**Question: 如何在 C++17 中使用 std::filesystem 处理递归目录复制？**

作者

在现代 C++（自 C++17 起）中，标准库提供了 std::filesystem 模块来处理文件系统相关的操作。它的设计既简洁又强大，能够让我们用几行代码完成复杂的文件路径操作。下面我们以递归复制目录为例，展示如何利用 std::filesystem 完成这一任务，并讨论一些细节和常见问题。

1. 基本思路

  1. 遍历源目录
    使用 std::filesystem::recursive_directory_iterator 递归遍历源路径下的所有文件与子目录。

  2. 构造目标路径
    对每个被遍历的条目，利用 path::lexically_relative 计算相对于源根目录的相对路径，再拼接到目标根目录上。

  3. 复制文件或创建目录

    • 对于文件：std::filesystem::copy_file 或 std::filesystem::copy。
    • 对于目录：std::filesystem::create_directory（或 create_directories）。

  4. 错误处理
    捕获 std::filesystem::filesystem_error 并根据需求重试、忽略或终止。

2. 代码实现

#include <filesystem>
#include <iostream>

namespace fs = std::filesystem;

void copy_directory(const fs::path& src, const fs::path& dst)
{
    if (!fs::exists(src) || !fs::is_directory(src)) {
        throw std::runtime_error("Source must be an existing directory");
    }

    // 创建目标根目录（如果不存在）
    fs::create_directories(dst);

    for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator(src)) {
        const auto& src_path = entry.path();
        const auto relative_path = fs::relative(src_path, src);
        const auto dst_path = dst / relative_path;

        try {
            if (entry.is_directory()) {
                // 创建对应目录
                fs::create_directories(dst_path);
            } else if (entry.is_regular_file()) {
                // 复制文件，保留权限
                fs::copy_file(src_path, dst_path, fs::copy_options::overwrite_existing | fs::copy_options::update_existing);
            } else if (entry.is_symlink()) {
                // 可选：处理符号链接
                fs::create_symlink(fs::read_symlink(src_path), dst_path);
            }
            // 对于其他特殊文件（socket、FIFO、device等）可根据需要自行处理
        } catch (const fs::filesystem_error& ex) {
            std::cerr << "Error copying " << src_path << " to " << dst_path << ": " << ex.what() << '\n';
            // 根据业务需求决定是否继续或中止
        }
    }
}

int main()
{
    try {
        fs::path source = R"(C:\Users\Alice\Documents\Project)";
        fs::path destination = R"(D:\Backup\Project)";

        copy_directory(source, destination);
        std::cout << "Directory copied successfully!\n";
    } catch (const std::exception& ex) {
        std::cerr << "Fatal error: " << ex.what() << '\n';
        return EXIT_FAILURE;
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

说明

  • fs::recursive_directory_iterator
    自动递归遍历子目录，返回的条目顺序为深度优先。

  • fs::relative
    计算相对路径，保证在目标目录中能保持相同层级结构。

  • copy_options
    overwrite_existing：如果目标文件已存在则覆盖。
    update_existing：仅当源文件较新时才覆盖。

  • 符号链接
    代码示例中演示了如何复制符号链接。若不需要，可直接忽略。

3. 性能与实用技巧

  1. 批量复制
    如果目录非常大，可以考虑使用多线程（如 std::async 或 tbb::parallel_for）并行处理，但需注意 I/O 阻塞和资源竞争。

  2. 权限和所有者
    std::filesystem::copy 可以使用 fs::copy_options::skip_existing 等选项。若需要保留文件权限，需手动调用 fs::permissions。

  3. 错误日志
    建议将错误信息写入日志文件，而非仅输出到控制台，方便后续排查。

  4. 跨平台
    std::filesystem 对 Windows、Linux、macOS 都有良好支持，但请注意路径分隔符和符号链接行为差异。

4. 常见陷阱

问题 解释 解决方案
复制同名文件导致冲突 fs::copy_file 默认不覆盖 使用 fs::copy_options::overwrite_existing 或自行判断
目标路径中不存在父目录 fs::create_directories 必须先创建 在复制之前一次性创建整个目标根目录
符号链接循环 递归遍历时可能进入循环 对 recursive_directory_iterator 使用 options::follow_directory_symlink 与自定义检测
大文件复制速度慢 I/O 阻塞 采用异步 I/O 或多线程
权限丢失 copy_file 默认不复制权限 手动设置 fs::permissions 或使用 fs::copy_options::update_existing 并额外设置权限

5. 进一步阅读

通过上述示例，你可以快速实现一个稳定、可维护的递归目录复制功能。std::filesystem 的出现极大简化了文件系统操作，让 C++ 开发者可以用更少的代码完成更复杂的任务。祝编码愉快！

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