【Rust】文件系统

小殊小殊2023-10-05 8:50

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一、读取文件的字符串行

二、避免读取写入同一文件

三、使用内存映射随机访问文件

[四、过去 24 小时内修改过的文件名](#四、过去 24 小时内修改过的文件名)

五、查找给定路径的循环

六、递归查找重名文件

七、使用给定断言递归查找所有文件

八、跳过隐藏文件遍历目录

九、在给定深度的目录，递归计算文件大小

[十、递归查找所有 png 文件](#十、递归查找所有 png 文件)

十一、忽略文件名大小写，使用给定模式查找所有文件

本文将介绍Rust的文件系统，涵盖文件读写、目录遍历，并给出代码示例。

一、读取文件的字符串行

我们向文件写入三行信息，然后使用 BufRead::lines 创建的迭代器 Lines 读取文件，一次读回一行。File 模块实现了提供 BufReader 结构体的 Read trait。File::create 打开文件 File 进行写入，File::open 则进行读取，代码如下：

rust 复制代码 
use std::fs::File;
use std::io::{Write, BufReader, BufRead, Error};

fn main() -> Result<(), Error> {
    let path = "lines.txt";

    let mut output = File::create(path)?;
    write!(output, "out")?;

    let input = File::open(path)?;
    let buffered = BufReader::new(input);

    for line in buffered.lines() {
        println!("{}", line?);
    }

    Ok(())
}

二、避免读取写入同一文件

对文件使用 same_file::Handle 结构体，可以测试文件句柄是否等同。在本实例中，将对要读取和写入的文件句柄进行相等性测试。

rust 复制代码 
use same_file::Handle;
use std::fs::File;
use std::io::{BufRead, BufReader, Error, ErrorKind};
use std::path::Path;

fn main() -> Result<(), Error> {
    let path_to_read = Path::new("new.txt");

    let stdout_handle = Handle::stdout()?;
    let handle = Handle::from_path(path_to_read)?;

    if stdout_handle == handle {
        return Err(Error::new(
            ErrorKind::Other,
            "You are reading and writing to the same file",
        ));
    } else {
        let file = File::open(&path_to_read)?;
        let file = BufReader::new(file);
        for (num, line) in file.lines().enumerate() {
            println!("{} : {}", num, line?.to_uppercase());
        }
    }

    Ok(())
}

三、使用内存映射随机访问文件

使用 memmap 创建文件的内存映射，并模拟文件的一些非序列读取。使用内存映射意味着您仅需索引一个切片，而不是使用 seek 方法来导航整个文件。

Mmap::map 函数假定内存映射后的文件没有被另一个进程同时更改，否则会出现竞态条件。

rust 复制代码 
use memmap::Mmap;
use std::fs::File;
use std::io::{Write, Error};

fn main() -> Result<(), Error> {
    write!(File::create("content.txt")?, "My hovercraft is full of eels!")?;

    let file = File::open("content.txt")?;
    let map = unsafe { Mmap::map(&file)? };

    let random_indexes = [0, 1, 2, 19, 22, 10, 11, 29];
    assert_eq!(&map[3..13], b"hovercraft");
    let random_bytes: Vec<u8> = random_indexes.iter()
        .map(|&idx| map[idx])
        .collect();
    assert_eq!(&random_bytes[..], b"My loaf!");
    
    Ok(())
}

四、过去 24 小时内修改过的文件名

通过调用 env::current_dir 获取当前工作目录，然后通过 fs::read_dir 读取目录中的每个条目，通过 DirEntry::path 提取条目路径，以及通过通过 fs::Metadata 获取条目元数据。Metadata::modified 返回条目自上次更改以来的运行时间 SystemTime::elapsed。Duration::as_secs 将时间转换为秒，并与 24 小时（24 * 60 * 60 秒）进行比较。Metadata::is_file 用于筛选出目录。

rust 复制代码 
use error_chain::error_chain;

use std::{env, fs};

error_chain! {
    foreign_links {
        Io(std::io::Error);
        SystemTimeError(std::time::SystemTimeError);
    }
}

fn main() -> Result<()> {
    let current_dir = env::current_dir()?;
    println!(
        "Entries modified in the last 24 hours in {:?}:",
        current_dir
    );

    for entry in fs::read_dir(current_dir)? {
        let entry = entry?;
        let path = entry.path();

        let metadata = fs::metadata(&path)?;
        let last_modified = metadata.modified()?.elapsed()?.as_secs();

        if last_modified < 24 * 3600 && metadata.is_file() {
            println!(
                "Last modified: {:?} seconds, is read only: {:?}, size: {:?} bytes, filename: {:?}",
                last_modified,
                metadata.permissions().readonly(),
                metadata.len(),
                path.file_name().ok_or("No filename")?
            );
        }
    }

    Ok(())
}

五、查找给定路径的循环

使用 same_file::is_same_file 检测给定路径的循环。例如，可以通过软连接（符号链接）在 Unix 系统上创建循环：

bash 复制代码 
mkdir -p /tmp/foo/bar/baz
ln -s /tmp/foo/  /tmp/foo/bar/baz/qux

下面的实例将断言存在一个循环。

rust 复制代码 
use std::io;
use std::path::{Path, PathBuf};
use same_file::is_same_file;

fn contains_loop<P: AsRef<Path>>(path: P) -> io::Result<Option<(PathBuf, PathBuf)>> {
    let path = path.as_ref();
    let mut path_buf = path.to_path_buf();
    while path_buf.pop() {
        if is_same_file(&path_buf, path)? {
            return Ok(Some((path_buf, path.to_path_buf())));
        } else if let Some(looped_paths) = contains_loop(&path_buf)? {
            return Ok(Some(looped_paths));
        }
    }
    return Ok(None);
}

fn main() {
    assert_eq!(
        contains_loop("/tmp/foo/bar/baz/qux/bar/baz").unwrap(),
        Some((
            PathBuf::from("/tmp/foo"),
            PathBuf::from("/tmp/foo/bar/baz/qux")
        ))
    );
}

六、递归查找重名文件

在当前目录中递归查找重复的文件名，只打印一次。

rust 复制代码 
use std::collections::HashMap;
use walkdir::WalkDir;

fn main() {
    let mut filenames = HashMap::new();

    for entry in WalkDir::new(".")
            .into_iter()
            .filter_map(Result::ok)
            .filter(|e| !e.file_type().is_dir()) {
        let f_name = String::from(entry.file_name().to_string_lossy());
        let counter = filenames.entry(f_name.clone()).or_insert(0);
        *counter += 1;

        if *counter == 2 {
            println!("{}", f_name);
        }
    }
}

七、使用给定断言递归查找所有文件

在当前目录中查找最近一天内修改的 JSON 文件。使用 follow_links 确保软链接（符号链接）像普通目录和文件一样被按照当前查找规则执行。

rust 复制代码 
use error_chain::error_chain;

use walkdir::WalkDir;

error_chain! {
    foreign_links {
        WalkDir(walkdir::Error);
        Io(std::io::Error);
        SystemTime(std::time::SystemTimeError);
    }
}

fn main() -> Result<()> {
    for entry in WalkDir::new(".")
            .follow_links(true)
            .into_iter()
            .filter_map(|e| e.ok()) {
        let f_name = entry.file_name().to_string_lossy();
        let sec = entry.metadata()?.modified()?;

        if f_name.ends_with(".json") && sec.elapsed()?.as_secs() < 86400 {
            println!("{}", f_name);
        }
    }

    Ok(())
}

八、跳过隐藏文件遍历目录

递归下行到子目录的过程中，使用 filter_entry 对目录中的条目传递 is_not_hidden 断言，从而跳过隐藏的文件和目录。Iterator::filter 可应用到要检索的任何目录 WalkDir::DirEntry，即使父目录是隐藏目录。

根目录 "." 的检索结果，通过在断言 is_not_hidden 中使用 WalkDir::depth 参数生成。

rust 复制代码 
use walkdir::{DirEntry, WalkDir};

fn is_not_hidden(entry: &DirEntry) -> bool {
    entry
         .file_name()
         .to_str()
         .map(|s| entry.depth() == 0 || !s.starts_with("."))
         .unwrap_or(false)
}

fn main() {
    WalkDir::new(".")
        .into_iter()
        .filter_entry(|e| is_not_hidden(e))
        .filter_map(|v| v.ok())
        .for_each(|x| println!("{}", x.path().display()));
}

九、在给定深度的目录，递归计算文件大小

通过 WalkDir::min_depth 和 WalkDir::max_depth 方法，可以灵活设置目录的递归深度。下面的实例计算了 3 层子文件夹深度的所有文件的大小总和，计算中忽略根文件夹中的文件。

rust 复制代码 
use walkdir::WalkDir;

fn main() {
    let total_size = WalkDir::new(".")
        .min_depth(1)
        .max_depth(3)
        .into_iter()
        .filter_map(|entry| entry.ok())
        .filter_map(|entry| entry.metadata().ok())
        .filter(|metadata| metadata.is_file())
        .fold(0, |acc, m| acc + m.len());

    println!("Total size: {} bytes.", total_size);
}

十、递归查找所有 png 文件

在路径任意部分使用 ** 模式，例如，/media/**/*.png 匹配 media 及其子目录中的所有 PNG 文件。

rust 复制代码 
use error_chain::error_chain;

use glob::glob;

error_chain! {
    foreign_links {
        Glob(glob::GlobError);
        Pattern(glob::PatternError);
    }
}

fn main() -> Result<()> {
    for entry in glob("**/*.png")? {
        println!("{}", entry?.display());
    }

    Ok(())
}

十一、忽略文件名大小写，使用给定模式查找所有文件

在 /media/ 目录中查找与正则表达模式 img_[0-9]*.png 匹配的所有图像文件。

一个自定义 MatchOptions 结构体被传递给 glob_with 函数，使全局命令模式下不区分大小写，同时保持其它选项的默认值 Default。

注：glob 是 glob command 的简写。在 shell 里面，用 * 等匹配模式来匹配文件，如：ls src/*.rs。

rust 复制代码 
use error_chain::error_chain;
use glob::{glob_with, MatchOptions};

error_chain! {
    foreign_links {
        Glob(glob::GlobError);
        Pattern(glob::PatternError);
    }
}

fn main() -> Result<()> {
    let options = MatchOptions {
        case_sensitive: false,
        ..Default::default()
    };

    for entry in glob_with("/media/img_[0-9]*.png", options)? {
        println!("{}", entry?.display());
    }

    Ok(())
}
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