Windows 系统中的文件路径格式

迈不过友情╰ 2021-06-26 16:06 475阅读 0赞

`System.IO`命名空间中很多类型的成员都包括 `path` 参数，让你可以指定指向某个文件系统资源的绝对路径或相对路径。 此路径随后会传递至 `Windows 文件系统 API`。 本主题讨论可在 `Windows` 系统上使用的文件路径格式。

## 传统 DOS 路径 ##

标准的 DOS 路径可由以下三部分组成：

*  卷号或驱动器号，后跟卷分隔符 (`:`)。
 *  目录名称。 目录分隔符用来分隔嵌套目录层次结构中的子目录。
 *  可选的文件名。 目录分隔符用来分隔文件路径和文件名。

如果以上三项都存在，则为绝对路径。 如未指定卷号或驱动器号，且目录名称的开头是目录分隔符，则路径属于当前驱动器根路径上的相对路径。 否则路径相对于当前目录。 下表显示了一些可能出现的目录和文件路径。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>路径</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>C:\Documents\Newsletters\Summer2018.pdf</code></td> 
   <td>C: 盘根路径上的绝对文件路径。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>\Program Files\Custom Utilities\StringFinder.exe</code></td> 
   <td>当前驱动器根路径上的绝对路径。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>2018\January.xlsx</code></td> 
   <td>指向当前目录的子目录中的文件的相对路径。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>..\Publications\TravelBrochure.pdf</code></td> 
   <td>指向当前目录的同级目录中的文件的相对路径。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>C:\Projects\apilibrary\apilibrary.sln</code></td> 
   <td>指向 C: 盘根路径中的文件的绝对路径。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>C:Projects\apilibrary\apilibrary.sln</code></td> 
   <td>C: 盘当前目录上的相对路径。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> 请注意最后两个路径之间的差异。 两者都指定了可选的卷说明符（均为“C:”），但前者以所指定卷的根开头，而后者不是。 结果，前者表示 C: 盘根目录上的绝对路径，而后者表示 C: 盘当前目录上的相对路径。 应使用前者时使用了后者是涉及 Windows 文件路径的 bug 的常见原因。

可以通过调用 `System.IO.Path.IsPathFullyQualified`方法来确定文件路径是否完全限定（即是说，该路径独立于当前目录，且在当前目录更改时不发生变化）。 请注意，如果解析的路径始终指向同样的位置，那么此类路径可以包括相对目录段（`.` 和 `..`），而同时依然是完全限定的。

以下示例演示绝对路径和相对路径之间的差异。 假定存在目录 `D:\FY2018\`，且在运行该示例之前还没有通过命令提示符为 `D:\` 设置任何当前目录。

using System;
    using System.Diagnostics;
    using System.IO;
    using System.Reflection;
    
    public class Example
    { 
       public static void Main(string[] args)
       { 
          Console.WriteLine($"Current directory is '{Environment.CurrentDirectory}'");
          Console.WriteLine("Setting current directory to 'C:\\'");
          
          Directory.SetCurrentDirectory(@"C:\"); string path = Path.GetFullPath(@"D:\FY2018");
          Console.WriteLine($"'D:\\FY2018' resolves to {path}");
          path = Path.GetFullPath(@"D:FY2018");
          Console.WriteLine($"'D:FY2018' resolves to {path}");
    
          Console.WriteLine("Setting current directory to 'D:\\Docs'");
          Directory.SetCurrentDirectory(@"D:\Docs");
    
          path = Path.GetFullPath(@"D:\FY2018");
          Console.WriteLine($"'D:\\FY2018' resolves to {path}");
          path = Path.GetFullPath(@"D:FY2018");
    
          // This will be "D:\Docs\FY2018" as it happens to match the drive of the current directory
          Console.WriteLine($"'D:FY2018' resolves to {path}");
    
          Console.WriteLine("Setting current directory to 'C:\\'");
          Directory.SetCurrentDirectory(@"C:\"); path = Path.GetFullPath(@"D:\FY2018");
          Console.WriteLine($"'D:\\FY2018' resolves to {path}");
    
          // This will be either "D:\FY2018" or "D:\FY2018\FY2018" in the subprocess. In the sub process,
          // the command prompt set the current directory before launch of our application, which
          // sets a hidden environment variable that is considered.
          path = Path.GetFullPath(@"D:FY2018");
          Console.WriteLine($"'D:FY2018' resolves to {path}");
    
          if (args.Length < 1)
          { 
             Console.WriteLine(@"Launching again, after setting current directory to D:\FY2018");
             Uri currentExe = new Uri(Assembly.GetExecutingAssembly().GetName().CodeBase, UriKind.Absolute);
             string commandLine = $"/C cd D:\\FY2018 & \"{currentExe.LocalPath}\" stop";
             ProcessStartInfo psi = new ProcessStartInfo("cmd", commandLine); ;
             Process.Start(psi).WaitForExit();
    
             Console.WriteLine("Sub process returned:");
             path = Path.GetFullPath(@"D:\FY2018");
             Console.WriteLine($"'D:\\FY2018' resolves to {path}");
             path = Path.GetFullPath(@"D:FY2018");
             Console.WriteLine($"'D:FY2018' resolves to {path}");
          }
          Console.WriteLine("Press any key to continue... ");
          Console.ReadKey();
       }
    }
    // The example displays the following output:
    // Current directory is 'C:\Programs\file-paths'
    // Setting current directory to 'C:\'
    // 'D:\FY2018' resolves to D:\FY2018
    // 'D:FY2018' resolves to d:\FY2018
    // Setting current directory to 'D:\Docs'
    // 'D:\FY2018' resolves to D:\FY2018
    // 'D:FY2018' resolves to D:\Docs\FY2018
    // Setting current directory to 'C:\'
    // 'D:\FY2018' resolves to D:\FY2018
    // 'D:FY2018' resolves to d:\FY2018
    // Launching again, after setting current directory to D:\FY2018
    // Sub process returned:
    // 'D:\FY2018' resolves to D:\FY2018
    // 'D:FY2018' resolves to d:\FY2018
    // The subprocess displays the following output:
    // Current directory is 'C:\'
    // Setting current directory to 'C:\'
    // 'D:\FY2018' resolves to D:\FY2018
    // 'D:FY2018' resolves to D:\FY2018\FY2018
    // Setting current directory to 'D:\Docs'
    // 'D:\FY2018' resolves to D:\FY2018
    // 'D:FY2018' resolves to D:\Docs\FY2018
    // Setting current directory to 'C:\'
    // 'D:\FY2018' resolves to D:\FY2018
    // 'D:FY2018' resolves to D:\FY2018\FY2018

## UNC 路径 ##

通用命名约定 (UNC) 路径，用于访问网络资源，具有以下格式：

*  一个以 `\\` 开头的服务器名或主机名。 服务器名称可以为 `NetBIOS` 计算机名称或者 `IP/FQDN` 地址（支持 IPv4 和 IPv6）。
 *  共享名，使用 `\` 将其与主机名分隔开。 服务器名和共享名共同组成了卷。
 *  目录名称。目录分隔符(`System.IO.Path.DirectorySeparatorChar`)用来分隔嵌套目录层次结构中的子目录。
 *  可选的文件名。 目录分隔符用来分隔文件路径和文件名。

以下是一些 `UNC` 路径的示例：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>路径</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>\\system07\C$\</code></td> 
   <td><code>system07</code> 上 C: 盘的根目录。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>\\Server2\Share\Test\Foo.txt</code></td> 
   <td><code>\\Server2\Share</code> 卷的测试目录中的 <code>Foo.txt</code> 文件。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

`UNC` 路径必须始终是完全限定的。 它们可以包括相对目录段（`.` 和 `..`），但是这些目录段必须是完全限定的路径的一部分。 只能通过将 `UNC` 路径映射至驱动器号来使用相对路径。

## DOS 设备路径 ##

Windows 操作系统有一个指向所有资源（包括文件）的统一对象模型。 可从控制台窗口访问这些对象路径；并通过旧版 `DOS` 和 `UNC` 路径映射到的符号链接的特殊文件，将这些对象路径公开至 `Win32` 层。 此特殊文件夹可通过 `DOS` 设备路径语法（以下任一）进行访问：

`\\.\C:\Test\Foo.txt`  
`\\?\C:\Test\Foo.txt`

> 从 NET Core 1.1 和 .NET Framework 4.6.2 开始，运行在 Windows 上的 .NET 实现支持 DOS 设备路径语法。

`DOS` 设备路径由以下部分组成：

*  设备路径说明符（`\\.\` 或 `\\?\`），它将路径标识为 `DOS` 设备路径。
    
    > .NET Core 的所有版本以及从 4.6.2 开始的 .NET Framework 版本都支持 `\\?\`。
 *  指向“真正”设备对象（这里是 C:）的符号链接。
    
    设备路径说明符后的第一个 DOS 设备路径段标识了卷或驱动器。 （例如，`\\?\C:\` 和 `\\.\BootPartition\`。）
    
    UNC 有个特定的链接，很自然地名为 `UNC`。 例如:
    
    `\\.\UNC\Server\Share\Test\Foo.txt`  
    `\\?\UNC\Server\Share\Test\Foo.txt`
    
    对于设备 UNC，服务器/共享部分构成了卷。 例如，在 `\\?\server1\e:\utilities\\filecomparer\` 中，服务器/共享部分是 `server1\utilities`。 使用相对目录段调用`Path.GetFullPath(System.String,System.String)`等方法时，这一点非常重要；决不可能越过卷。

`DOS` 设备路径通过定义进行完全限定。 不允许使用相对目录段（`.` 和 `..`）。 也不会包含当前目录。

## 示例:引用同一个文件的方法 ##

以下示例演示了一些方法，以此可在使用`System.IO`命名空间中的 `API` 时引用文件。 该示例实例化 `System.IO.FileInfo` 对象，并使用它的 `System.IO.FileInfo.Name`和 `FileInfo.Length`属性来显示文件名以及文件长度。

using System;
    using System.IO;
    
    class Program
    { 
        static void Main()
        { 
            string[] filenames = { 
                @"c:\temp\test-file.txt",
                @"\\127.0.0.1\c$\temp\test-file.txt",
                @"\\LOCALHOST\c$\temp\test-file.txt",
                @"\\.\c:\temp\test-file.txt",
                @"\\?\c:\temp\test-file.txt",
                @"\\.\UNC\LOCALHOST\c$\temp\test-file.txt",
                @"\\127.0.0.1\c$\temp\test-file.txt" };
    
            foreach (var filename in filenames)
            { 
                FileInfo fi = new FileInfo(filename);
                Console.WriteLine($"file {fi.Name}: {fi.Length:N0} bytes");
            }
        }
    }
    // The example displays output like the following:
    // file test-file.txt: 22 bytes
    // file test-file.txt: 22 bytes
    // file test-file.txt: 22 bytes
    // file test-file.txt: 22 bytes
    // file test-file.txt: 22 bytes
    // file test-file.txt: 22 bytes
    // file test-file.txt: 22 bytes

## 路径规范化 ##

几乎所有传递至 `Windows API` 的路径都经过规范化。 规范化过程中，`Windows` 执行了以下步骤：

*  识别路径。
 *  将当前目录应用于部分限定（相对）路径。
 *  规范化组件和目录分隔符。
 *  评估相对目录组件（当前目录是 `.`，父目录是 `..`）。
 *  剪裁特定字符。

这种规范化隐式进行，若想显式进行规范化，可以调用 `Path.GetFullPath`方法，这会包装对 `GetFullPathName() 函数`的调用。 还可以使用 `P/Invoke` 直接调用 Windows `GetFullPathName() 函数`。

### 识别路径 ###

路径规范化的第一步就是识别路径类型。 路径归为以下几个类别之一：

*  它们是设备路径；就是说，它们的开头是两个分隔符和一个问号或句点（`\\?` 或 `\\.`）。
 *  它们是 UNC 路径；就是说，它们的开头是两个分隔符，没有问号或句点。
 *  它们是完全限定的 DOS 路径；就是说，它们的开头是驱动器号、卷分隔符和组件分隔符 (`C:\`)。
 *  它们指定旧设备（`CON`、`LPT1`）。
 *  它们相对于当前驱动器的根路径；就是说，它们的开头是单个组件分隔符 (`\`)。
 *  它们相对于指定驱动器的当前目录；就是说，它们的开头是驱动器号和卷分隔符，而没有组件分隔符 (`C:`)。
 *  它们相对于当前目录；就是说，它们的开头是上述情况以外的任何内容 (`temp\testfile.txt`)。

路径的类型决定是否以某种方式应用当前目录。 还决定该路径的“根”是什么。

### 处理旧设备 ###

如果路径是旧版 DOS 设备（例如 ```CON``COM1``` 或 `LPT1`），则会转换为设备路径（方法是在其前面追加 `\\.\`）并返回。

开头为旧设备名的路径始终被 `Path.GetFullPath(System.String)`方法解释为旧设备。 例如，`CON.TXT` 的 DOS 设备路径为 `\\.\CON`，而 `COM1.TXT\file1.txt` 的 DOS 设备路径为 `\\.\COM1`。

### 应用当前目录 ###

如果路径非完全限定，`Windows` 会向其应用当前目录。 不会向 `UNC` 和设备路径应用当前目录。 带有分隔符 `C:\\` 的完整驱动器也不会。

如果路径的开头是单个组件分隔符，则会应用当前目录中的驱动器。 例如，如果文件路径是 `\utilities` 且当前目录为 `C:\temp\`，规范化后路径则为 `C:\utilities`。

如果路径开头是驱动器号和卷分隔符，而没有组件分隔符，则应用从命令行界面为指定驱动器设置的最新当前目录。 如未设置最新当前目录，则只应用驱动器。 例如，如果文件路径为 `D:sources`，当前目录为 `C:\Documents\`，且 `D:` 盘上的最新当前目录为 `D:\sources\`，则结果为 `D:\sources\sources`。 这些“驱动器相对”路径是导致程序和脚本逻辑错误的常见原因。 假设以字母和冒号开头的路径不是相对路径，显然是不正确的。

如果路径不是以分隔符开头的，则应用当前驱动器和当前目录。 例如，如果路径是 `filecompare` 且当前目录是 `C:\utilities\`，则结果为 `C:\utilities\filecompare\`。

> 相对路径在多线程应用程序（也就是大多数应用程序）中很危险，因为当前目录是分进程的设置。 任何线程都能在任何时候更改当前目录。 从 .NET Core 2.1 开始，可以调用 `Path.GetFullPath(System.String,System.String)`方法，从想要据此解析绝对路径的相对路径和基础路径（当前目录）获取绝对路径。

### 规范化分隔符 ###

将所有正斜杠 (`/`) 转换为标准的 `Windows` 分隔符，也就是反斜杠 (`\`)。 如果存在斜杠，前两个斜杠后面的一系列斜杠都将折叠为一个斜杠。

### 评估相对组件 ###

处理路径时，会评估所有由一个或两个句点（`.` 或 `..`）组成的组件或分段：

*  如果是单句点，则删除当前分段，因为它表示当前目录。
 *  如果是双句点，则删除当前分段和父级分段，因为双句点表示父级目录。
    
    仅当父级目录未越过路径的根时，才删除父级目录。 路径的根取决于路径的类型。 对于 `DOS` 路径，根是驱动器 (`C:\`)；对于`UNC`，根是服务器/共享 (`\\Server\Share`)；对于设备路径，则为设备路径前缀（`\\?\` 或 `\\.\`）。

### 剪裁字符 ###

随着分隔符的运行和相对段先遭删除，一些其他字符在规范化过程中也删除了：

*  如果某段以单个句点结尾，则删除此句点。 （单个或两个句点的段在之前的步骤中已规范化。 三个或更多句点的段未规范化，并且实际上是有效的文件/目录名。）
 *  如果路径的结尾不是分隔符，则删除所有尾随句点和空格 (U+0020)。 如果最后的段只是单个或两个句点，则按上述相对组件规则处理。
    
    此规则意味着可以创建以空格结尾的目录名称，方法是在空格后添加结尾分隔符。
    
    > 请勿创建以空格结尾的目录名或文件名。 如果以空格结尾，则可能难以或者无法访问目录，并且应用程序在尝试处理这样的目录或文件时通常会操作失败。

## 跳过规范化 ##

一般来说，任何传递到 `Windows API` 的路径都会（有效地）传递到 `GetFullPathName 函数`并进行规范化。 但是有一种很重要的例外情况：以问号（而不是句点）开头的设备路径。 除非路径确切地以 `\\?\` 开头（注意使用的是规范的反斜杠），否则会对它进行规范化。

为什么要跳过规范化过程？ 主要有三方面的原因：

1.  为了访问那些通常无法访问但合法的路径。 例如名为 `hidden.` 的文件或目录，这是能访问它的唯一方式。
2.  为了在已规范化的情况下通过跳过规范化过程来提升性能。
3.  为了跳过路径长度的 `MAX_PATH` 检查以允许多于 259 个字符的路径（仅在 .NET Framework 上）。 大多数 API 都允许这一点，也有一些例外情况。

> .NET Core 显式处理长路径，且不执行 `MAX_PATH` 检查。 `MAX_PATH` 检查只适用于 .NET Framework。

跳过规范化和路径上限检查是两种设备路径语法之间唯一的区别；除此以外它们是完全相同的。 请谨慎地选择跳过规范化，因为很容易就会创建出“一般”应用程序难以处理的路径。

如果将开头为 `\\?\` 的路径显式地传递至 `GetFullPathName 函数`，则依然会对它们进行规范化。

请注意，可将超过 `MAX_PATH` 字符数的路径传递至 `GetFullPathName`，前提是该路径不含 `\\?\`。 支持任意长度的路径，只要其字符串大小在 Windows 能处理的范围内。

## 大小写和 Windows 文件系统 ##

Windows 文件系统有一个让非 Window 用户和开发人员感到困惑的特性，就是路径和目录名称不区分大小写。 也就是说，目录名和文件名反映的是创建它们时所使用的字符串的大小写。 例如，名为

Directory.Create("TeStDiReCtOrY");

的方法创建名为 `TeStDiReCtOrY` 的目录。 如果重命名目录或文件以改变大小写，则目录名或文件名反映的是重命名它们时所使用的字符串的大小写。 例如，以下代码将文件 `test.txt` 重命名为 `Test.txt`：

using System.IO;
    
    class Example
    { 
       static void Main()
       { 
          var fi = new FileInfo(@".\test.txt");
          fi.MoveTo(@".\Test.txt");
       }
    }

但是比较目录名和文件名时不区分大小写。 如果搜索名为“`test.txt`”的文件，`.NET` 文件系统 `API` 会在比较时忽略大小写问题。`Test.txt、TEST.TXT、test.TXT` 和其他任何大写和小写的字母组合都会成为“`test.txt`”的匹配项。