C++ 文件系统库：`std::filesystem` 的高级文件操作

好的，让我们来聊聊 C++ 文件系统库 std::filesystem 的高级文件操作，这可不是那种死板的教科书，而是一次轻松愉快的探险，带你深入了解这个强大工具的更多可能性。

告别枯燥：std::filesystem 的进阶之旅

你可能已经用过 std::filesystem 来创建目录、复制文件、判断文件是否存在，这些都是基础操作，就像学会了骑自行车的基本功。但是，std::filesystem 的能力远不止于此，它更像是一辆配置丰富的越野车，能带你去更远的地方，探索文件系统的更多奥秘。

想象一下，你是一名考古学家，std::filesystem 就是你的工具箱，里面有各种精密的仪器，帮你挖掘埋藏在地下的宝藏（文件）。

1. 迭代器：深入文件丛林

std::filesystem 提供了迭代器，让你能够像探险家一样，遍历整个文件系统，寻找你需要的“宝藏”。这可比用 ls -R 命令强大多了，因为你可以用 C++ 代码灵活地控制遍历过程。

• recursive_directory_iterator：全地形越野车

  这个迭代器会递归地遍历目录，就像一辆全地形越野车，可以深入到文件系统的每一个角落。

  #include <iostream>
  #include <filesystem>
  
  namespace fs = std::filesystem;
  
  int main() {
      fs::path my_path = "/path/to/your/directory"; // 替换成你的目录
  
      if (!fs::exists(my_path) || !fs::is_directory(my_path)) {
          std::cerr << "目录不存在或不是目录！" << std::endl;
          return 1;
      }
  
      for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator(my_path)) {
          std::cout << entry.path() << std::endl;
      }
  
      return 0;
  }

  这段代码会打印出指定目录及其所有子目录下的所有文件和目录的路径。你可以根据自己的需要，添加更复杂的逻辑，比如只处理特定类型的文件，或者跳过某些目录。

• directory_iterator：城市SUV

  这个迭代器只会遍历指定目录下的直接子项，不会递归地进入子目录，就像一辆城市SUV，适合在城市道路上行驶。

  #include <iostream>
  #include <filesystem>
  
  namespace fs = std::filesystem;
  
  int main() {
      fs::path my_path = "/path/to/your/directory"; // 替换成你的目录
  
      if (!fs::exists(my_path) || !fs::is_directory(my_path)) {
          std::cerr << "目录不存在或不是目录！" << std::endl;
          return 1;
      }
  
      for (const auto& entry : fs::directory_iterator(my_path)) {
          std::cout << entry.path() << std::endl;
      }
  
      return 0;
  }

  这段代码只会打印出指定目录下的直接子文件和子目录的路径。

2. 文件属性：像侦探一样，了解你的“嫌疑人”

std::filesystem 提供了丰富的函数，让你能够像侦探一样，调查文件的各种属性，比如大小、创建时间、修改时间、权限等等。

• file_size()：称重专家

  这个函数可以告诉你文件的大小，就像一个称重专家，可以精确地测量文件的重量。

  #include <iostream>
  #include <filesystem>
  
  namespace fs = std::filesystem;
  
  int main() {
      fs::path my_file = "/path/to/your/file.txt"; // 替换成你的文件
  
      if (!fs::exists(my_file) || !fs::is_regular_file(my_file)) {
          std::cerr << "文件不存在或不是普通文件！" << std::endl;
          return 1;
      }
  
      std::uintmax_t file_size = fs::file_size(my_file);
      std::cout << "文件大小：" << file_size << " 字节" << std::endl;
  
      return 0;
  }

• last_write_time()：时间旅行者

  这个函数可以告诉你文件的最后修改时间，就像一个时间旅行者，可以回到过去，查看文件的历史记录。

  #include <iostream>
  #include <filesystem>
  #include <chrono>
  #include <ctime>
  
  namespace fs = std::filesystem;
  
  int main() {
      fs::path my_file = "/path/to/your/file.txt"; // 替换成你的文件
  
      if (!fs::exists(my_file) || !fs::is_regular_file(my_file)) {
          std::cerr << "文件不存在或不是普通文件！" << std::endl;
          return 1;
      }
  
      auto last_write = fs::last_write_time(my_file);
      std::time_t cftime = std::chrono::system_clock::to_time_t(last_write);
      std::cout << "最后修改时间：" << std::ctime(&cftime);
  
      return 0;
  }

• permissions()：安全卫士

  这个函数可以让你查看或修改文件的权限，就像一个安全卫士，可以保护你的文件不被非法访问。

  #include <iostream>
  #include <filesystem>
  
  namespace fs = std::filesystem;
  
  int main() {
      fs::path my_file = "/path/to/your/file.txt"; // 替换成你的文件
  
      if (!fs::exists(my_file)) {
          std::cerr << "文件不存在！" << std::endl;
          return 1;
      }
  
      // 获取当前权限
      fs::perms current_perms = fs::status(my_file).permissions();
      std::cout << "当前权限：" << std::oct << static_cast<int>(current_perms) << std::endl;
  
      // 添加所有者执行权限
      fs::permissions(my_file, fs::perms::owner_exec, fs::perm_options::add);
  
      // 获取修改后的权限
      fs::perms new_perms = fs::status(my_file).permissions();
      std::cout << "修改后权限：" << std::oct << static_cast<int>(new_perms) << std::endl;
  
      return 0;
  }

  注意：修改文件权限需要相应的权限。

3. 符号链接：文件系统的“传送门”

符号链接是一种特殊的文件，它指向另一个文件或目录，就像一个“传送门”，可以让你从一个地方快速到达另一个地方。

• create_symlink()：建造传送门

  这个函数可以创建一个符号链接，就像建造一个传送门，连接两个不同的地点。

  #include <iostream>
  #include <filesystem>
  
  namespace fs = std::filesystem;
  
  int main() {
      fs::path target_file = "/path/to/your/target_file.txt"; // 替换成你的目标文件
      fs::path symlink_file = "/path/to/your/symlink.txt"; // 替换成你的符号链接文件
  
      try {
          fs::create_symlink(target_file, symlink_file);
          std::cout << "符号链接创建成功！" << std::endl;
      } catch (const std::exception& e) {
          std::cerr << "创建符号链接失败：" << e.what() << std::endl;
          return 1;
      }
  
      return 0;
  }

• read_symlink()：穿越传送门

  这个函数可以读取符号链接指向的目标文件或目录，就像穿越传送门，到达另一个地点。

  #include <iostream>
  #include <filesystem>
  
  namespace fs = std::filesystem;
  
  int main() {
      fs::path symlink_file = "/path/to/your/symlink.txt"; // 替换成你的符号链接文件
  
      if (!fs::exists(symlink_file) || !fs::is_symlink(symlink_file)) {
          std::cerr << "符号链接不存在或不是符号链接！" << std::endl;
          return 1;
      }
  
      fs::path target_file = fs::read_symlink(symlink_file);
      std::cout << "符号链接指向：" << target_file << std::endl;
  
      return 0;
  }

4. 空间管理：文件系统的“管家”

std::filesystem 还可以用来管理磁盘空间，比如查看磁盘空间的使用情况，或者释放不再使用的空间。

• space()：查看磁盘空间

  这个函数可以告诉你磁盘的总容量、可用空间和已用空间，就像一个管家，可以随时了解磁盘空间的状况。

  #include <iostream>
  #include <filesystem>
  
  namespace fs = std::filesystem;
  
  int main() {
      fs::path my_path = "/"; // 替换成你的磁盘根目录
  
      fs::space_info space_info = fs::space(my_path);
  
      std::cout << "总容量：" << space_info.capacity << " 字节" << std::endl;
      std::cout << "可用空间：" << space_info.free << " 字节" << std::endl;
      std::cout << "已用空间：" << space_info.capacity - space_info.free << " 字节" << std::endl;
  
      return 0;
  }

5. 异常处理：勇敢的探险家

在使用 std::filesystem 进行文件操作时，可能会遇到各种异常，比如文件不存在、权限不足等等。为了保证程序的健壮性，我们需要进行适当的异常处理。

#include <iostream>
#include <filesystem>

namespace fs = std::filesystem;

int main() {
    fs::path my_file = "/path/to/your/file.txt"; // 替换成你的文件

    try {
        if (fs::exists(my_file)) {
            fs::remove(my_file);
            std::cout << "文件删除成功！" << std::endl;
        } else {
            std::cout << "文件不存在！" << std::endl;
        }
    } catch (const fs::filesystem_error& e) {
        std::cerr << "文件操作失败：" << e.what() << std::endl;
        std::cerr << "错误码：" << e.code().value() << std::endl;
        return 1;
    }

    return 0;
}

这段代码演示了如何使用 try-catch 块来捕获 std::filesystem_error 异常，并打印出错误信息和错误码。

总结：开启你的文件系统探险之旅

std::filesystem 是一个功能强大的文件系统库，它提供了丰富的函数和类，让你能够轻松地进行各种文件操作。通过学习这些高级技巧，你可以更好地利用 std::filesystem 来解决实际问题，编写出更加健壮和高效的程序。

希望这篇文章能够帮助你更深入地了解 std::filesystem，并激发你对文件系统探索的兴趣。现在，拿起你的工具箱，开始你的文件系统探险之旅吧！记住，就像任何探险一样，实践才是最好的老师。祝你旅途愉快！