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

Elias不吃糖2025-11-06 19:50

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

cpp 复制代码 
#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：

复制代码 
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）

cpp 复制代码 
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）

cpp 复制代码 
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

cpp 复制代码 
#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
cpp 复制代码 
#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;
            }
        }
    }
}
cpp 复制代码 
#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

bash 复制代码 
#!/bin/bash

DATE=$(date +"%Y%m%d_%H%M%S")
BACKUP_DIR="./backup/$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 "$TARGET" ]; then
    cp "$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_FILE

if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "编译成功！" | tee -a $LOG_FILE
else
    echo "编译失败，请查看 build.log" | tee -a $LOG_FILE
    exit 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

复制代码 
chmod +x AutoBuild.sh
./AutoBuild.sh

自动生成：

复制代码 
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

复制代码 
目标: 依赖
	命令

实用模板

bash 复制代码 
CXX = g++
CXXFLAGS = -std=c++17 -Wall -g

SRC = $(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：

复制代码 
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：

复制代码 
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
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