编辑“︁C++17 文件系统”︁

= C++17文件系统 =

== 介绍 ==
C++17引入了'''<filesystem>'''库（正式名称为'''std::filesystem'''），提供了一套跨平台的文件和目录操作接口。该库基于Boost.Filesystem，允许开发者以统一的方式处理文件路径、遍历目录、检查文件属性以及执行文件操作（如复制、移动和删除）。

文件系统库的核心目标是：
* 提供'''平台无关'''的路径表示
* 支持'''递归目录遍历'''
* 实现'''文件元数据查询'''（如大小、权限、类型）
* 封装常见文件操作（如创建/删除目录）

== 核心组件 ==
文件系统库主要包含以下类和函数：

{| class="wikitable"
! 组件 !! 描述
|-
| <code>std::filesystem::path</code> || 表示文件系统路径的类
|-
| <code>std::filesystem::directory_entry</code> || 目录项信息（缓存文件属性）
|-
| <code>std::filesystem::directory_iterator</code> || 非递归目录遍历器
|-
| <code>std::filesystem::recursive_directory_iterator</code> || 递归目录遍历器
|-
| <code>std::filesystem::file_status</code> || 文件类型和权限信息
|}

== 基本用法 ==

=== 路径操作 ===
<source lang="cpp">
#include <iostream>
#include <filesystem>
namespace fs = std::filesystem; // 命名空间别名

int main() {
    // 构造路径对象
    fs::path p1 = "/usr/local/include";
    fs::path p2 = "config.h";
    
    // 路径拼接和规范化
    fs::path full_path = p1 / p2;
    std::cout << "完整路径: " << full_path << '\n'
              << "父目录: " << full_path.parent_path() << '\n'
              << "文件名: " << full_path.filename() << '\n'
              << "扩展名: " << full_path.extension() << '\n';
    
    // 路径存在性检查
    if (fs::exists(full_path)) {
        std::cout << "文件存在\n";
    }
}
</source>

'''输出示例'''（Linux系统）:
<pre>
完整路径: "/usr/local/include/config.h"
父目录: "/usr/local/include"
文件名: "config.h"
扩展名: ".h"
文件存在
</pre>

=== 文件操作 ===
<source lang="cpp">
#include <filesystem>
#include <iostream>
namespace fs = std::filesystem;

void demo_file_ops() {
    fs::path demo_dir = "test_dir";
    
    // 创建目录
    if (!fs::exists(demo_dir)) {
        fs::create_directory(demo_dir);
        std::cout << "目录创建成功\n";
    }
    
    // 创建空文件
    fs::path file1 = demo_dir / "data.txt";
    std::ofstream(file1).put('a'); // 创建文件并写入一个字符
    
    // 文件信息
    std::cout << "文件大小: " << fs::file_size(file1) << " bytes\n"
              << "最后修改时间: " << fs::last_write_time(file1).time_since_epoch().count() << '\n';
    
    // 复制文件
    fs::path file2 = demo_dir / "data_backup.txt";
    fs::copy_file(file1, file2);
    
    // 删除操作
    fs::remove(file1);
    fs::remove_all(demo_dir); // 递归删除目录
}
</source>

== 高级特性 ==

=== 目录遍历 ===
递归遍历目录结构（使用mermaid展示流程）：
<mermaid>
graph TD
    A[开始遍历] --> B[打开目录]
    B --> C{是否还有条目?}
    C -->|是| D[获取当前条目]
    D --> E[处理文件/目录]
    E --> F[递归处理子目录?]
    F -->|是| B
    F -->|否| C
    C -->|否| G[结束遍历]
</mermaid>

代码实现：
<source lang="cpp">
void list_files(const fs::path& dir_path) {
    try {
        for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator(dir_path)) {
            auto status = entry.status();
            
            std::cout << (fs::is_directory(status) ? "[D] " : 
                         fs::is_symlink(status) ? "[L] " : "[F] ")
                      << entry.path() << '\n';
        }
    } catch (const fs::filesystem_error& e) {
        std::cerr << "错误: " << e.what() << '\n';
    }
}
</source>

=== 文件系统空间 ===
查询磁盘空间信息：
<source lang="cpp">
void show_disk_usage(const fs::path& path) {
    fs::space_info si = fs::space(path);
    
    std::cout << "在 " << path << ":\n"
              << "总空间: " << si.capacity/1'000'000 << " MB\n"
              << "可用空间: " << si.available/1'000'000 << " MB\n"
              << "空闲空间: " << si.free/1'000'000 << " MB\n";
}
</source>

== 错误处理 ==
文件系统操作可能抛出<code>std::filesystem::filesystem_error</code>异常，最佳实践是：
* 检查文件存在性（<code>exists()</code>）
* 捕获特定异常
* 使用<code>error_code</code>参数的无异常版本

示例：
<source lang="cpp">
void safe_remove(const fs::path& p) {
    std::error_code ec;
    if (!fs::remove(p, ec)) {
        std::cerr << "删除失败: " << ec.message() << '\n';
    }
}
</source>

== 实际应用案例 ==
'''场景：''' 实现一个简单的项目清理工具，删除构建目录中的所有临时文件（*.tmp, *.bak）

<source lang="cpp">
void clean_project(const fs::path& project_dir) {
    const std::vector<std::string> ext_to_remove = {".tmp", ".bak"};
    
    for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator(project_dir)) {
        if (!entry.is_regular_file()) continue;
        
        const std::string ext = entry.path().extension().string();
        if (std::find(ext_to_remove.begin(), ext_to_remove.end(), ext) != ext_to_remove.end()) {
            std::cout << "删除: " << entry.path() << '\n';
            fs::remove(entry.path());
        }
    }
}
</source>

== 跨平台注意事项 ==
* Windows路径使用反斜杠（<code>\</code>），但<code>path</code>类会自动处理
* 符号链接行为在不同系统上可能不同
* 文件权限模型在Unix和Windows上有显著差异

== 性能考虑 ==
* <code>directory_entry</code>会缓存文件属性，减少重复系统调用
* 递归遍历可能消耗较多内存，对于超大目录结构
* 频繁调用<code>last_write_time</code>等函数可能影响性能

== 数学表示 ==
文件系统空间计算可用百分比公式：
<math>
\text{可用百分比} = \left( \frac{\text{available}}{\text{capacity}} \right) \times 100\%
</math>

== 总结 ==
C++17文件系统库提供了：
* 统一的跨平台路径处理
* 完整的文件和目录操作集合
* 类型安全的接口设计
* 异常和错误码双重错误处理机制

对于需要文件操作的现代C++项目，应优先使用<code>std::filesystem</code>而非平台特定API。

[[Category:编程语言]]
[[Category:C++]]
[[Category:C++141720 特性]]