C++文件操作

在C++17之前，C++并没有跨平台的统一文件操作解决方案，不同的平台需要依赖不同的API或者第三方库来处理文件操作。C++17引入的std::filesystem就解决了这个痛点。

常见函数

以下按与你之前相似的格式，列出并详解 <filesystem> 中日常最常见的函数及其关键点：

  • fs::exists(p)

    • 判断路径 p 是否存在（文件、目录或符号链接）。
    • 返回true 或 false
    • 不抛异常
    • 比起捕获异常更轻量
    • 若无权限访问，也返回 false。

  • fs::status(p) / fs::symlink_status(p)

    • 获取路径的类型和权限信息。
    • 返回file_status，可用 status.type() 判断类型。
    • 两个函数的区别在于symlink_status 不会跟随符号链接。
    • 调用前无需 exists()
    • 若出错会抛 filesystem_error。

  • fs::is_directory(p) / fs::is_regular_file(p) / fs::is_symlink(p) / is_block_file() / is_fifo()

    • 基于 status() 返回值判断是否为目录、普通文件、符号链接、块设备（例如/dev/sda）和命名管道。分别对应下面的file_type枚举值
      • file_type::regular
      • file_type::directory
      • file_type::symlink
      • file_type::block
      • file_type::fifo
    • 若 p 不存在或权限不足会抛异常，推荐先 exists() 再判类型。

  • fs::create_directory(p)

    • 创建单级目录。
    • 返回创建成功返回 true，已存在则 false
    • 失败抛异常。
    • 不会递归
    • 父目录缺失时也会抛异常。

  • fs::create_directories(p)

    • 递归创建所有缺失的目录层级。
    • 返回如有新目录则 true，否则 false
    • 失败抛异常。
    • 避免先 exists() 检查
    • 有带 std::error_code& 重载可免异常。

  • fs::remove(p)

    • 删除单个文件或空目录。
    • 返回删除成功返回 true，否则 false（如文件不存在）
    • 失败抛异常。
    • 不递归；非空目录用 remove_all()。

  • fs::remove_all(p)

    • 递归删除路径及其所有内容。
    • 返回删除的条目总数（含自身）
    • 失败抛异常。
    • 风险较高，调用前请确保路径正确
    • 支持带 error_code 重载。

  • fs::copy(src, dst, opts)

    • 复制文件或目录
    • 无返回值
    • options可以取
      • fs::copy_options::recursive：递归复制目录。
      • update_existing：只覆盖目标中已有的条目且源更新时才替换。
      • skip_existing、overwrite_existing、copy_symlinks 等。
    • 失败抛异常。
    • 默认不递归，若复制目录必须加 fs::copy_options::recursive
    • 对目录结构复杂时留意符号链接选项。

  • fs::copy_file(src, dst, opts)

    • 仅复制单个文件。
    • 返回true（复制）或 false（跳过，如目标不存在或相同时间戳且加了 update_existing）
    • 失败抛异常。
    • 相比 copy() 更精细，推荐文件级操作时使用。

  • fs::rename(old_p, new_p)

    • 原子化地移动或重命名文件/目录。等同于 POSIX rename()。
    • 无返回值
    • 失败抛异常。
    • 跨设备会失败，需改用 copy() + remove()；目标存在时覆盖行为依平台而异。

  • fs::file_size(p)

    • 返回普通文件大小（字节）。
    • 返回uintmax_t，失败抛异常（非文件或不存在）。
    • 对大文件很快
    • 若需安全接口，可用带 error_code 的重载。

  • fs::last_write_time(p)

    • 获取最后修改时间。
    • 返回file_time_type，可转换成 std::chrono 时间点
    • 失败抛异常。
    • 可与 system_clock 或 steady_clock 互转，判断文件新旧。

  • fs::current_path() / fs::current_path(p)

    • 获取或设置当前工作目录。
    • 返回获取时返回 path
    • 设置失败抛异常。
    • 设置前确保目录存在；影响进程内所有相对路径解析。

  • fs::absolute(p) / fs::canonical(p)

    • 将路径转换为绝对形式。
      • absolute：不解析符号链接；
      • canonical：解析所有符号链接，去除“..”、“.”。
    • 返回转换后的绝对路径
    • 失败抛异常。
    • canonical 比 absolute 更“真实”，但更耗时。

  • fs::relative(p, base)

    • 计算从 base 到 p 的相对路径
    • 如果 p 无法由 base 表达，则返回未经修改的 p。
    • 返回值：一个 path，表示相对路径。
    • 两个路径最好都使用同一风格（绝对或相对）并归一化（canonical 或 absolute）后调用，以避免不可预期的“原样返回”
    • 若 base 并非 p 的父层级，结果路径会包含“..”以回退；
    • 不抛异常，但若路径权限有问题，可能在内部调用 canonical 时抛 filesystem_error。

  • fs::permissions(p, perms, opt)

    • 修改目标的权限位。
    • 参数：perms 是欲设置/增加/移除的权限掩码，opt 指明操作模式（add、remove、replace）。
    • Windows/Unix 表现略有差异；请先查询当前权限再修改。

  • fs::space(p)

    • 获取路径所在文件系统的容量信息。
    • 返回space_info{ capacity, free, available }
    • 失败抛异常。
    • 区分 free（总空闲）和 available（给当前用户的空闲）。

  • fs::equivalent(p1, p2)

    • 判断两个路径是否指向同一个文件或目录。
    • 返回true/false
    • 失败抛异常。
    • 可用来检查硬链接或跨路径比较。

  • fs::create_symlink(target, link) / fs::create_directory_symlink(target, link) / fs::create_hard_link(target, link)

    • 分别创建符号链接（文件或目录）或硬链接。
    • 无返回值
    • 权限不足或目标不存在时抛异常。

  • fs::read_symlink(p)

    • 读取符号链接的目标路径（不跟随）。
    • 返回指向目标的 path
    • 失败抛异常。
    • 若 p 不是符号链接会抛异常，可先 is_symlink() 再读。

  • fs::directory_iterator(dir) / fs::recursive_directory_iterator(dir)

    • 迭代遍历目录项。
      • 非递归：仅遍历第一层；
      • 递归：深入所有子目录。
    • recursive_directory_iterator 支持 disable_recursion_pending() 跳过特定子目录
    • 遇到权限问题可设置 options::skip_permission_denied。

std::filesystem::path类

以下是基于你给出的结构，使用统一格式，详细介绍 std::filesystem::path 类的常见操作，包括构造、拼接、分解、遍历、比较等功能：

类的构造和成员函数

  • path p1("dir/file.txt") / path p2 = u8"目录/文件.txt"

    • 使用字符串、std::string, std::wstring, UTF-8 字面量等构造路径对象。
    • 跨平台封装路径表示，自动处理分隔符（如 Windows 用 \，Unix 用 /）。
    • 构造仅仅是对字符串的封装，不会检查路径是否存在。

  • p.string(), p.u8string()

    • 将路径对象转换为 std::string 或 UTF-8 编码的字符串。

路径的拼接

  • p1 / p2

    • 拼接路径，自动加上或去掉分隔符。例如：path("dir") / "file.txt" → "dir/file.txt"
    • 右侧参数若为绝对路径则会“替换”左侧路径

  • p.append("subdir")

    • 与 / 类似，但是是path类的成员函数。
    • 等价于 p /= "subdir"，使用场景偏向链式操作。

  • p.concat("file.txt")

    • 直接字符串拼接，不添加路径分隔符。
    • path("dir/").concat("file.txt") → "dir/file.txt"
    • 关键点：用于修改文件名或扩展名部分，不用于路径层级拼接。

路径的分解

  • p.parent_path()

    • 获取父目录路径。例如path("a/b/c.txt").parent_path() → "a/b"
    • 若路径为根目录或文件名，则返回空路径。

  • p.filename()

    • 获取最后一级（文件名或最后目录名）。例如path("a/b/c.txt").filename() → "c.txt"
    • 路径以分隔符结尾时，返回空路径。

  • p.extension()

    • 获取文件扩展名（含“.”）。例如path("c.txt").extension() → ".txt"
    • 若文件名无扩展名，返回空路径。

  • p.stem()

    • 去除扩展名后的主文件名。例如"c.txt" → "c"
    • 可结合 stem() + extension() 修改或重构文件名。

路径的遍历

  • for (auto& part : path("a/b/c.txt"))

    • 遍历路径的每一级组件（如 a, b, c.txt）。
    • 根目录和空路径也会被视为组件；
    • 可以用 *begin() 判断路径是否以 / 开头。

  • path::iterator

    • 是双向迭代器。

    • 示例：

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      path p("a/b/c.txt");
      for (auto it = p.begin(); it != p.end(); ++it)
          std::cout << *it << '\n';
      /*
      输出：
      "a"
      "b"
      "c.txt"
      */

    • 用于逐层分析路径结构

路径的比较

  • ==, !=

    • 比较路径字符串是否完全相等（字节级别，不解析符号链接）。
    • 对路径的格式敏感，"a/b" 与 "a//b" 不等。

  • <, >, <=, >=

    • 按字典序比较路径，常用于排序或存入有序容器（如 std::set<path>）。
    • 不是基于路径深度或文件存在与否，仅按字面比较。

  • p.lexically_normal()

    • 返回语义上等价但简化的路径（处理“.”、“..”、“重复分隔符”等）。例如"a/./b/../c" → "a/c"
    • 不访问文件系统，仅字符串逻辑变换
    • 用于规范化路径前的预处理。

常用操作

路径处理

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#include <filesystem>​
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namespace fs = std::filesystem;​

fs::path p1 = "data";          // 当前平台路径风格​
fs::path p2 = R"(D:\logs\)";   // 原生字符串处理特殊字符​
fs::path full_path = p1 / "2023" / "report.csv"; // 自动处理分隔符​
std::cout << full_path << "\n";           // 输出：data/2023/report.csv​
​
std::cout << full_path.extension() << "\n"; // 获取文件扩展名，输出：.csv​
// 路径标准化​
fs::path messy = "data//./tmp/../config.ini";​
std::cout << messy.lexically_normal(); // 输出：data/config.ini

获取文件状态与元数据

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auto check_file = [](const fs::path& p) {​
    if (!fs::exists(p)) return;​
    ​
    fs::file_status s = fs::status(p);​//获取文件状态
    switch(s.type()) {​
        case fs::file_type::regular: ​
            std::cout << "文件大小：" << fs::file_size(p) << "字节\n";​
            break;​
        case fs::file_type::directory:​
            std::cout << "目录最后修改时间：" ​
                      << fs::last_write_time(p).time_since_epoch().count();​
            break;​
    }​
};​

目录遍历

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uintmax_t total_size = 0;​
for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator("logs")) {​
    if (entry.is_regular_file()) {​
        total_size += entry.file_size();​
    }​
}​
std::cout << "总日志大小：" << total_size << "字节";​
C++
C++文件操作
https://guts.homes/2025/06/27/cpp-filesystem/
作者
guts
发布于
2025年6月27日
许可协议