標準入出力 — stdin/stdout のリダイレクト

このトピックを終えると

stdin、stdout、stderr の役割を説明でき、ターミナルでリダイレクト (>, <) とパイプ (|) を使用してプログラムの入出力を接続できるようになります。

3つの経路

プログラムが実行されると、オペレーティングシステムは自動的に3つの経路を開きます。

名前	方向	用途	Python
stdin (標準入力)	外部 → プログラム	キーボード入力	`input()`、`sys.stdin`
stdout (標準出力)	プログラム → 外部	通常の結果	`print()`、`sys.stdout`
stderr (標準エラー)	プログラム → 外部	エラー/警告	`sys.stderr`

通常、stdin はキーボードに、stdout と stderr は画面（ターミナル）に接続されます。

`print()` は stdout に書き込む

python

# hello.py
print("こんにちは")  # stdout に出力

bash

$ python hello.py
こんにちは

print() は内部的に sys.stdout.write() を呼び出します。直接使用することもできます。

python

import sys

sys.stdout.write("stdout に出力\n")
sys.stderr.write("stderr に出力\n")

どちらの行も画面に表示されますが、異なる経路を通ります。この違いはリダイレクトで明らかになります。

リダイレクト — 経路をファイルに転換する

ターミナルで > と < を使用すると、入出力の方向を変えることができます。

stdout をファイルに (`>`)

bash

$ python hello.py > output.txt

画面には何も表示されません。print() の結果が output.txt ファイルに書き込まれます。

bash

$ cat output.txt
こんにちは

>> は既存の内容に追加します。

bash

$ python hello.py >> output.txt  # 既存の内容の後に追記

stdin をファイルから (`<`)

python

# count.py
import sys
lines = sys.stdin.readlines()
print(f"合計 {len(lines)} 行")

bash

$ python count.py < data.txt
合計 42 行

data.txt の内容がキーボード入力の代わりに stdin に入力されます。

stderr のみを分離する

python

# process.py
import sys
print("処理結果：成功")
sys.stderr.write("警告：一部のデータが欠落\n")

bash

$ python process.py > result.txt 2> error.txt

> は stdout のみを、2> は stderr のみをリダイレクトします。結果とエラーを別のファイルに分離できます。

パイプ — プログラムを接続する

| (パイプ) は、前のプログラムの stdout を、次のプログラムの stdin に接続します。

bash

$ cat data.csv | python process.py | python report.py > final.txt

text

cat → (stdout) → | → (stdin) → process.py → (stdout) → | → (stdin) → report.py → final.txt

各プログラムは、自分の前のプログラムから送られてくるデータのみを受け取り、処理し、結果を次のプログラムに渡します。小さなプログラムを組み合わせて複雑な処理を行う、Unix 哲学の核心です。

Python で stdin を 1 行ずつ読み取る

python

# upper.py — 入力を大文字に変換
import sys

for line in sys.stdin:
    print(line.strip().upper())

bash

$ echo "hello world" | python upper.py
HELLO WORLD

$ cat names.txt | python upper.py
ALICE
BOB
CHARLIE

sys.stdin はイテラブルです。for ループで 1 行ずつ読み込むと、メモリを効率的に使用できます。

`input()` と stdin の関係

python

name = input("名前: ")  # プロンプト → stderr? いいえ、stdout

input() は内部的に：

プロンプト文字列を stdout に出力
stdin から 1 行読み込んで返す

そのため、パイプと一緒に使用する際には注意が必要です。

bash

$ echo "鉄男" | python -c "name = input(); print(f'こんにちは、{name}')"
こんにちは、鉄男

パイプではプロンプトは意味がないため、CLI ツールを作成する際には input() ではなく、sys.stdin を直接読み取る方が適切です。

実際の活用例

python

# csv_filter.py — 特定の条件の行のみ出力
import sys
import csv

reader = csv.reader(sys.stdin)
header = next(reader)
print(",".join(header))

for row in reader:
    if float(row[2]) > 100:  # 3 番目のカラムが 100 を超える
        print(",".join(row))

bash

$ cat sales.csv | python csv_filter.py > filtered.csv

stdin/stdout を使用すると、ファイル名をハードコーディングする必要がありません。どのファイルでもパイプで接続できるため、再利用性が高くなります。

パイプチェーン — UNIX 哲学

bash

# ログから ERROR のみを検索し、頻度順にソート
$ cat server.log | grep "ERROR" | sort | uniq -c | sort -rn | head -5

各プログラムが 1 つのタスクをうまく行い、パイプで接続します。Python スクリプトもこのチェーンの 1 つの環になることができます。

python

# word_count.py — 単語の頻度を計算
import sys
from collections import Counter

words = []
for line in sys.stdin:
    words.extend(line.strip().split())

for word, count in Counter(words).most_common(10):
    print(f"{count:>5} {word}")

bash

$ cat article.txt | python word_count.py
   42 the
   31 and
   28 to

stderr に進行状況を出力する

python

import sys

total = 1000
for i in range(total):
    # 処理ロジック...
    if i % 100 == 0:
        print(f"進行: {i}/{total}", file=sys.stderr)

    print(f"結果: {i * 2}")  # 実際の出力 → stdout

bash

$ python process.py > results.txt
進行: 0/1000      ← 画面に表示 (stderr)
進行: 100/1000
...

stdout はファイルにリダイレクトされて results.txt に保存され、stderr は引き続き画面に表示されます。進行状況メッセージとデータを出力から分離する実用的なパターンです。

重要なまとめ

構文	意味
`>`	stdout をファイルに (上書き)
`>>`	stdout をファイルに (追記)
`<`	ファイルを stdin に
`2>`	stderr をファイルに
`	`
`2>&1`	stderr を stdout に統合

/dev/null — 出力を破棄する

bash

# stdout を破棄 (エラーのみ表示)
$ python noisy_script.py > /dev/null

# stderr を破棄 (結果のみ表示)
$ python noisy_script.py 2> /dev/null

# 両方を破棄 (完全無音)
$ python noisy_script.py > /dev/null 2>&1

/dev/null は「ゴミ箱」です。自動化スクリプトで不要な出力を抑制する場合に使用します。

python

# Python でも同じパターン
import os, sys

if os.environ.get("QUIET"):
    sys.stdout = open(os.devnull, "w")

subprocess — Python でパイプを構成する

python

import subprocess

# 外部コマンドの実行 + stdout をキャプチャ
result = subprocess.run(
    ["ls", "-la"],
    capture_output=True,
    text=True
)
print(result.stdout)
print(result.stderr)

# パイプチェーン
p1 = subprocess.Popen(["cat", "data.txt"], stdout=subprocess.PIPE)
p2 = subprocess.Popen(["grep", "ERROR"], stdin=p1.stdout, stdout=subprocess.PIPE)
output = p2.communicate()[0].decode()

Python 内でシェルコマンドの stdin/stdout をプログラミングで接続できます。

print() は stdout、エラーメッセージは stderr。この分離を理解すると、リダイレクトとパイプが自然になります。

BioPlayground

標準入出力 — stdin/stdout のリダイレクト

標準入出力 — stdin/stdout のリダイレクト

このトピックを終えると

3つの経路

`print()` は stdout に書き込む

リダイレクト — 経路をファイルに転換する

stdout をファイルに (`>`)

stdin をファイルから (`<`)

stderr のみを分離する

パイプ — プログラムを接続する

Python で stdin を 1 行ずつ読み取る

`input()` と stdin の関係

実際の活用例

パイプチェーン — UNIX 哲学

stderr に進行状況を出力する

重要なまとめ

/dev/null — 出力を破棄する

subprocess — Python でパイプを構成する

💬 質問・コメント

標準入出力 — stdin/stdout のリダイレクト

標準入出力 — stdin/stdout のリダイレクト

このトピックを終えると

3つの経路

print() は stdout に書き込む

リダイレクト — 経路をファイルに転換する

stdout をファイルに (>)

stdin をファイルから (<)

stderr のみを分離する

パイプ — プログラムを接続する

Python で stdin を 1 行ずつ読み取る

input() と stdin の関係

実際の活用例

パイプチェーン — UNIX 哲学

stderr に進行状況を出力する

重要なまとめ

/dev/null — 出力を破棄する

subprocess — Python でパイプを構成する

💬 質問・コメント

`print()` は stdout に書き込む

stdout をファイルに (`>`)

stdin をファイルから (`<`)

`input()` と stdin の関係