C++目录操作实现创建删除遍历目录-C++-PHP中文网

C++17的<filesystem>模块通过统一跨平台API、提供路径安全操作和异常处理机制，简化了目录的创建、删除与遍历，避免了系统差异和字符串误操作，成为现代C++文件系统操作的首选方案。

C++中对目录进行创建、删除和遍历，在现代C++（特别是C++17及更高版本）中，主要通过标准库中的

<filesystem>

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模块来实现。这个模块提供了一套跨平台、面向对象的API，极大地简化了之前需要依赖操作系统特定API的繁琐工作，让目录操作变得直观且富有表现力。

解决方案

要实现C++的目录操作，我们推荐使用C++17引入的

std::filesystem

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库。它提供了强大的工具，能够优雅地处理目录的创建、删除和内容遍历。

创建目录

使用

std::filesystem::create_directory

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创建单个目录，或者

std::filesystem::create_directories

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创建包含父目录在内的多级目录。后者在父目录不存在时会自动创建，非常方便。

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#include <iostream>
#include <filesystem> // C++17

void create_directories_example() {
    std::filesystem::path dir_path = "my_new_dir/sub_dir";
    try {
        if (std::filesystem::create_directories(dir_path)) {
            std::cout << "Successfully created directory: " << dir_path << std::endl;
        } else {
            // 目录可能已经存在，或者其他原因导致未创建
            if (std::filesystem::exists(dir_path)) {
                std::cout << "Directory already exists: " << dir_path << std::endl;
            } else {
                std::cout << "Failed to create directory: " << dir_path << std::endl;
            }
        }
    } catch (const std::filesystem::filesystem_error& e) {
        std::cerr << "Error creating directory: " << e.what() << std::endl;
    }
}

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删除目录

std::filesystem::remove

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可以删除一个空目录或文件。如果需要删除非空目录及其所有内容，则需要使用

std::filesystem::remove_all

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。使用

remove_all

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时要格外小心，因为它会无情地清除指定路径下的所有内容。

#include <iostream>
#include <filesystem>

void remove_directories_example() {
    std::filesystem::path dir_to_delete = "my_new_dir"; // 假设这个目录存在且可能非空
    try {
        if (std::filesystem::exists(dir_to_delete)) {
            // remove_all 返回删除的条目数量
            std::uintmax_t removed_count = std::filesystem::remove_all(dir_to_delete);
            std::cout << "Successfully removed directory and its contents: "
                      << dir_to_delete << ". Removed " << removed_count << " items." << std::endl;
        } else {
            std::cout << "Directory does not exist: " << dir_to_delete << std::endl;
        }
    } catch (const std::filesystem::filesystem_error& e) {
        std::cerr << "Error removing directory: " << e.what() << std::endl;
    }
}

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遍历目录

std::filesystem::directory_iterator

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用于非递归地遍历一个目录中的直接子项（文件和子目录），而

std::filesystem::recursive_directory_iterator

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则可以递归地遍历一个目录及其所有子目录中的所有文件和目录。

#include <iostream>
#include <filesystem>
#include <string>

void traverse_directory_example() {
    std::filesystem::path target_dir = "."; // 遍历当前目录
    std::cout << "Traversing directory: " << target_dir << std::endl;

    // 非递归遍历
    std::cout << "\n--- Non-recursive traversal ---" << std::endl;
    try {
        for (const auto& entry : std::filesystem::directory_iterator(target_dir)) {
            std::cout << "  " << entry.path().filename();
            if (entry.is_directory()) {
                std::cout << " (Directory)";
            } else if (entry.is_regular_file()) {
                std::cout << " (File, size: " << entry.file_size() << " bytes)";
            } else if (entry.is_symlink()) {
                std::cout << " (Symlink -> " << std::filesystem::read_symlink(entry.path()) << ")";
            }
            std::cout << std::endl;
        }
    } catch (const std::filesystem::filesystem_error& e) {
        std::cerr << "Error during non-recursive traversal: " << e.what() << std::endl;
    }

    // 递归遍历
    std::cout << "\n--- Recursive traversal ---" << std::endl;
    try {
        for (const auto& entry : std::filesystem::recursive_directory_iterator(target_dir)) {
            std::string indent(entry.depth() * 2, ' '); // 根据深度增加缩进
            std::cout << indent << entry.path().filename();
            if (entry.is_directory()) {
                std::cout << " (Directory)";
            } else if (entry.is_regular_file()) {
                std::cout << " (File)";
            }
            std::cout << std::endl;
        }
    } catch (const std::filesystem::filesystem_error& e) {
        std::cerr << "Error during recursive traversal: " << e.what() << std::endl;
    }
}

// 可以在main函数中调用这些示例
/*
int main() {
    create_directories_example();
    // create some files/subdirs in my_new_dir for remove_directories_example to test remove_all
    // std::ofstream("my_new_dir/file1.txt").close();
    // std::filesystem::create_directory("my_new_dir/another_sub");
    // std::ofstream("my_new_dir/another_sub/file2.txt").close();
    remove_directories_example();
    traverse_directory_example();
    return 0;
}
*/

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为什么C++17

<filesystem>

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模块是现代C++目录操作的首选？

在C++17之前，处理文件系统操作一直是个令人头疼的问题。标准库在这方面是空白的，这意味着开发者不得不依赖于操作系统特定的API，比如Windows上的

CreateDirectory

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、

RemoveDirectory

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、

FindFirstFile

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，或者POSIX系统（Linux/macOS）上的

mkdir

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、

rmdir

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、

opendir

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、

readdir

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。这种分裂导致了大量的条件编译代码，为了实现一个简单的跨平台文件管理功能，你可能需要写两套甚至三套不同的实现，这无疑增加了代码的复杂性和维护成本。

std::filesystem

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的出现彻底改变了这一局面。它提供了一个统一的、抽象的接口，将底层操作系统的差异封装起来。这意味着你写一次代码，就可以在Windows、Linux、macOS等不同平台上无缝运行，而无需关心具体的系统调用细节。这不仅仅是方便，它还极大地提升了代码的可移植性和可读性。此外，

std::filesystem

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还引入了

std::filesystem::path

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这个核心概念，它以一种类型安全的方式处理路径，自动处理斜杠方向、路径拼接等常见问题，避免了字符串操作可能带来的错误和不一致性。它还内置了异常处理机制，让错误管理变得更加健壮。从个人经验来看，从Boost.Filesystem（

<filesystem>

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的前身）到标准库的演进，这种统一和现代化的趋势，让C++在系统编程领域的能力又提升了一个台阶，真正让开发者能更专注于业务逻辑而非底层适配。

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在实际项目中，处理目录操作的常见陷阱和最佳实践是什么？

目录操作看似简单，但在实际项目中却充满了各种微妙的陷阱，如果不小心，可能会导致程序崩溃、数据丢失甚至安全漏洞。

常见陷阱：

权限问题： 这是最常见的，尝试在没有写入权限的路径创建目录，或删除没有删除权限的目录，都会导致操作失败。程序需要优雅地处理这些错误，而不是直接崩溃。
路径解析与标准化： 相对路径、绝对路径、斜杠方向（
```
/
```
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vs
```
\
```
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），以及路径中可能存在的
```
..
```
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或
```
.
```
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等特殊字符，都可能导致意外的行为。尤其是在拼接路径时，手动字符串拼接很容易出错。
非空目录的删除： 许多系统API（如POSIX的
```
rmdir
```
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）只能删除空目录。如果尝试删除非空目录，会失败。
```
std::filesystem::remove_all
```
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解决了这个问题，但其破坏性也意味着需要更谨慎的使用。
竞态条件： 在多线程或多进程环境中，一个进程创建了目录，另一个进程同时尝试删除它，或者在检查目录是否存在后，目录状态在实际操作前发生了改变，都可能引发问题。
字符编码： 在Windows上，文件名通常使用宽字符（UTF-16），而在Linux上通常是UTF-8。如果直接使用窄字符串处理路径，可能会遇到乱码或找不到路径的问题。
```
std::filesystem::path
```
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在内部会处理这些，但如果需要与旧API交互，仍需注意。
符号链接（Symbolic Links）： 遍历目录时，遇到符号链接需要决定是跟随链接进入其目标目录，还是将其作为文件本身处理。不当处理可能导致无限循环或意外的数据删除。

最佳实践：

始终检查操作结果或捕获异常：
```
std::filesystem
```
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的函数通常会抛出
```
std::filesystem::filesystem_error
```
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异常，或者提供一个接受
```
std::error_code
```
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参数的重载版本。务必处理这些错误，提供有意义的错误信息。
使用
std::filesystem::path
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进行所有路径操作：避免手动拼接字符串来构建路径。
```
std::filesystem::path
```
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提供了重载的
```
/
```
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运算符，可以安全、跨平台地拼接路径。它还能处理路径的规范化。
理解
remove
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与
remove_all
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的区别：对于删除操作，明确知道是要删除空目录/文件，还是连同其内容一并删除。
```
remove_all
```
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在生产环境中，特别是用户输入路径时，应极为谨慎，最好有二次确认机制。
明确指定递归行为： 遍历时，根据需求选择
```
directory_iterator
```
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（非递归）或
```
recursive_directory_iterator
```
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（递归）。对于
```
copy
```
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操作，
```
copy_options
```
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也能控制递归行为。
处理符号链接： 在遍历时，使用
```
entry.is_symlink()
```
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来判断是否是符号链接，并根据业务逻辑决定是否调用
```
std::filesystem::read_symlink
```
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来获取其目标路径，或者使用
```
std::filesystem::symlink_status
```
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来获取链接本身的属性。
日志记录： 记录所有文件系统操作的成功与失败，以及详细的错误信息，这对于调试和系统审计至关重要。
原子性操作的考虑： 对于关键的目录操作（如创建临时目录、移动文件），如果需要保证操作的原子性（要么全部成功，要么全部失败），可能需要结合操作系统提供的事务性文件系统功能（如果可用）或者自定义的重试/回滚逻辑。

除了基础操作，C++文件系统库还能实现哪些高级功能？

std::filesystem

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库远不止于简单的创建、删除和遍历。它提供了一整套丰富的功能，使得文件系统管理变得非常强大和灵活。

路径查询与信息获取：
- ```
std::filesystem::exists(p)
```
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  : 检查路径
```
p
```
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  是否存在。
- ```
std::filesystem::is_directory(p)
```
  登录后复制
  : 判断
```
p
```
  登录后复制
  是否是目录。
- ```
std::filesystem::is_regular_file(p)
```
  登录后复制
  : 判断
```
p
```
  登录后复制
  是否是普通文件。
- ```
std::filesystem::is_symlink(p)
```
  登录后复制
  : 判断
```
p
```
  登录后复制
  是否是符号链接。
- ```
std::filesystem::file_size(p)
```
  登录后复制
  : 获取文件大小（字节）。
- ```
std::filesystem::last_write_time(p)
```
  登录后复制
  : 获取文件的最后写入时间。
- ```
std::filesystem::status(p)
```
  登录后复制
  和
```
std::filesystem::symlink_status(p)
```
  登录后复制
  : 获取文件或符号链接的详细状态信息，包括文件类型、权限等。
路径操作与转换：
- ```
std::filesystem::absolute(p)
```
  登录后复制
  : 获取路径
```
p
```
  登录后复制
  的绝对路径。
- ```
std::filesystem::canonical(p)
```
  登录后复制
  : 获取路径
```
p
```
  登录后复制
  的规范路径（解析所有
```
..
```
  登录后复制
  、
```
.
```
  登录后复制
  和符号链接）。
- ```
std::filesystem::relative(p, base)
```
  登录后复制
  : 获取
```
p
```
  登录后复制
  相对于
```
base
```
  登录后复制
  的相对路径。
- ```
std::filesystem::current_path()
```
  登录后复制
  /
```
std::filesystem::current_path(p)
```
  登录后复制
  : 获取或设置当前工作目录。
- ```
path::filename()
```
  登录后复制
  ,
```
path::stem()
```
  登录后复制
  ,
```
path::extension()
```
  登录后复制
  : 从路径中提取文件名、不带扩展名的文件名和扩展名。
- ```
path::parent_path()
```
  登录后复制
  : 获取父目录路径。
文件和目录的复制与移动：
- ```
std::filesystem::copy(from, to, options)
```
  登录后复制
  : 复制文件或目录。
```
options
```
  登录后复制
  参数非常强大，可以控制复制行为，比如是否递归复制、是否覆盖现有文件、是否跟随符号链接等。
- ```
std::filesystem::copy_file(from, to, options)
```
  登录后复制
  : 专门用于复制文件，提供更细粒度的控制。
- ```
std::filesystem::rename(old_path, new_path)
```
  登录后复制
  : 重命名或移动文件/目录。
权限管理：
- ```
std::filesystem::permissions(p, prms, options)
```
  登录后复制
  : 修改文件或目录的权限。
```
prms
```
  登录后复制
  是一个位掩码，表示要设置的权限（如读、写、执行），
```
options
```
  登录后复制
  可以指定如何应用这些权限（添加、移除、设置）。
临时文件和目录：
- ```
std::filesystem::temp_directory_path()
```
  登录后复制
  : 获取系统推荐的临时目录路径。虽然库本身没有直接提供创建唯一临时文件/目录的函数，但结合
```
path::unique()
```
  登录后复制
  和
```
create_directory
```
  登录后复制
  可以实现。