【C言語】バイナリファイルの読み書き入門！fread, fwrite, fseekを使いこなす

2025年8月25日

C言語でのファイル操作には、人間が読める文字を扱う「テキストファイル」の他に、コンピュータが直接解釈するデータを扱う**「バイナリファイル」**の操作があります。画像ファイル(.jpg)、音声ファイル(.mp3)、実行ファイル(.exe)などはすべてバイナリファイルです。

この記事では、バイナリファイルを効率的に読み書きするための必須関数である fread, fwrite と、ファイル内の好きな位置に移動できる fseek の使い方を、分かりやすく解説します。

バイナリファイル操作の基本 `fread` と `fwrite`

テキストファイル操作で使ったfprintfやfscanfは、数値を文字列に変換するなど、人間が読みやすい形に加工して読み書きします。一方、バイナリファイル操作では、データをメモリ上にあるそのままの形式（バイト列）で、直接ファイルに書き込んだり、読み込んだりします。

この操作で中心的な役割を担うのが fread と fwrite です。

ファイルオープンモード `"rb"` と `"wb"`

バイナリファイルを扱う際は、fopen 関数のモードに b を付けます。

"rb": バイナリファイルの読み込み (Read Binary)
"wb": バイナリファイルの書き込み (Write Binary)

b を付けることで、OSによる意図しない改行コードの変換などを防ぎ、データを正確に扱うことができます。

データを書き込む `fwrite` 関数

fwrite は、メモリ上のデータ（変数や配列、構造体など）を、そのままのバイトイメージでファイルに書き込みます。

関数の形式: size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

ptr: 書き込みたいデータが格納されているメモリアドレス（変数名など）
size: データ1個あたりのサイズ（sizeof演算子で取得）
nmemb: 書き出すデータの個数
stream: ファイルポインタ

使用例：構造体の配列をファイルに保存する

#include <stdio.h>

typedef struct {
    char name[50];
    int score;
} PlayerScore;

int main(void) {
    FILE *fp;
    
    // 書き込むデータ
    PlayerScore ranking[] = {
        {"Alice", 9800},
        {"Bob", 8500},
        {"Charlie", 9200}
    };

    if ((fp = fopen("scores.bin", "wb")) == NULL) {
        printf("ファイルのオープンに失敗しました。\n");
        return 1;
    }

    // ranking配列から3個のPlayerScoreデータをファイルに書き込む
    fwrite(ranking, sizeof(PlayerScore), 3, fp);
    
    printf("スコアデータを scores.bin に書き込みました。\n");

    fclose(fp);
    return 0;
}

データを読み込む `fread` 関数

fread は、fwrite と対になる関数で、バイナリファイルからデータをそのままの形式でメモリに読み込みます。

関数の形式: size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

ptr: 読み込んだデータを格納するメモリアドレス（変数名など）
size: データ1個あたりのサイズ
nmemb: 読み込みたいデータの最大個数
stream: ファイルポインタ
戻り値: 実際に読み込めたデータの個数。ファイルの終端などで要求した個数より少なくなることがあります。

使用例：ファイルから構造体の配列を読み込む

#include <stdio.h>

// fwriteの例と同じ構造体
typedef struct {
    char name[50];
    int score;
} PlayerScore;

int main(void) {
    FILE *fp;
    PlayerScore players[10]; // 読み込み用に十分な大きさの配列を用意
    
    if ((fp = fopen("scores.bin", "rb")) == NULL) {
        printf("ファイルのオープンに失敗しました。\n");
        return 1;
    }

    // ファイルから最大10個のPlayerScoreデータを読み込む
    size_t read_count = fread(players, sizeof(PlayerScore), 10, fp);

    printf("scores.bin から %zu 件のデータを読み込みました。\n", read_count);

    for (int i = 0; i < read_count; i++) {
        printf("名前: %s, スコア: %d\n", players[i].name, players[i].score);
    }

    fclose(fp);
    return 0;
}

実践例：バイナリファイルのコピープログラム

fread と fwrite の最も典型的な使い方が、ファイルのコピーです。画像などのファイルを、**一定サイズのバッファ（一時的なデータ置き場）**を介して少しずつ読み書きすることで、効率的にコピーできます。

#include <stdio.h>

#define BUFFER_SIZE 1024 // 1KBずつコピーする

int main(void) {
    FILE *src_fp, *dest_fp;
    unsigned char buffer[BUFFER_SIZE];
    size_t read_size;

    // コピー元ファイルを開く
    if ((src_fp = fopen("source.jpg", "rb")) == NULL) {
        printf("コピー元ファイルのオープンに失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    // コピー先ファイルを開く
    if ((dest_fp = fopen("destination.jpg", "wb")) == NULL) {
        printf("コピー先ファイルのオープンに失敗しました。\n");
        fclose(src_fp);
        return 1;
    }
    
    // コピー元から読み込み、コピー先に書き出すループ
    while ((read_size = fread(buffer, 1, BUFFER_SIZE, src_fp)) > 0) {
        fwrite(buffer, 1, read_size, dest_fp);
    }
    
    printf("ファイルのコピーが完了しました。\n");

    fclose(dest_fp);
    fclose(src_fp);
    return 0;
}

このコードは、source.jpgを1024バイトずつ読み込み、読み込めた分だけdestination.jpgに書き出す、という処理をファイルの終わりまで繰り返します。

ランダムアクセス `fseek` 関数

fread と fwrite は、ファイルの先頭から順番に読み書きするシーケンシャルアクセスを行います。これに対し、fseek を使うと、ファイル内の好きな位置に読み書きの現在地をジャンプさせることができます。これをランダムアクセスと呼びます。

関数の形式: int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

stream: ファイルポインタ
offset: whence を基準として移動するバイト数（正の値で順方向、負の値で逆方向）
whence: 移動の基準となる位置。以下のいずれかを指定します。
- SEEK_SET: ファイルの先頭
- SEEK_CUR: 現在の位置
- SEEK_END: ファイルの末尾

使用例：先ほどのスコアデータの3番目の人だけ読み込む

// ...fopenまでの処理は同じ...

    PlayerScore one_player;
    int record_number = 3;

    // 3番目のレコードの位置に移動する
    // (3-1) * 構造体サイズ バイトだけファイルの先頭から移動
    fseek(fp, (record_number - 1) * sizeof(PlayerScore), SEEK_SET);

    // 現在位置から1件だけ読み込む
    fread(&one_player, sizeof(PlayerScore), 1, fp);

    printf("3番目のプレーヤー情報:\n");
    printf("名前: %s, スコア: %d\n", one_player.name, one_player.score);

    fclose(fp);
// ...

このように fseek を使えば、巨大なファイルの中から必要なデータだけを直接読み出すことができ、非常に効率的です。