C++ でファイルに書き込む方法

通常のテキストを書き込むには、std::ofstream と挿入演算子 (<<) を使います。末尾にデータを追加するには std::ios::app、既存の内容を置き換えるには std::ios::trunc を指定します。文字数またはバイト数が決まっているデータにはストリームのメンバー関数 write を使えます。C形式の代替手段は fwrite です。

C++のファイルストリームを理解する

ファイルストリームを使うと、C++プログラムから名前を指定したファイルにアクセスできます。<fstream> をインクルードし、出力には std::ofstream を作成します。同じストリームで入力と出力の両方を行う場合は std::fstream を使います。挿入演算子は書式付きテキストの出力に便利で、文字列に改行を含めるとファイル内で次の行が始まります。パスが正しく見えてもアクセスできない場合や、ストレージを利用できない場合があるため、ファイルを開いた後と書き込み後にストリームの状態を確認してください。

次の例を実行します。

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::ofstream file("example.txt");
    if (!file) {
        std::cerr << "Could not open example.txt\n";
        return 1;
    }

    file << "Hello, C++!\n";
    file << "File output is ready.\n";
    file.close();
    if (!file) {
        std::cerr << "Could not finish writing example.txt\n";
        return 1;
    }

    std::cout << "Wrote example.txt\n";
    return 0;
}

Wrote example.txt

メッセージはコンソールに表示され、file を使って書き込んだ2行は example.txt に保存されます。内容を確認するには、そのファイルをテキストエディターで開いてください。出力専用の std::ofstream は、親ディレクトリが存在すればファイルを作成し、既存のファイルを開くと通常は内容を消去します。

ファイルを異なるモードで書き込む

ファイルを開くモードによって、既存データの扱いが変わります。std::ios::app を指定すると、書き込みのたびにファイル末尾へ移動します。ログや記録のようにデータを蓄積したい場合に便利です。パスと権限に問題がなければ、出力用に開く際にファイルが存在しない場合でも作成できます。次の単独で実行できる例は追記モードで1行を書き込みます。事前に example.txt を作成しておく必要はありません。

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::ofstream file("example.txt", std::ios::app);
    if (!file) {
        std::cerr << "Could not open example.txt\n";
        return 1;
    }

    file << "A new log entry\n";
    file.close();
    if (!file) {
        std::cerr << "Could not finish writing example.txt\n";
        return 1;
    }
    return 0;
}

実行結果では、処理は成功し、コンソールには何も出力されません。コードは A new log entry の後に改行を書き込みます。ファイルにすでにデータがある場合は、その末尾に新しい行が追加されます。

ios::truncでファイルを書き込み、上書きする

std::ios::trunc を指定してファイルを開くと、以前の内容は破棄されます。std::ofstream を出力用に開き、std::ios::app を指定しない場合も、通常は同じように既存の内容が切り詰められます。この動作を明示したい場合は std::ios::trunc を指定してください。以前のデータを残す必要がある場合は、どちらの方法も使わないでください。

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::ofstream file("example.txt", std::ios::trunc);
    if (!file) {
        std::cerr << "Could not open example.txt\n";
        return 1;
    }

    file << "Current report\n";
    file.close();
    if (!file) {
        std::cerr << "Could not finish writing example.txt\n";
        return 1;
    }
    return 0;
}

実行結果では、処理は成功し、コンソールには何も出力されません。コードは example.txt に Current report と改行だけを書き込み、以前の内容があれば置き換えます。

fstream::writeでファイルに書き込む

データがすでに文字バッファにあり、その長さが分かっている場合は、ストリームのメンバー関数 write を使います。この関数には文字へのポインターと、書き込む文字数を渡します。終端文字や改行は自動では追加されません。文字数にはストリームサイズを指定するため、data.size() を渡すと、末尾のヌル文字を含めずに文字列が保持する文字を出力できます。書き込み失敗を検出するには、呼び出し後にストリームの状態を確認してください。インターフェースについては、cppreferenceのbasic_ostream::writeのドキュメントを参照してください。

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    const std::string data = "C++ buffer data\n";
    std::fstream file("buffer.txt", std::ios::out | std::ios::trunc);
    if (!file) {
        std::cerr << "Could not open buffer.txt\n";
        return 1;
    }

    file.write(data.data(), static_cast<std::streamsize>(data.size()));
    if (!file) {
        std::cerr << "Could not write buffer.txt\n";
        return 1;
    }
    file.close();
    if (!file) {
        std::cerr << "Could not finish writing buffer.txt\n";
        return 1;
    }
    return 0;
}

実行結果では、処理は成功し、コンソールには何も出力されません。コードは data の文字を buffer.txt に書き込みます。改行は文字列に含まれていますが、末尾のヌル文字は書き込まれません。

文字単位の書き込みとバイト単位の書き込みは、データが書式化されるかどうかが異なります。挿入演算子は値をテキストに変換しますが、write と fwrite はバッファのバイトを書式化せずにコピーします。ただし、バイトをコピーするだけでは、ファイルにそのまま届く保証にはなりません。テキストモードで開いたストリームは、行末コードが異なるプラットフォームでは改行文字を変換する場合があります。たとえば Windows は出力時に \n を \r\n に変換します。正確なバイトが重要な場合は、std::ios::out | std::ios::binary | std::ios::trunc のようにストリームをバイナリモードで開くか、fopen に "w" の代わりに "wb" を渡して、変換が行われないようにします。

Cのfwrite関数でファイルに書き込む

C形式のファイル入出力では、fwrite にポインター、要素サイズ、要素数、FILE* を渡します。戻り値は書き込んだバイト数ではなく要素数です。ただし、各要素のサイズが1の場合はバイト数と一致します。戻り値を確認してからファイルを閉じ、fclose の戻り値も確認してください。バッファーされた書き込みのエラーは、ファイルを閉じるときに初めて発生する場合があります。

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>

int main() {
    const char data[] = "C file output\n";
    const std::size_t size = std::strlen(data);
    std::FILE* file = std::fopen("c-output.txt", "w");
    if (file == nullptr) {
        std::cerr << "Could not open c-output.txt\n";
        return 1;
    }

    const std::size_t written = std::fwrite(data, 1, size, file);
    const int close_status = std::fclose(file);
    if (written != size || close_status != 0) {
        std::cerr << "Could not finish writing c-output.txt\n";
        return 1;
    }
    return 0;
}

実行結果では、処理は成功し、コンソールには何も出力されません。コードは改行を含む data の文字を c-output.txt に書き込みます。"w" モードはファイルを作成し、既存の内容があれば切り詰めます。

まとめ

通常のテキストには std::ofstream と << を使います。既存の内容を残して末尾に追加するには std::ios::app、内容を置き換えるには std::ios::trunc を選びます。長さが決まっているバッファーには write を使い、C形式の入出力を扱う場合は fwrite を使います。ファイルを開いたときと書き込んだ後に状態を確認し、データがすべて書き込まれたかを確認する必要がある場合は、ファイルを閉じるときのエラーも確認してください。

よくある質問

1. ファイルを開けたかどうかは、どう確認できますか？ ストリームを直接 (if (!file)) 確認するか、開いた直後に is_open() を呼び出します。失敗した場合は、書き込む前に対処してください。

2. 既存の内容を置き換えずに追記するには、どうすればよいですか？ 出力ストリームを std::ios::app を指定して開きます。各書き込みはファイルの末尾に行われます。

3. C++は存在しないファイルを作成しますか？ 出力ストリームや、モード "w" を指定した fopen は、親ディレクトリが存在し、プロセスに必要な権限があればファイルを作成できます。親ディレクトリがない場合や権限が不足している場合は、ファイルを開けません。

4. 複数行を書き込むには、どうすればよいですか？ << で改行文字を挿入するか、write に渡すバッファーに改行を含めます。write も fwrite も、改行を自動では追加しません。

5. ファイルを閉じる必要はありますか？ ファイルストリームは破棄時に閉じられますが、close() を明示的に呼び出すと、処理の完了箇所が分かりやすくなります。書き込みが完了したことを確認する必要がある場合は、閉じた後にストリームの状態を確認してください。Cの FILE* では fclose を呼び出し、その戻り値を確認します。