き込みます。

• putポインタがファイル末尾にある場合 → ファイルは自動的に拡張されます。
• putポインタがファイルの中間を指している場合 → 既存のデータが新しいデータで上書きされます。

なお、書き込み中に何らかのエラーが発生すると、ストリームはエラー状態に設定されます。

writeメソッドの構文

ostream& write(const char*, int);

バイナリファイルの読み取り

C++でバイナリファイルを読み込むには、readメソッドを使用します。readメソッドは、指定されたストリームから指定バイト数のデータを取り出し、第1引数が指すメモリ領域に格納します。

読み込み中にエラーが発生すると、ストリームはエラー状態となり、以降のすべての読み込み操作が失敗します。このため、エラー処理を適切に行うことが重要です。

• gcount() … 直前に読み込んだ文字数（バイト数）を取得できます。
• clear() … ストリームを再び使用可能な状態にリセットできます。

readメソッドの構文

istream& read(const char*, int);

処理の流れ（アルゴリズム）

Begin
    Student構造体を作成し、変数を宣言する。
    書き込み用にバイナリファイルを開く。
    ファイルオープン時にエラーが発生していないか確認する。
    変数をデータで初期化する。
    ファイルが正常に開けたら、writeメソッドでバイナリデータを書き込む。
        書き込み用のファイルを閉じる。
    読み取り用にバイナリファイルを開く。
    ファイルオープン時にエラーが発生していないか確認する。
    ファイルが正常に開けたら、readメソッドでバイナリデータを読み込む。
        読み取り用のファイルを閉じる。
    エラーが発生していないか確認する。
    データを出力する。
End.

サンプルコード

以下は、Student構造体の配列をバイナリファイル「student.dat」に書き込み、その後同じファイルから読み戻して表示する完全なサンプルです。

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;
struct Student {
    int roll_no;
    string name;
};
int main() {
    ofstream wf("student.dat", ios::out | ios::binary);
    if(!wf) {
        cout << "Cannot open file!" << endl;
        return 1;
    }
    Student wstu[3];
    wstu[0].roll_no = 1;
    wstu[0].name = "Ram";
    wstu[1].roll_no = 2;
    wstu[1].name = "Shyam";
    wstu[2].roll_no = 3;
    wstu[2].name = "Madhu";
    for(int i = 0; i < 3; i++)
        wf.write((char *) &wstu[i], sizeof(Student));
    wf.close();
    if(!wf.good()) {
        cout << "Error occurred at writing time!" << endl;
        return 1;
    }
    ifstream rf("student.dat", ios::in | ios::binary);
    if(!rf) {
        cout << "Cannot open file!" << endl;
        return 1;
    }
    Student rstu[3];
    for(int i = 0; i < 3; i++)
        rf.read((char *) &rstu[i], sizeof(Student));
    rf.close();
    if(!rf.good()) {
        cout << "Error occurred at reading time!" << endl;
        return 1;
    }
    cout<<"Student's Details:"<<endl;
    for(int i=0; i < 3; i++) {
        cout << "Roll No: " << rstu[i].roll_no << endl;
        cout << "Name: " << rstu[i].name << endl;
        cout << endl;
    }
    return 0;
}

実行結果

Student's Details:
Roll No: 1
Name: Ram

Roll No: 2
Name: Shyam

Roll No: 3
Name: Madhu

まとめ

バイナリファイル操作のポイントは次のとおりです。

• 書き込みには ostream::write()、読み取りには istream::read() を使う。
• ファイルを開く際は必ず ios::binary を指定する。
• オープン時・入出力後の両方でエラーチェックを行い、必要に応じて gcount() や clear() を活用する。
• 使い終わったら close() で確実にファイルを閉じる。