はじめに

【C言語】は、1970年代に開発された汎用プログラミング言語で、現在の多くの言語（C++、Java、C#、Go など）の基礎となっています。

特徴としては、OS、デバイスドライバ、組み込みシステムなど、「ハードウェアに近い低レベルな処理」が可能な点です。

【注意】このメモは、C言語を全くしらない人間が、ChatGPTに聞いて適当に書いている、C言語の基本的な記載方法のまとめです。

（内容は確認しながら書いているつもりですが、間違ってたらごめんなさい）

ファイル出力と構造体の活用,構造体コピーとポインタの動作理解,型のサイズ・符号と2の補数

・共通ログモジュールの作成・利用（世代ローテーション・日時付きログ）

・メモリ管理の理解（構造体のコピーとポインタ、ファイルポインタの扱い）

・nt32_t / int64_t の意味、2の補数の確認（int, long のサイズと符号、2の補数表現での負数計算）

✅ 共通ログモジュール概要

・ファイル名をもとにログ出力
・ファイルサイズが上限を超えたら世代ローテーション（例: sample.log.1～5）
・日時付きログを出力（例: [2025-10-26 04:44] メッセージ）

✅ 実装方針（仕様整理）

機能関数内容
① ファイルオープン Log_Open() ログ構造体を受け取り、最新ログファイルを開く。なければ .1 を新規作成。内部関数で最新ログ検索

② ログ書き込み Log_Write() ファイルに追記。サイズ上限を超えたら次世代にローテーション。日時付きログ出力。ローテーション処理は内部関数

③ ファイルクローズ Log_Close() 開いているファイルを閉じる

🧩 common_log.h

#ifndef COMMON_LOG_H
#define COMMON_LOG_H

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdint.h> // 明確なビット幅の型を使うため

// 設定情報をまとめた構造体
typedef struct {
    char base_name[256];   // ベースファイル名（例: "sample.log"）
    int32_t max_generation; // 最大世代数（例: 5）
    int64_t max_size;       // 最大ファイルサイズ（バイト単位）
} LogConfig;

// 実際にログを扱うための構造体
typedef struct {
    FILE *fp;              // ファイルポインタ
    LogConfig config;      // 設定情報のコピー
    int current_gen;       // 現在の世代番号（1～max_generation）
} LogHandle;

// 外部から使う関数
int  Log_Open(LogHandle *handle, const LogConfig *config);
int  Log_Write(LogHandle *handle, const char *message);
void Log_Close(LogHandle *handle);

#endif // COMMON_LOG_H

💬 ポイント

①typedef struct {...} LogConfig; で「ログの設定情報」をひとまとめにしています。

②FILE *fp は「開いているファイル」を表すポインタ。C言語ではファイル操作も「メモリ上の構造体」として扱われます。

③int32_t や int64_t は、「何ビットの整数か」を明示できる型。

・int32_t は「32ビット＝約21億まで」

・int64_t は「64ビット＝超大きな数まで」

🧩 common_log.c

#include "common_log.h"
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>

/* 内部専用の関数（モジュール内でのみ使用） */
static int  find_latest_generation(const LogConfig *config);
static int  rotate_log(LogHandle *handle);
static int64_t get_file_size(const char *filename);
static void get_timestamp(char *buffer, size_t size);

// ログを開く
int Log_Open(LogHandle *handle, const LogConfig *config)
{
    if (!handle || !config) return -1; // NULLチェック

    handle->fp = NULL;
    handle->config = *config;  // 構造体の中身をコピー

    int latest_gen = find_latest_generation(config);
    handle->current_gen = (latest_gen == 0) ? 1 : latest_gen;

    char filename[300];
    snprintf(filename, sizeof(filename), "%s.%d", config->base_name, handle->current_gen);

    handle->fp = fopen(filename, "a"); // 追記モードで開く
    if (!handle->fp) { perror("Log_Open"); return -1; }

    return 0;
}

// ログ書き込み
int Log_Write(LogHandle *handle, const char *message)
{
    if (!handle || !handle->fp) return -1;

    char filename[300];
    snprintf(filename, sizeof(filename), "%s.%d", handle->config.base_name, handle->current_gen);

    // サイズ超過時はローテーション
    if (get_file_size(filename) >= handle->config.max_size) {
        if (rotate_log(handle) != 0) return -1;
    }

    char timestamp[32];
    get_timestamp(timestamp, sizeof(timestamp));

    fprintf(handle->fp, "[%s] %s\n", timestamp, message);
    fflush(handle->fp); // バッファを即書き出し

    return 0;
}

// ファイルを閉じる
void Log_Close(LogHandle *handle)
{
    if (handle && handle->fp) {
        fclose(handle->fp);
        handle->fp = NULL;
    }
}

// 最新世代のログを探す
static int find_latest_generation(const LogConfig *config)
{
    time_t latest_time = 0;
    int latest_gen = 0;

    for (int i = 1; i <= config->max_generation; i++) {
        char filename[300];
        snprintf(filename, sizeof(filename), "%s.%d", config->base_name, i);

        struct stat st;
        if (stat(filename, &st) == 0 && st.st_mtime > latest_time) {
            latest_time = st.st_mtime;
            latest_gen = i;
        }
    }
    return latest_gen;
}

// サイズ超過時に次のファイルへ
static int rotate_log(LogHandle *handle)
{
    if (!handle) return -1;
    fclose(handle->fp);
    handle->fp = NULL;

    handle->current_gen++;
    if (handle->current_gen > handle->config.max_generation)
        handle->current_gen = 1;

    char filename[300];
    snprintf(filename, sizeof(filename), "%s.%d", handle->config.base_name, handle->current_gen);

    handle->fp = fopen(filename, "w");
    if (!handle->fp) { perror("rotate_log"); return -1; }

    return 0;
}

// ファイルサイズ取得
static int64_t get_file_size(const char *filename)
{
    struct stat st;
    return (stat(filename, &st) == 0) ? (int64_t)st.st_size : 0;
}

// 現在時刻を "YYYY-MM-DD HH:MM" 形式に
static void get_timestamp(char *buffer, size_t size)
{
    time_t t = time(NULL);
    strftime(buffer, size, "%Y-%m-%d %H:%M", localtime(&t));
}

💬 ポイント

①static 関数は「このファイル内だけで使える」関数。モジュール内の隠し処理です。

②fopen, fclose, fprintf, fflush は「C標準ライブラリのファイル入出力関数」。

③struct stat はファイルの情報（サイズ・更新時刻など）を取得する構造体。

④rotate_log() は「ファイルが大きくなったら次のファイルへ切り替える」処理。

⑤get_timestamp() は現在の日時を文字列に変換しています。

🧪 使用例（main.c）

#include "common_log.h"
#include <stdio.h>
#include <limits.h> // INT32_MAX, INT32_MIN 用

int main(void)
{
    // 設定を準備
    LogConfig cfg = {"sample.log", 5, 1024*2}; // 2KBでローテーション
    LogHandle handle;

    Log_Open(&handle, &cfg);

    // ログを書き込む（100行）
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        char msg[128];
        snprintf(msg, sizeof(msg), "Log message %03d", i);
        Log_Write(&handle, msg);
    }

    Log_Close(&handle);

    // 型と符号の確認
    printf("sizeof(int) = %zu\n", sizeof(int));
    printf("sizeof(long) = %zu\n", sizeof(long));
    printf("int max = %d, int min = %d\n", INT32_MAX, INT32_MIN);

    int8_t x = -5;
    printf("x = %d, 2の補数 = 0x%02X\n", x, (uint8_t)x);

    return 0;
}

💬 ポイント

①LogConfig cfg で設定をまとめて作成します。

②fopen, fclose, fprintf, fflush は「C標準ライブラリのファイル入出力関数」。

③sizeof() で型の大きさをバイト単位で取得します。

④INT32_MAX, INT32_MIN はに定義された定数です。

⑤int8_t x = -5 は、内部的に「2の補数」で 0xFB として保存されます。

💠 実行結果（例：Linux 64bit）

gcc main.c common_log.c -o logtest
./logtest

出力：


sizeof(int) = 4
sizeof(long) = 8
int max = 2147483647, int min = -2147483648
x = -5, 2の補数 = 0xFB

📂 sample.log.1（抜粋）
[2025-10-25 22:01] Log message 000
[2025-10-25 22:01] Log message 001
[2025-10-25 22:01] Log message 002
...

容量が2KBを超えると、自動的に次のファイルへローテーションします。

📂 sample.log.2（抜粋）

[2025-10-25 22:02] Log message 050
[2025-10-25 22:02] Log message 051
...

🧠 メモリと構造体の関係図
LogHandle
├─ FILE *fp → sample.log.1 を指す
├─ LogConfig config → 設定のコピー
│ ├─ base_name = "sample.log"
│ ├─ max_generation = 5
│ └─ max_size = 2048
└─ current_gen = 1

⚙️ メモリコピーのイメージ
cfg（設定元）
┌──────────────────────────┐
│ base_name="sample.log" │
│ max_generation=5 │
│ max_size=2048 │
└──────────────────────────┘
↓ コピー
handle.config
┌──────────────────────────┐
│ base_name="sample.log" │
│ max_generation=5 │
│ max_size=2048 │
└──────────────────────────┘

💡 2の補数（負の数の内部表現）

例：int8_t x = -5

操作ビット列値
+5 の2進数 00000101 5
ビット反転 11111010
+1 する 11111011 = 0xFB

→ メモリ上では 11111011 で保存される。
→ これが「2の補数表現」。

💡 ポイントまとめ

①ログモジュール

・Log_Open() : 最新ファイルを自動検出、無ければ作成

・Log_Write() : 追記＋サイズ超過でローテーション

・Log_Close() : 安全にファイル閉じる

②メモリ管理

・FILE* はヒープ上の管理

・構造体コピーでメモリ理解

③型とサイズ

・int32_t, int64_t で符号付きのサイズを確認

・sizeof() で実際のサイズを確認

④符号と2の補数

・負数は2の補数で内部表現される

・8bit例で -5 = 0xFB