C の知識：stdio.h

「standard input/output」の名前の通り入出力が主です。

入出力

C の入出力はファイルであれ何らかのデバイスであれ、ストリーム（stream）へと抽象化して扱われます。

「stream」とは主に川などの「流れ」を意味しますが、これはファイル等とのデータのやり取りを、1 バイトずつ順に送るパイプの様なものを通してやっているイメージに基づきます。

プログラム

書き込み
→

… 'a' 'b' 'c' …

←
読み込み

ファイルとか

ストリームの情報はstdio.hの宣言するFILEという型で保持されます。（実際の受け渡しはポインタFILE *で行われます。）

例えばファイルに対して入出力を行う場合、fopenでファイルを開いてFILE *を取得し、最後にはfcloseでファイルを閉じます。

					
							FILE *fopen(const char * restrict filename, const char * restrict mode);
						
							int fclose(FILE *stream);

一方で OS の提供する標準入力stdin、標準出力stdout、標準エラー出力stderrは、プログラムの実行開始時点から開かれており利用可能です。

ストリームへの出力はfprintfなどの関数で行い、入力はfscanfなどで行います。

					
							/* 出力関数 */
						
							int fprintf(FILE * restrict stream, const char * restrict format, ...);
						
							int fputs(const char * restrict s, FILE * restrict stream);
						
							int fputc(int c, FILE *stream);
						
							size_t fwrite(const void * restrict ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE * restrict stream);
						
							/* 入力関数 */
						
							int fscanf(FILE * restrict stream, const char * restrict format, ...);
						
							char *fgets(char * restrict s, int n, FILE * restrict stream);
						
							int fgetc(FILE *stream);
						
							size_t fread(void * restrict ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE * restrict stream);

stdio.hにはprintfなど先頭のfが無い関数もありますが、これは標準入出力を対象としたものです。つまりprintf("hello")はfprintf(stdout, "hello")と同等です7.19.6.3#1。

フォーマット指定

fprintfの三番目（printfの二番目）以降に渡された引数は、format中の%dといった部分へ順番に（文字列へ変換されて）出力されます。

C 言語の仕様上fprintfは引数の型の情報を何も受け取れないので、%に続く文字列によって引数のデータをどう解釈すべきか指示する必要があります。

%の後の文字列は次の要素で構成されます。

フラグ

0 個以上の以下のフラグ。

文字	意味
	-符号が付かない場合に半角スペースを表示する
+	符号（+か-）を常に表示する。よりも優先される
0	フィールドの空きを0で埋める
-	左詰めにする（デフォルトは右詰め）。0よりも優先される
#	出力を分かりやすくする。十六進数には0xを付ける、浮動小数点数は必ず.を表示するなど

最小フィールド幅（任意）

非負の整数か*。

*ならば、今の引数は最小フィールド幅を指定するものと解釈され、その次の引数が変換対象となります。例えばprintf("%*d", 5, 1);はprintf("%5d", 1);と同じです。

フィールドの文字数がこの値に満たない場合、デフォルトでは半角スペースで左が埋められます。ただし0フラグがあれば0で、-フラグがあれば右が埋められます。

精度（任意）

.に続く*か整数。.のみだと.0に解釈されます。

.*は上と同様、引数を一つ取って精度を指定する整数に解釈します。

主に浮動小数点数の小数点以下の桁数を指定します。

サイズの指定（任意）

以下の様に解釈を行う型を変更します。

文字	型
hh	char
h	short
l	long
ll	long long
L	long double
j	intmax_t
z	size_t
t	ptrdiff_t

変換指定子

以下の何れかの文字により出力形式を指定します。

文字	デフォルトの型	意味	出力例
d i	int	十進法の符号付き整数	123
u o x X	unsigned int	符号無し整数 oは八進法、xXは十六進法	7B
f F	double	十進法の浮動小数点数	12.300000
e E	double	指数表記の浮動小数点数	1.230000E+001
g G	double	fかe（FかE）桁数に応じて選ばれる	12.3
a A	double	十六進法の浮動小数点数	0XC.4CCCCCCCCCCDP+0
c	unsigned char	文字	a
s	char[]	文字列	abc
p	void *	ポインタ。書式は処理系依存	0061ff24
%		%自身。%%の形でなければならない	%
n	int *	ここまでに出力された文字数を引数のポインタの先へ書き込む

大文字／小文字は出力に於ける十六進数のa～fや指数表記のeなどに影響します。%xならば7b、%Xならば7Bなど。

ファイル操作

stdio.hはファイルを削除するremove関数や、名前を変更するrename関数も提供しています。

					
							int remove(const char *filename);
						
							int rename(const char *old, const char *new);

	FILE fopen(const char restrict filename, const char * restrict mode);
	int fclose(FILE *stream);

	/* 出力関数 */
	int fprintf(FILE * restrict stream, const char * restrict format, ...);
	int fputs(const char * restrict s, FILE * restrict stream);
	int fputc(int c, FILE *stream);
	size_t fwrite(const void * restrict ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE * restrict stream);

	/* 入力関数 */
	int fscanf(FILE * restrict stream, const char * restrict format, ...);
	char fgets(char restrict s, int n, FILE * restrict stream);
	int fgetc(FILE *stream);
	size_t fread(void * restrict ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE * restrict stream);

	int remove(const char *filename);
	int rename(const char old, const char new);