C++17 文件系统（std::filesystem）
概述
C++17 将文件系统库（源自 boost::filesystem）纳入标准，提供跨平台的文件和目录操作接口。std::filesystem::path 表示文件路径，配合 directory_iterator、文件操作函数等工具，覆盖遍历目录、创建/删除文件、查询文件状态等常见需求。定义在 <filesystem> 头文件中，通常别名为 fs。
语法
cpp
#include <filesystem>
namespace fs = std::filesystem;
fs::path p = fs::current_path() / "data" / "config.json";
fs::exists(p); // 是否存在
fs::is_regular_file(p); // 是否普通文件
fs::is_directory(p); // 是否目录
fs::file_size(p); // 文件大小
fs::create_directories("a/b/c"); // 创建多级目录
fs::remove("file.txt"); // 删除文件
fs::remove_all("build"); // 递归删除
fs::copy(src, dst); // 拷贝
fs::rename(old, new_path); // 重命名std::filesystem::path
cpp
fs::path p = "/home/user/documents/report.pdf";
p.root_path(); // "/"
p.parent_path(); // "/home/user/documents"
p.filename(); // "report.pdf"
p.stem(); // "report"
p.extension(); // ".pdf"
p.is_absolute(); // true
// 路径拼接——使用 / 操作符
fs::path base = "/usr/local";
fs::path full = base / "bin" / "myapp"; // "/usr/local/bin/myapp"
// 避免字符串拼接：base.string() + "bin" 会得到 "/usr/localbin"路径迭代与跨平台
cpp
// 路径部分迭代
for (const auto& part : fs::path("/home/user/file.txt")) {
std::cout << part << '\n'; // "/", "home", "user", "file.txt"
}
// 正斜杠在 Windows 也有效
fs::path p = "C:/Users/test/file.txt";
p.string(); // 平台格式
p.generic_string(); // "C:/Users/test/file.txt"目录遍历
cpp
// 单层遍历
for (const auto& entry : fs::directory_iterator("/tmp")) {
if (entry.is_regular_file()) {
std::cout << entry.path() << " size=" << entry.file_size() << '\n';
}
}
// 递归遍历
for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator("/project/src")) {
if (entry.path().extension() == ".h")
std::cout << entry.path() << '\n';
}
// 控制递归深度——跳过子目录
auto it = fs::recursive_directory_iterator("/project");
for (auto end = fs::recursive_directory_iterator(); it != end; ++it) {
if (it->is_directory() && it->path().filename() == "build")
it.disable_recursion_pending();
}文件操作
查询与状态
cpp
fs::path p = "config.json";
fs::exists(p); // 存在与否
fs::is_regular_file(p); // 普通文件
fs::is_directory(p); // 目录
fs::is_symlink(p); // 符号链接
fs::is_empty(p); // 空文件或空目录
fs::file_size(p); // 字节大小
fs::file_status status = fs::status(p);
status.type(); // file_type 枚举
status.permissions(); // perms 枚举创建、删除、拷贝
cpp
fs::create_directory("logs"); // 单级
fs::create_directories("a/b/c/d"); // 多级
fs::remove("file.txt"); // 删除文件/空目录
fs::remove_all("build"); // 递归删除
fs::copy("src.txt", "dst.txt"); // 拷贝文件
fs::copy("src_dir", "dst_dir", fs::copy_options::recursive); // 递归拷贝
fs::rename("old.txt", "new.txt");临时目录与当前路径
cpp
fs::path tmp = fs::temp_directory_path();
fs::path cwd = fs::current_path();
fs::current_path("/tmp"); // 修改进程工作目录错误处理
cpp
// 异常方式
try {
fs::create_directory("/root/protected");
} catch (const fs::filesystem_error& e) {
std::cerr << e.what() << " path1=" << e.path1() << '\n';
}
// error_code 方式（推荐用于库代码和性能敏感场景）
std::error_code ec;
fs::create_directory("/root/protected", ec);
if (ec) {
std::cerr << ec.message() << '\n';
}| 场景 | 推荐方式 |
|---|---|
| 文件必须存在（缺失是 bug） | 异常 |
| 可能不存在（正常流程） | error_code |
| 批量操作 | error_code |
实际应用：递归查找特定文件
cpp
std::vector<fs::path> find_files(fs::path root, std::string_view ext) {
std::vector<fs::path> result;
for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator(root)) {
if (entry.is_regular_file() && entry.path().extension() == ext)
result.push_back(entry.path());
}
return result;
}最佳实践
- 使用
namespace fs = std::filesystem别名。 - 路径拼接用
/操作符，不要字符串拼接。 - 库代码优先
error_code重载：避免异常，更可控。 - 用
path::stem()和path::extension()：不要用字符串操作拆分路径。 - 路径分隔符始终用
/：正斜杠在所有平台有效，不要硬编码\\。
常见陷阱
path::string()平台相关：跨平台使用u8string()或generic_string()。file_size要求文件存在：先用exists()检查。removevsremove_all：remove只删文件或空目录，remove_all递归删除全部内容。copy默认不递归：必须指定copy_options::recursive。- TOCTOU 竞态：
exists()后文件可能已被删除，直接用error_code版本操作更安全。 - 迭代器缓存：
directory_iterator不保证实时反映文件系统变化。