【C言語】CSVファイルの読み書き【C++/Python言語でも紹介】

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C言語でCSVファイルの読み書き方法を教えて！

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リアルタイムシステムの研究歴12年．
東大教員の時に，英語でOS（Linuxカーネル）の授業．
2012年9月～2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校（UNC）コンピュータサイエンス学部で客員研究員として勤務．C言語でリアルタイムLinuxの研究開発．
プログラミング歴15年以上，習得している言語: C/C++，Python，Solidity/Vyper，Java，Ruby，Go，Rust，D，HTML/CSS/JS/PHP，MATLAB，Verse（UEFN）, Assembler (x64，ARM)．
東大教員の時に，C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」，C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」をGitHubにオープンソースとして公開．
2020年1月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるGuarantee Happiness LLCのCTOとしてECサイト開発やWeb/SNSマーケティングの業務．2022年6月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるJapanese Tar Heel, Inc.のCEO兼CTO．
最近は自然言語処理AIとイーサリアムに関する有益な情報発信に従事．

（AI全般を含む）自然言語処理AIの論文の日本語訳や，AIチャットボット（ChatGPT，Auto-GPT，Gemini（旧Bard）など）の記事を50本以上執筆．アメリカのサンフランシスコ（広義のシリコンバレー）の会社でプロンプトエンジニア・マネージャー・Quality Assurance（QA）の業務委託の経験あり．
（スマートコントラクトのプログラミングを含む）イーサリアムや仮想通貨全般の記事を200本以上執筆．イギリスのロンドンの会社で仮想通貨の英語の記事を日本語に翻訳する業務委託の経験あり．

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C言語でCSVファイルの読み書き

C言語でCSVファイルの読み書き方法を紹介します．

CSV（Comma-Separated Values）は，テキストデータをいくつかのフィールド（項目）に分け，区切り文字であるカンマ「,」で区切ったデータ形式のテキストファイルです．

CSVは，以下の特徴があります．

プログラミング言語に依存しないこと
テキストファイルなので汎用的なテキストエディタで読み書きできること
RFC 4180で仕様が標準化されていること

C言語でCSVファイルを読み書きするコードは以下になります．

コード中の主な関数は以下になります．

read_csv関数：CSVファイルを読み込み，各々のフィールドを構造体に格納
print_csv関数：構造体の各々のフィールドを表示
write_csv関数：構造体の各々のフィールドをCSVファイルに書き込み

CSVファイルのレコード数やフィールド数が可変長の場合に対応するため，2段階のmalloc/realloc関数やfree関数を利用しています．

なので，コードがとても複雑になっています．

/*
 * Author: Hiroyuki Chishiro
 * License: 2-Clause BSD
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

struct record {
  char **fields;
  size_t nr_fields;
};

struct csv_text {
  struct record *records;
  size_t nr_records;
};

void init_record(struct record *record)
{
  record->fields = NULL;
  record->nr_fields = 0;
}

void init_csv(struct csv_text *ct)
{
  ct->records = NULL;
  ct->nr_records = 0;
}

void read_csv(struct csv_text *ct, const char *filename)
{
  FILE *fp;
  char *saveptr;
  char *token;
  size_t size, nr_fields;
  char *line = NULL;
  size_t n = 0;

  if ((fp = fopen(filename, "r")) == NULL) {
    fprintf(stderr, "Error: cannot open %s.\n", filename);
    exit(1);
  }

  while (getline(&line, &n, fp) >= 0) {
    size = sizeof(struct record) * (ct->nr_records + 1);

    if ((ct->records = realloc(ct->records, size)) == NULL) {
      fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes.\n", size);
      exit(2);
    }

    init_record(&ct->records[ct->nr_records]);

    saveptr = line;

    while ((token = strsep(&saveptr, ",\n")) != NULL) {
      if (saveptr == NULL) {
        break;
      }

      size = sizeof(char *) * (ct->records[ct->nr_records].nr_fields + 1);

      if ((ct->records[ct->nr_records].fields
           = realloc(ct->records[ct->nr_records].fields, size)) == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes.\n", size);
        exit(3);
      }

      size = sizeof(char) * (strlen(token) + 1);
      nr_fields = ct->records[ct->nr_records].nr_fields;

      if ((ct->records[ct->nr_records].fields[nr_fields] = malloc(size)) == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes.\n", size);
        exit(4);
      }

      strcpy(ct->records[ct->nr_records].fields[nr_fields], token);

      token = saveptr;
      ct->records[ct->nr_records].nr_fields++;
    }

    ct->nr_records++;

  }

  if (line) {
    free(line);
  }

  if (fclose(fp) == EOF) {
    fprintf(stderr, "Error: cannot close %s.\n", filename);
    exit(4);
  }
}

void print_csv(struct csv_text *ct)
{
  int i, j;

  for (i = 0; i < ct->nr_records; i++) {
    for (j = 0; j < ct->records[i].nr_fields; j++) {
      printf("%s", ct->records[i].fields[j]);

      if (j < ct->records[i].nr_fields - 1) {
        printf(",");
      }
    }

    printf("\n");
  }
}

void write_csv(struct csv_text *ct, const char *filename)
{
  FILE *fp;
  int i, j;

  if ((fp = fopen(filename, "w")) == NULL) {
    fprintf(stderr, "Error: cannot open %s.\n", filename);
    exit(1);
  }

  for (i = 0; i < ct->nr_records; i++) {
    for (j = 0; j < ct->records[i].nr_fields; j++) {
      fprintf(fp, "%s", ct->records[i].fields[j]);

      if (j < ct->records[i].nr_fields - 1) {
        fprintf(fp, ",");
      }
    }

    fprintf(fp, "\n");
  }

  if (fclose(fp) == EOF) {
    fprintf(stderr, "Error: cannot close %s.\n", filename);
    exit(2);
  }
}

void free_csv(struct csv_text *ct)
{
  int i, j;

  for (i = ct->nr_records - 1; i >= 0; i--) {
    for (j = ct->records[i].nr_fields - 1; j >= 0; j--) {
      free(ct->records[i].fields[j]);
    }

    free(ct->records[i].fields);
  }

  free(ct->records);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  struct csv_text ct;

  if (argc != 3) {
    fprintf(stderr, "Usage: %s [read_csv_file] [write_csv_file]\n", argv[0]);
    return 1;
  }

  if (strcmp(argv[1], argv[2]) == 0) {
    fprintf(stderr, "Error: same read/write csv files.\n");
    return 2;
  }

  init_csv(&ct);
  read_csv(&ct, argv[1]);

  print_csv(&ct);

  write_csv(&ct, argv[2]);
  free_csv(&ct);

  return 0;
}

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* Author: Hiroyuki Chishiro

* License: 2-Clause BSD

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

struct record {

char **fields;

size_t nr_fields;

};

struct csv_text {

struct record *records;

size_t nr_records;

};

void init_record(struct record *record)

{

record->fields = NULL;

record->nr_fields = 0;

}

void init_csv(struct csv_text *ct)

{

ct->records = NULL;

ct->nr_records = 0;

}

void read_csv(struct csv_text *ct, const char *filename)

{

FILE *fp;

char *saveptr;

char *token;

size_t size, nr_fields;

char *line = NULL;

size_t n = 0;

if ((fp = fopen(filename, "r")) == NULL) {

fprintf(stderr, "Error: cannot open %s.\n", filename);

exit(1);

}

while (getline(&line, &n, fp) >= 0) {

size = sizeof(struct record) * (ct->nr_records + 1);

if ((ct->records = realloc(ct->records, size)) == NULL) {

fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes.\n", size);

exit(2);

}

init_record(&ct->records[ct->nr_records]);

saveptr = line;

while ((token = strsep(&saveptr, ",\n")) != NULL) {

if (saveptr == NULL) {

break;

}

size = sizeof(char *) * (ct->records[ct->nr_records].nr_fields + 1);

if ((ct->records[ct->nr_records].fields

= realloc(ct->records[ct->nr_records].fields, size)) == NULL) {

fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes.\n", size);

exit(3);

}

size = sizeof(char) * (strlen(token) + 1);

nr_fields = ct->records[ct->nr_records].nr_fields;

if ((ct->records[ct->nr_records].fields[nr_fields] = malloc(size)) == NULL) {

fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes.\n", size);

exit(4);

}

strcpy(ct->records[ct->nr_records].fields[nr_fields], token);

token = saveptr;

ct->records[ct->nr_records].nr_fields++;

}

ct->nr_records++;

}

if (line) {

free(line);

}

if (fclose(fp) == EOF) {

fprintf(stderr, "Error: cannot close %s.\n", filename);

exit(4);

}

void print_csv(struct csv_text *ct)

{

int i, j;

for (i = 0; i < ct->nr_records; i++) {

for (j = 0; j < ct->records[i].nr_fields; j++) {

printf("%s", ct->records[i].fields[j]);

if (j < ct->records[i].nr_fields - 1) {

printf(",");

}

printf("\n");

}

void write_csv(struct csv_text *ct, const char *filename)

{

FILE *fp;

int i, j;

if ((fp = fopen(filename, "w")) == NULL) {

fprintf(stderr, "Error: cannot open %s.\n", filename);

exit(1);

}

for (i = 0; i < ct->nr_records; i++) {

for (j = 0; j < ct->records[i].nr_fields; j++) {

fprintf(fp, "%s", ct->records[i].fields[j]);

if (j < ct->records[i].nr_fields - 1) {

fprintf(fp, ",");

}

fprintf(fp, "\n");

}

if (fclose(fp) == EOF) {

fprintf(stderr, "Error: cannot close %s.\n", filename);

exit(2);

}

void free_csv(struct csv_text *ct)

{

int i, j;

for (i = ct->nr_records - 1; i >= 0; i--) {

for (j = ct->records[i].nr_fields - 1; j >= 0; j--) {

free(ct->records[i].fields[j]);

}

free(ct->records[i].fields);

}

free(ct->records);

}

int main(int argc, char *argv[])

{

struct csv_text ct;

if (argc != 3) {

fprintf(stderr, "Usage: %s [read_csv_file] [write_csv_file]\n", argv[0]);

return 1;

}

if (strcmp(argv[1], argv[2]) == 0) {

fprintf(stderr, "Error: same read/write csv files.\n");

return 2;

}

init_csv(&ct);

read_csv(&ct, argv[1]);

print_csv(&ct);

write_csv(&ct, argv[2]);

free_csv(&ct);

return 0;

}

実行結果は以下になります．

読み込むread.csvは，こちらからダウンロードして下さい．

$ gcc csv_rw.c
$ a.out read.csv write.csv 
Name,ID,MATH,ENGLISH,
Sato,1,80,90,
Suzuki,2,70,100,
aa,,,,
,,,,
bb,3,1,2,5

$ gcc csv_rw.c

$ a.out read.csv write.csv

Name,ID,MATH,ENGLISH,

Sato,1,80,90,

Suzuki,2,70,100,

aa,,,,

,,,,

bb,3,1,2,5

catコマンドでwrite.csvの中身の表示，diffコマンドで差分がないことを確認する方法は以下になります．

$ cat write.csv 
Name,ID,MATH,ENGLISH,
Sato,1,80,90,
Suzuki,2,70,100,
aa,,,,
,,,,
bb,3,1,2,5
$ diff read.csv write.csv 
$

$ cat write.csv

Name,ID,MATH,ENGLISH,

Sato,1,80,90,

Suzuki,2,70,100,

aa,,,,

,,,,

bb,3,1,2,5

$ diff read.csv write.csv

参考：C++/Python言語でCSVファイルの読み書き

C++/Python言語でCSVファイルの読み書き方法を紹介します．

C言語と比較すると，C++/Python言語のコードは行数が短くシンプルなことがわかります．

C++言語でCSVファイルの読み書き

C++言語でCSVファイルを読み書きするコードは以下になります．

/*
 * Author: Hiroyuki Chishiro
 * License: 2-Clause BSD
 */
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <vector>

void read_csv(std::vector<std::vector<std::string>>& ct,
              const std::string& filename)
{
  std::string str;
  std::string buf;
  std::ifstream ifs(filename);

  while (std::getline(ifs, str)) {
    std::istringstream is(str);
    std::string str;
    std::vector<std::string> v;

    while (std::getline(is, buf, ',')) {
      v.push_back(buf);
    }
    ct.push_back(v);
  }
}

void print_csv(std::vector<std::vector<std::string>>& ct)
{
  for (std::vector<std::string>& v : ct) {
    for (std::size_t i = 0; i < v.size(); i++) {
      std::cout << v.at(i);
      if (i < v.size() - 1) {
        std::cout << ",";
      }
    }
    std::cout << std::endl;
  }
}

void write_csv(std::vector<std::vector<std::string>>& ct,
               const std::string& filename)
{
  std::ofstream ofs(filename);

  for (std::vector<std::string>& v : ct) {
    for (std::size_t i = 0; i < v.size(); i++) {
      ofs << v.at(i);
      if (i < v.size() - 1) {
        ofs << ",";
      }
    }
    ofs << std::endl;
  }
}

int main(int argc, char* argv[])
{
  std::vector<std::vector<std::string>> ct;

  if (argc != 3) {
    std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " [read_csv_file] [write_csv_file]"
              << std::endl;
    return 1;
  }

  std::string in_csv = argv[1];
  std::string out_csv = argv[2];

  if (in_csv == out_csv) {
    std::cerr << "Error: same read/write csv files." << std::endl;
    return 2;
  }

  read_csv(ct, in_csv);
  print_csv(ct);
  write_csv(ct, out_csv);

  return 0;
}

* Author: Hiroyuki Chishiro

* License: 2-Clause BSD

#include <iostream>

#include <fstream>

#include <sstream>

#include <vector>

void read_csv(std::vector<std::vector<std::string>>& ct,

const std::string& filename)

{

std::string str;

std::string buf;

std::ifstream ifs(filename);

while (std::getline(ifs, str)) {

std::istringstream is(str);

std::string str;

std::vector<std::string> v;

while (std::getline(is, buf, ',')) {

v.push_back(buf);

}

ct.push_back(v);

}

void print_csv(std::vector<std::vector<std::string>>& ct)

{

for (std::vector<std::string>& v : ct) {

for (std::size_t i = 0; i < v.size(); i++) {

std::cout << v.at(i);

if (i < v.size() - 1) {

std::cout << ",";

}

std::cout << std::endl;

}

void write_csv(std::vector<std::vector<std::string>>& ct,

const std::string& filename)

{

std::ofstream ofs(filename);

for (std::vector<std::string>& v : ct) {

for (std::size_t i = 0; i < v.size(); i++) {

ofs << v.at(i);

if (i < v.size() - 1) {

ofs << ",";

}

ofs << std::endl;

}

int main(int argc, char* argv[])

{

std::vector<std::vector<std::string>> ct;

if (argc != 3) {

std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " [read_csv_file] [write_csv_file]"

<< std::endl;

return 1;

}

std::string in_csv = argv[1];

std::string out_csv = argv[2];

if (in_csv == out_csv) {

std::cerr << "Error: same read/write csv files." << std::endl;

return 2;

}

read_csv(ct, in_csv);

print_csv(ct);

write_csv(ct, out_csv);

return 0;

}

実行結果は以下になります．

$ g++ csv_rw.cpp          
$ a.out read.csv write.csv
Name,ID,MATH,ENGLISH,
Sato,1,80,90,
Suzuki,2,70,100,
aa,,,,
,,,,
bb,3,1,2,5

$ g++ csv_rw.cpp

$ a.out read.csv write.csv

Name,ID,MATH,ENGLISH,

Sato,1,80,90,

Suzuki,2,70,100,

aa,,,,

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bb,3,1,2,5

Python言語でCSVファイルの読み書き

Python言語でCSVファイルを読み書きするコードは以下になります．

Python言語のコードは，C++言語のコードよりさらに短いです．

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
#
# Author: Hiroyuki Chishiro
# License: 2-Clause BSD
#

import csv
import sys

def read_csv(filename):
    records = []
    with open(filename) as fname:
        reader = csv.reader(fname, quoting=csv.QUOTE_NONE)
        for rec in reader:
            records.append(rec)
    return records

def print_csv(records):
    for rec in records:
        rlen = len(rec)
        for i in range(rlen):
            print(rec[i], end='')
            if i < rlen - 1:
                print(',', end='')
        print('\r')

def write_csv(filename, records):
    with open(filename, 'w') as fname:
        for rec in records:
            rlen = len(rec)
            for i in range(rlen):
                fname.write(rec[i])
                if i < rlen - 1:
                    fname.write(',')
            fname.write('\r\n')

def main():
    args = sys.argv

    if len(args) != 3:
        print("Usage:", args[0], "[read_csv_file] [write_csv_file]")
        sys.exit(1)

    if args[1] == args[2]:
        print("Error: same read/write csv files")
        sys.exit(2)

    records = read_csv(args[1])
    print_csv(records)
    write_csv(args[2], records)

if __name__ == "__main__":
    main()

#!/usr/bin/env python3

# -*- coding: utf-8 -*-

# Author: Hiroyuki Chishiro

# License: 2-Clause BSD

import csv

import sys

def read_csv(filename):

records = []

with open(filename) as fname:

reader = csv.reader(fname, quoting=csv.QUOTE_NONE)

for rec in reader:

records.append(rec)

return records

def print_csv(records):

for rec in records:

rlen = len(rec)

for i in range(rlen):

print(rec[i], end='')

if i < rlen - 1:

print(',', end='')

print('\r')

def write_csv(filename, records):

with open(filename, 'w') as fname:

for rec in records:

rlen = len(rec)

for i in range(rlen):

fname.write(rec[i])

if i < rlen - 1:

fname.write(',')

fname.write('\r\n')

def main():

args = sys.argv

if len(args) != 3:

print("Usage:", args[0], "[read_csv_file] [write_csv_file]")

sys.exit(1)

if args[1] == args[2]:

print("Error: same read/write csv files")

sys.exit(2)

records = read_csv(args[1])

print_csv(records)

write_csv(args[2], records)

if __name__ == "__main__":

main()

実行結果は以下になります．

$ python3 csv_rw.py read.csv write.csv 
Name,ID,MATH,ENGLISH,
Sato,1,80,90,
Suzuki,2,70,100,
aa,,,,
,,,,
bb,3,1,2,5

$ python3 csv_rw.py read.csv write.csv

Name,ID,MATH,ENGLISH,

Sato,1,80,90,

Suzuki,2,70,100,

aa,,,,

,,,,

bb,3,1,2,5

まとめ

C言語でCSVファイルの読み書き方法を紹介しました．

CSVファイルの読み書きするコードは，C言語では複雑ですが，C++/Python言語では簡単なことがわかりました．

CSVファイルの操作では，C言語は不得意なので，C++/Python言語の方が好ましいと言えます．

C言語を理解していると他のプログラミング言語の習得も簡単になるので，用途毎に適切なプログラミング言語を選べるスキルを身につけましょう！

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