【C言語】低レベル入出力関数「open/close/read/write/lseek関数」の使い方

悩んでいる人

C言語の低レベル入出力関数「open/close/read/write/lseek関数」の使い方を教えて！

こういった悩みにお答えします．

本記事の信頼性

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，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言語の低レベル入出力関数「open/close/read/write/lseek関数」の使い方を紹介します．

printf/scanfファミリー関数を使わない（stdio.hをインクルードしない）入出力の方法がわかります．

本記事は，以下の記事を理解していることを前提としています．

【C言語】fopen/open/fopen_s関数の使い方【fclose/close関数】

こういった悩みにお答えします．こういった私から学べます． fopen関数

FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

1	FILE fopen(const char pathname, const char *mode);

fopen関数は，ファイルを操作するANSI規格の関数です ...

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【C言語】strerror関数の使い方

こういった悩みにお答えします．こういった私から学べます．【C言語】strerror関数

char *strerror(int errnum);

1	char *strerror(int errnum);

strerror関数は，string.hで ...

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【C言語】open/close/read/write/lseek関数

int open(const char *pathname, int flags);
int close(int fd);
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

int open(const char *pathname, int flags);

int close(int fd);

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

open関数は，ファイルのオープンと作成を行うPOSIX.1-2008規格の関数です．第1引数のpathnameにファイルを指定し，第2引数のflagsにアクセスモードを設定します．

close関数は，ファイルディスクリプタfdをクローズする関数です．open関数とペアで利用します．

read関数は，ファイルディスクリプタfdから最大countバイトをbufで始まるバッファへ読み込む関数です．

write関数は，bufから始まるバッファから，ファイルディスクリプタfdが参照するファイルへ，最大countバイトを書き込む関数です．

lseek関数は，ファイルの読み書きオフセットの位置を変える関数です．

上記の関数の詳細を知りたいあなたはリンク先を読みましょう！

open/close/read/write/lseek関数の使い方

open/close/read/write/lseek関数の使い方は以下になります．

printf/scanfファミリー関数を使わない（stdio.hをインクルードしない）コードになります．

/*
 * Author: Hiroyuki Chishiro
 * License: 2-Clause BSD
 */
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define BUFSIZE 256

int main(int argc, char *argv[])
{
  int fd;
  char buf[BUFSIZE];
  int pos, len, len2;

  if (argc != 2) {
    strcpy(buf, "Usage: ");
    strcat(buf, argv[0]);
    strcat(buf, " [file]\n");
    write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));
    return 1;
  }

  if ((fd = open(argv[1], O_RDONLY)) == -1) {
    strcpy(buf, strerror(errno));
    strcat(buf, "\n");
    write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));
    return 2;
  }

  len = 3;

  if (read(fd, buf, len) == -1) {
    strcpy(buf, strerror(errno));
    strcat(buf, "\n");
    write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));
    return 3;
  }

  if (write(STDOUT_FILENO, buf, len) == -1) {
    strcpy(buf, strerror(errno));
    strcat(buf, "\n");
    write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));
    return 4;
  }

  if (write(STDOUT_FILENO, "\n", 1) == -1) {
    strcpy(buf, strerror(errno));
    strcat(buf, "\n");
    write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));
    return 5;
  }

  pos = 2;
  len2 = 5;

  if (lseek(fd, pos, SEEK_SET) == -1) {
    strcpy(buf, strerror(errno));
    strcat(buf, "\n");
    write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));
    return 6;
  }

  if (read(fd, buf, len2) == -1) {
    strcpy(buf, strerror(errno));
    strcat(buf, "\n");
    write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));
    return 7;
  }

  if (write(STDOUT_FILENO, buf, len2) == -1) {
    strcpy(buf, strerror(errno));
    strcat(buf, "\n");
    write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));
    return 8;
  }

  if (write(STDOUT_FILENO, "\n", 1) == -1) {
    strcpy(buf, strerror(errno));
    strcat(buf, "\n");
    write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));
    return 9;
  }

  if (close(fd) == -1) {
    strcpy(buf, strerror(errno));
    strcat(buf, "\n");
    write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));
    return 10;
  }

  return 0;
}

* Author: Hiroyuki Chishiro

* License: 2-Clause BSD

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

#include <string.h>

#include <errno.h>

#define BUFSIZE 256

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

{

int fd;

char buf[BUFSIZE];

int pos, len, len2;

if (argc != 2) {

strcpy(buf, "Usage: ");

strcat(buf, argv[0]);

strcat(buf, " [file]\n");

write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));

return 1;

}

if ((fd = open(argv[1], O_RDONLY)) == -1) {

strcpy(buf, strerror(errno));

strcat(buf, "\n");

write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));

return 2;

}

len = 3;

if (read(fd, buf, len) == -1) {

strcpy(buf, strerror(errno));

strcat(buf, "\n");

write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));

return 3;

}

if (write(STDOUT_FILENO, buf, len) == -1) {

strcpy(buf, strerror(errno));

strcat(buf, "\n");

write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));

return 4;

}

if (write(STDOUT_FILENO, "\n", 1) == -1) {

strcpy(buf, strerror(errno));

strcat(buf, "\n");

write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));

return 5;

}

pos = 2;

len2 = 5;

if (lseek(fd, pos, SEEK_SET) == -1) {

strcpy(buf, strerror(errno));

strcat(buf, "\n");

write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));

return 6;

}

if (read(fd, buf, len2) == -1) {

strcpy(buf, strerror(errno));

strcat(buf, "\n");

write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));

return 7;

}

if (write(STDOUT_FILENO, buf, len2) == -1) {

strcpy(buf, strerror(errno));

strcat(buf, "\n");

write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));

return 8;

}

if (write(STDOUT_FILENO, "\n", 1) == -1) {

strcpy(buf, strerror(errno));

strcat(buf, "\n");

write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));

return 9;

}

if (close(fd) == -1) {

strcpy(buf, strerror(errno));

strcat(buf, "\n");

write(STDERR_FILENO, buf, strlen(buf));

return 10;

}

return 0;

}

以下の内容のfile.txtを事前に作成して同じディレクトリに置いて下さい．

$ echo "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" > file.txt
$ cat file.txt 
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

$ echo "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" > file.txt

$ cat file.txt

abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

実行結果は以下になります．

$ gcc open_close_read_write_lseek.c
$ a.out 
a.out file.txt 
abc
cdefg

$ gcc open_close_read_write_lseek.c

$ a.out

a.out file.txt

abc

cdefg

4行目の「abc」はopen_close_read_write_lseek.cの33～54行目の処理で，read関数でファイルの先頭から3文字読み込み，write関数で出力しています．

5行目の「cdefg」はopen_close_read_write_lseek.cの56～85行目の処理で，59行目のlseek関数の第2引数にpos（値は2），第3引数にSEEK_SETを設定し，先頭から3文字目に移動しています．

※posの値は0オリジン（0が先頭）なので，2は3文字目になります．

ファイルの3文字目からlen2（値は5）文字分read関数で読み込み，write関数で出力しています．

ファイルの3文字目は「c」なので5文字分出力すると「cdefg」になります．

まとめ

C言語の低レベル入出力関数「open/close/read/write/lseek関数」の使い方を紹介しました．

printf/scanfファミリー関数を使わない（stdio.hをインクルードしない）入出力の方法がわかりました．

C言語を独学で習得することは難しいです．

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