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第四天学习总结：C++ 文件系统 × Linux 自动化 × Makefile 工程化

news 2025/11/3 10:27:24

一、学习目标概览

阶段	模块	目标
1	现代 C++ 文件系统操作	学会用 `<filesystem>` 遍历、判断、操作文件
2	文件流读写	掌握 `ifstream` / `ofstream` / `getline` 读取与写入文件
3	Shell 自动化脚本	实现自动编译、备份、日志记录的 `AutoBuild.sh`
4	Makefile 工程管理	用 Makefile 让项目可自动增量编译和清理
5	项目整合	把前面所有内容串联成一个「能自己编译」的小型项目

二、现代 C++ 文件系统（`std::filesystem`）

核心概念

std::filesystem 是 C++17 引入的文件系统操作库。
它让你能像用命令行一样，用 C++ 代码操作文件夹、路径、文件。

常用函数与作用

函数	作用
`fs::current_path()`	获取当前工作路径
`fs::directory_iterator(path)`	遍历某个目录中的文件
`fs::exists(path)`	判断文件是否存在
`fs::is_directory(path)`	判断是否是文件夹
`fs::remove(path)`	删除文件
`fs::file_size(path)`	获取文件大小（字节）
`fs::copy(src, dst)`	拷贝文件

实例：文件扫描与行数统计

#include <iostream>
#include <filesystem>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
namespace fs = filesystem;int main() {int totalLines = 0;for (auto const &entry : fs::directory_iterator(".")) {if (entry.path().extension() == ".cpp") {ifstream file(entry.path());string line;int count = 0;while (getline(file, line))++count;cout << entry.path().filename() << " ：" << count << " 行" << endl;totalLines += count;}}cout << "总行数：" << totalLines << endl;
}

输出示例：

main.cpp ：54 行
fileManger.cpp ：76 行
总行数：130

你在这里掌握了：

如何遍历目录；
如何读取文件；
如何统计数据；
如何整合路径信息。

三、文件流操作（`ifstream` / `ofstream`）

读取文件（ifstream）

ifstream file("log.txt");
string line;
while (getline(file, line)) {cout << line << endl;
}

功能：一行一行读取文本文件内容。

写入文件（ofstream）

ofstream fout("output.txt");
fout << "Hello File!" << endl;
fout.close();

功能：创建或覆盖文件，写入内容。

关键函数

函数	说明
`getline(stream, str)`	从输入流中读取一整行到 `str`
`file.is_open()`	判断文件是否成功打开
`file.close()`	关闭文件流

小项目：mini_file_manager

#ifndef FILE_MANGER_H
#define FILE_MANGER_H#include <iostream>
#include <filesystem>
#include <string>
#include <fstream>
class FileManger{
public:void listFileDetail();void findStatic(std::string keyword);void copy(std::ifstream &File, std::ofstream &targetFile);void deleteTargetFile(std::string filename);void stat();void exitManger(){exit();};
private:int choose = 0;std::string userPath;std::filesystem::path Path;void exit(){return;}
};#endif

#include "fileManger.h"using namespace std;void FileManger::listFileDetail(){std::cin >> choose;if(choose == 0){std::filesystem::path Path = std::filesystem::current_path();}else {std::cout << "please input your path" << std::endl;std::cin >> userPath;std::filesystem::path Path = userPath;}for (auto const &entry : std::filesystem::directory_iterator(Path)){auto size = std::filesystem::is_regular_file(entry.path()) ?std::filesystem::file_size(entry.path()) : 0;auto time = std::filesystem::last_write_time(entry.path());std::cout << entry.path().filename() << std::endl<< size << std::endl;}
}
void FileManger::findStatic(string keyword){Path = std::filesystem::current_path();for (auto const &entry : std::filesystem::directory_iterator(Path)){if (entry.path().extension() == ".cpp" ||entry.path().extension() == ".h"){ifstream file(entry.path());string line;int lineNumber = 0;while (getline(file, line)){++lineNumber;if(line.find(keyword) != string::npos){cout << entry.path().filename() << ":" << lineNumber << "->" << line << endl;}}}}
}void FileManger::copy(std::ifstream &File, std::ofstream &targetFile){string line;while(getline(File, line)){targetFile << line << endl;}}void FileManger::deleteTargetFile(std::string filename){filesystem::path path = filesystem::current_path();for(auto const &entry : filesystem::recursive_directory_iterator(path)){if (entry.path().filename() == filename){filesystem::remove(filename);}else continue;}
}void FileManger::stat(){int filecount = 0;int fileAllsize = 0;int CppLine;for(auto const &entry : filesystem::recursive_directory_iterator(filesystem::current_path())){++filecount;auto size = filesystem::is_regular_file(entry.path()) ? filesystem::file_size(entry.path()) : 0;fileAllsize += size;if (entry.path().extension() == ".cpp"){string line;ifstream file(entry.path());while(getline(file, line)){++CppLine;}}}
}

#include "fileManger.h"using namespace std;void printMenu() {cout << "\n================= 📂 Mini File Manager =================\n";cout << " 0️⃣  Exit Manager (退出程序)\n";cout << " 1️⃣  List files with detail (列出文件详细信息)\n";cout << " 2️⃣  Delete a file (删除文件)\n";cout << " 3️⃣  Find keyword in files (搜索关键字)\n";cout << " 4️⃣  Show statistics (统计文件信息)\n";cout << " 5️⃣  Copy file (复制文件)\n";cout << "========================================================\n";cout << " Please input function number: ";
}int main() {FileManger myfileManegr;while (true) {printMenu(); // 打印菜单int switchFunc = -1;cin >> switchFunc;cout << "=============\n";switch (switchFunc) {case 0:myfileManegr.exitManger();return 0;  // 退出整个程序case 1:myfileManegr.listFileDetail();break;case 2: {string filename;cout << "please input filename\n"; cin >> filename;myfileManegr.deleteTargetFile(filename);break;}case 3: {string keyword;cout << "please input keyword\n"; cin >> keyword;myfileManegr.findStatic(keyword);break;}case 4:myfileManegr.stat();break;case 5: {string file_0;string file_1;cout << "please input which file you want to copy?\n"; cin >> file_0;cout << "please input the new file name you want to use?\n"; cin >> file_1;ifstream inputfile(file_0);ofstream outfile(file_1);myfileManegr.copy(inputfile, outfile);break;}default:cout << "Invalid choice! Please input 0-5.\n";break;}}
}

运行结果：

四、Linux 自动化脚本 AutoBuild.sh

目标

让项目能“一键编译 + 自动备份 + 自动运行 + 写日志”。

脚本内容

#!/bin/bashDATE=$(date +"%Y%m%d_%H%M%S")
BACKUP_DIR="./backup/$DATE"
LOG_FILE="./build.log"
TARGET="./main"mkdir -p "$BACKUP_DIR"echo "==============================" >> $LOG_FILE
echo "编译开始时间: $DATE" >> $LOG_FILE# 备份旧版本
if [ -f "$TARGET" ]; thencp "$TARGET" "$BACKUP_DIR/"echo "已备份旧版本 -> $BACKUP_DIR/" >> $LOG_FILE
fi# 编译
echo "开始编译..." | tee -a $LOG_FILE
g++ -std=c++17 -Wall *.cpp -o main 2>> $LOG_FILEif [ $? -eq 0 ]; thenecho "编译成功！" | tee -a $LOG_FILE
elseecho "编译失败，请查看 build.log" | tee -a $LOG_FILEexit 1
fi# 运行
echo "运行程序..." | tee -a $LOG_FILE
./main
echo "编译结束时间: $(date +"%Y%m%d_%H%M%S")" >> $LOG_FILE
echo "==============================" >> $LOG_FILE

执行步骤

chmod +x AutoBuild.sh
./AutoBuild.sh

自动生成：

backup/└── 20251102_145800/└── main
build.log
main

学会了：

用脚本自动完成备份、编译、运行、日志记录。

五、Makefile —— C++ 工程化的核心

基本结构

目标: 依赖命令

实用模板

CXX = g++
CXXFLAGS = -std=c++17 -Wall -gSRC = $(wildcard *.cpp)
OBJ = $(SRC:.cpp=.o)
TARGET = main$(TARGET): $(OBJ)$(CXX) $(CXXFLAGS) $(OBJ) -o $(TARGET)%.o: %.cpp$(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@clean:rm -f $(OBJ) $(TARGET).PHONY: clean

编译参数解释

参数	作用
`-std=c++17`	使用 C++17 标准
`-Wall`	打开所有警告信息
`-g`	生成调试信息（用于 gdb 调试）

编译与执行

编译：

make

会自动：

编译 .cpp → .o
链接所有 .o → main
清理：

make clean

清除所有 .o 与 main 文件。

增量编译：
只改了 fileManger.cpp → 只重新编译这一部分。

Makefile 优势总结

优点	说明
自动化	一条命令搞定所有编译步骤
高效率	只重新编译改过的文件
可维护	支持多文件、多目录结构
专业标准	几乎所有大型 C++ 项目都用它

六、编译选项详解：`-Wall -g`

参数	含义	示例
`-Wall`	打开所有常见警告	检查变量未初始化、隐式转换等
`-g`	向程序中写入调试信息	让 gdb 能定位代码行号、变量值

示例：

g++ -std=c++17 -Wall -g main.cpp -o main

含义：

用 C++17 编译，显示警告，保留调试符号。

七、今日产出成果

模块	文件	功能
C++ 文件操作	`fileTest.cpp`	遍历、读取、复制、统计文件
Shell 自动化	`AutoBuild.sh`	自动编译 + 日志 + 运行
Makefile	`Makefile`	工程自动化构建
日志系统	`build.log`	记录编译与运行过程
备份目录	`/backup/日期`	版本备份