C++17 标准带来了 std::filesystem
库, 提供了强大的工具来处理文件路径, 目录以及其他与文件系统相关的操作. 这篇文章适合 C++ 初学者以及希望掌握 C++17 新特性的开发者, 旨在帮助他们高效地完成文件系统相关任务.
什么是 std::filesystem
?
std::filesystem
是 C++ 标准库的一部分, 位于 std::filesystem
名称空间中. 它提供了一个平台独立的方式来与文件系统交互, 支持目录导航, 查询文件属性和实现文件操作等功能.
为什么使用 std::filesystem
?
在 C++17 之前, 开发者依赖于平台特定的 API 或第三方库进行文件操作, 导致可移植性的挑战. 使用 std::filesystem
, 您可以获得:
- 跨平台支持: 为 Windows, Linux 和 macOS 提供统一的 API.
- 便据性: 提供相关文件操作的直观函数.
- 性能: 接口实现根据平台做了优化处理.
std::filesystem
常用功能
1. 检查文件和目录是否存在
#include <filesystem>
#include <iostream>
namespace fs = std::filesystem;
int main() {
fs::path filePath = "example.txt";
if (fs::exists(filePath)) {
std::cout << "文件存在!\n";
} else {
std::cout << "文件不存在.\n";
}
return 0;
}
为了保持代码简洁, 后续代码中将不再包含头文件和main
函数体, 读者可以从文末的源码链接获取完整源代码.
2. 创建和删除目录
fs::path dirPath = "new_directory";
fs::create_directory(dirPath); // 创建单个目录
fs::remove(dirPath); // 删除目录
3. 遍历目录
fs::path dirPath = "."; // 当前目录
for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator(dirPath)) {
std::cout << entry.path() << std::endl;
}
此示例会递归列出当前目录及其所有子目录中的文件和文件夹.
4. 查询文件属性
fs::path filePath = "example.txt";
if (fs::exists(filePath)) {
std::cout << "文件大小: " << fs::file_size(filePath) << " 字节\n";
std::cout << "是否为正解文件: " << fs::is_regular_file(filePath) << "\n";
std::cout << "文件最后修改时间: "
<< fs::last_write_time(filePath).time_since_epoch().count()
<< "\n";
}
5. 复制和重命名文件
fs::copy("source.txt", "destination.txt", fs::copy_options::overwrite_existing); // 复制文件
fs::rename("old_name.txt", "new_name.txt"); // 重命名文件
6. 处理符号链接
fs::path symlinkPath = "symbolic_link";
fs::path targetPath = "target_file";
fs::create_symlink(targetPath, symlinkPath); // 创建符号链接
if (fs::is_symlink(symlinkPath)) {
std::cout << symlinkPath << " 是符号链接, 指向 "
<< fs::read_symlink(symlinkPath) << std::endl;
}
路径相关操作
7.1 路径组合
// 1. 路径组合
fs::path base = "/home/user/documents";
fs::path file = "report.pdf";
fs::path fullPath = base / file; // 使用 / 操作符组合路径
std::cout << "组合路径: " << fullPath << std::endl;
输出
组合路径: "/home/user/documents/report.pdf"
7.2 获取路径组件
fs::path filepath = "/home/user/documents/report.pdf";
std::cout << "文件名: " << filepath.filename() << std::endl;
std::cout << "主文件名: " << filepath.stem() << std::endl;
std::cout << "扩展名: " << filepath.extension() << std::endl;
std::cout << "父路径: " << filepath.parent_path() << std::endl;
输出
文件名: "report.pdf"
主文件名: "report"
扩展名: ".pdf"
父路径: "/home/user/documents"
7.3 相对路径计算
fs::path p1 = "/home/user/documents";
fs::path p2 = "/home/user/pictures";
fs::path rel = fs::relative(p2, p1); // 计算从 p1 到 p2 的相对路径
std::cout << "相对路径: " << rel << std::endl; // ../pictures
输出
相对路径: "../pictures"
7.4 路径分解与迭代
fs::path complex = "/home/user/documents/work/report.pdf";
std::cout << "路径分解:" << std::endl;
for (const auto& part : complex) {
std::cout << " " << part << std::endl;
}
输出
路径分解:
"/"
"home"
"user"
"documents"
"work"
"report.pdf"
7.5 词法规范化路径
fs::path messy = "home/user/../user/./documents/report.pdf";
std::cout << "规范化路径: " << messy.lexically_normal() << std::endl;
输出
规范化路径: "home/user/documents/report.pdf"
7.6 路径比较
// 使用 std::filesystem::equivalent 检查两个路径是否指向同一文件
fs::path linkPath =
"link_to_report.pdf"; // 假设这是一个指向 report.pdf 的符号链接
fs::path actualPath = "documents/report.pdf";
try {
if (fs::equivalent(linkPath, actualPath)) {
std::cout << "路径 " << linkPath << " 和 " << actualPath
<< " 指向同一文件." << std::endl;
} else {
std::cout << "路径 " << linkPath << " 和 " << actualPath
<< " 不指向同一文件." << std::endl;
}
} catch (const fs::filesystem_error& e) {
std::cerr << "文件系统错误: " << e.what() << std::endl;
}
7.7 路径拼接
fs::path prefix = "backup_";
fs::path filename = "report.pdf";
fs::path newPath = prefix.string() + filename.string();
std::cout << "拼接路径: " << newPath << std::endl;
输出
拼接路径: "backup_report.pdf"
7.8 检查路径特性
fs::path checkPath = "/home/user/documents/report.pdf";
std::cout << "是否为绝对路径: " << checkPath.is_absolute() << std::endl;
std::cout << "是否有扩展名: " << checkPath.has_extension() << std::endl;
std::cout << "是否有文件名: " << checkPath.has_filename() << std::endl;
std::cout << "是否有父路径: " << checkPath.has_parent_path() << std::endl;
输出
是否为绝对路径: 1
是否有扩展名: 1
是否有文件名: 1
是否有父路径: 1
路径替换操作
fs::path modPath = "/home/user/documents/report.pdf";
modPath.replace_filename("newreport.doc");
std::cout << "替换文件名后: " << modPath << std::endl;
modPath.replace_extension(".txt");
std::cout << "替换扩展名后: " << modPath << std::endl;
输出
替换文件名后: "/home/user/documents/newreport.doc"
替换扩展名后: "/home/user/documents/newreport.txt"
注意事项:
- 路径操作是纯字符串操作, 不涉及实际文件系统
- 这些操作在 Windows 和 Unix 系统上都能正常工作
- 使用
/
操作符组合路径比直接字符串拼接更安全 lexically_normal()
可以清理路径中的.
和..
最佳实践
-
错误处理:
- 使用异常处理来捕获和管理错误情况. 许多
std::filesystem
函数会抛出std::filesystem::filesystem_error
, 例如在没有删除权限时.
- 使用异常处理来捕获和管理错误情况. 许多
-
路径类型:
- 使用
fs::absolute
将相对路径转换为绝对路径, 以确保路径的完整性和清晰性.
- 使用
-
性能优化:
- 对于网络磁盘或涉及大量文件的操作, 尽量减少 I/O 操作以提高性能.
-
跨平台注意事项:
- 路径格式: 虽然
std::filesystem
自动处理不同平台的路径分隔符差异(Windows 使用\
, 其他平台使用/
), 但建议始终使用fs::path
进行路径操作. - 文件权限: 不同平台的文件权限管理可能不一致, 尤其是
fs::permissions
.
- 路径格式: 虽然
-
路径组合:
- 使用
/
操作符组合路径比直接字符串拼接更安全.
- 使用
-
路径规范化:
- 使用
lexically_normal()
清理路径中的.
和..
, 以获得更简洁的路径表示.
- 使用
限制性
- 调用链接文件: 包含链接文件的操作在不同平台上有不同表现.
- 性能: 尽管高效, 部分文件系统操作在网络磁盘上仍会突出慢.
结论
std::filesystem
库是 C++ 重要的增加, 使文件和目录操作更加简单和可移植. 无论您是在写一个简单脚本, 还是构建复杂应用, 熟练该库都是值得一试的.
开始探索 std::filesystem
, 你将发现它是你 C++ 程序装备中一个珍贵的工具!
资源链接
- 官方文档
- 微软教程
源码链接
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