29、C++17 核心特性：文件系统库，跨平台操作文件和目录。

说实话，在 C++17 之前，跨平台操作文件这件事，一直是我心头的一根刺。

Windows 上用 CreateFile、FindFirstFile，Linux 上用 open、readdir。每次写文件遍历，都得写两套代码，再用 #ifdef 包起来。代码丑不说，还容易漏掉边界情况。我记得有一次，一个跨平台工具因为路径分隔符没处理好，在 Linux 上硬生生把 /tmp/ 拼成了 /tmp/\，排查了一下午。

嗯，C++17 的 <filesystem> 库，就是来终结这种痛苦的。

核心概念：路径、目录条目、文件系统错误

文件系统库的核心，说白了就三个东西：std::filesystem::path、std::filesystem::directory_entry，以及无处不在的 std::filesystem::filesystem_error。

• path：路径的抽象。它不关心你是 Windows 的 C:\Users\ 还是 Linux 的 /home/。你只管往里塞字符串，它自动处理分隔符。
• directory_entry：目录里的一个条目。它封装了文件状态，比如大小、修改时间、是否是目录。
• filesystem_error：操作失败时抛出的异常。当然，你也可以用 std::error_code 走无异常路径。

我个人习惯，在性能敏感的场景下，尽量用 std::error_code 版本。为什么呢？因为异常在频繁调用的循环里，开销还是有点明显的。

#include <filesystem>
#include <iostream>

namespace fs = std::filesystem;

int main() {
    fs::path p = "/home/user/docs";
    std::cout << "文件名: " << p.filename() << "\n";
    std::cout << "父路径: " << p.parent_path() << "\n";
    std::cout << "扩展名: " << p.extension() << "\n";
    return 0;
}

遍历目录：从递归到迭代器

遍历目录，是文件系统库最常用的场景之一。C++17 提供了两种迭代器：directory_iterator 和 recursive_directory_iterator。

前者只遍历当前目录一层，后者会递归进入子目录。我在项目中遇到过一个问题：用 recursive_directory_iterator 遍历一个包含符号链接的目录，结果死循环了。后来发现，默认情况下它不会跳过符号链接。你需要用 directory_options::skip_permission_denied 或者自己检查 is_symlink。

#include <filesystem>
#include <iostream>

namespace fs = std::filesystem;

void list_files(const fs::path& dir) {
    for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator(dir)) {
        if (entry.is_regular_file()) {
            std::cout << entry.path() << " - " << entry.file_size() << " bytes\n";
        }
    }
}

常用操作：创建、复制、移动、删除

文件系统库把常见的文件操作都封装成了函数。你想想看，以前要复制一个目录，你得自己递归创建子目录、复制文件、处理权限。现在一行 fs::copy 搞定。

操作	函数	说明
创建目录	create_directory	创建单层目录，父目录必须存在
创建多级目录	create_directories	自动创建所有不存在的父目录
复制文件/目录	copy	支持多种复制选项（覆盖、递归等）
移动/重命名	rename	跨文件系统移动时可能失败
删除文件	remove	删除单个文件或空目录
删除目录树	remove_all	递归删除目录及其所有内容

我曾经在写一个日志清理工具时，用了 remove_all。结果因为路径拼接错误，差点把整个 /tmp 给删了。嗯，这里要注意：remove_all 不会确认，也不会进回收站。删了就没了。

文件状态与权限

文件系统库还提供了查询文件状态的能力。比如文件大小、修改时间、权限、类型等。这些信息通过 file_status 和 file_info 获取。

#include <filesystem>
#include <iostream>

namespace fs = std::filesystem;

void print_status(const fs::path& p) {
    std::error_code ec;
    auto status = fs::status(p, ec);
    if (ec) {
        std::cerr << "获取状态失败: " << ec.message() << "\n";
        return;
    }

    std::cout << "类型: ";
    if (fs::is_regular_file(status)) std::cout << "普通文件";
    else if (fs::is_directory(status)) std::cout << "目录";
    else if (fs::is_symlink(status)) std::cout << "符号链接";
    else std::cout << "其他";
    std::cout << "\n";

    auto perms = status.permissions();
    std::cout << "权限: "
              << ((perms & fs::perms::owner_read) != fs::perms::none ? "r" : "-")
              << ((perms & fs::perms::owner_write) != fs::perms::none ? "w" : "-")
              << ((perms & fs::perms::owner_exec) != fs::perms::none ? "x" : "-")
              << "\n";
}

知识体系：文件系统库的核心逻辑

下面这张图，是我自己梳理的文件系统库核心逻辑。你可以看到，所有操作都围绕 path 展开，然后通过 directory_entry 获取具体信息，再通过一系列自由函数完成操作。

跨平台注意事项

虽然文件系统库号称跨平台，但实际用起来，还是有几个坑要小心。

• 路径分隔符：Windows 上 path 会使用 \\，但 string() 返回时可能带转义。建议用 make_preferred() 统一格式。
• 权限模型：Windows 的权限和 POSIX 权限不完全对应。比如 owner_exec 在 Windows 上可能没有意义。
• 符号链接：Windows 上创建符号链接需要管理员权限（或开发者模式）。在 Linux 上则没有这个限制。
• 文件大小：file_size 返回 uintmax_t，在 32 位系统上可能溢出。大文件场景建议用 file_size 配合 if (value == static_cast<uintmax_t>(-1)) 检查错误。

好了，关于 C++17 文件系统库，核心内容就这些。它不是什么黑魔法，但确实让跨平台文件操作变得优雅了很多。你想想看，以前要写几十行的目录遍历，现在一个循环加几行判断就搞定了。这就是现代 C++ 带来的实实在在的好处。