第18章 File类与Dir类

来源、版次与运行边界

“第18章 File类与Dir类”以作者维护的第 5 版支持页核定 2016 年 3 月 12 日首刷、两位作者、松本行弘监修以及四部分 23 章目录；逐章程序清单、练习答案和勘误只作为公开支持材料，不被冒充为原书全文。

对“第18章 File类与Dir类”而言，中文解释、示例、交互、练习和答案均为独立教学重写；站内中文章名是与官方 23 章顺序对应的课程映射，不宣称是日文小节的逐字翻译，也不从公开程序清单复制整段实现。

“第18章 File类与Dir类”固定在 Ruby 2.3 语境；Ruby 2.3.0 官方文档与稳定版发布说明用于核对当时可用的语言和标准库行为。现代 Ruby 的差异只能另列迁移说明，不能静默改变本页示例的版本结论。

围绕“怎样让路径、目录遍历、临时文件和复制删除操作保持原子与可回退？”，本页验收“第18章 File类与Dir类的输入样本、接收者与方法、关键状态前后值、正常与失败输出、异常或退出状态，以及复位后的再次运行记录。”。先预测正常轨迹，再只注入“先删除目标再写新文件，中途失败后同时失去旧版本和新版本”；若无法定位第一处状态分岔，就拒绝当前解释。

从“路径字符串指向一个稳定文件”开始纠正

Path是namespace中的name，不是稳定object capability；检查后到操作前，它可被替换、重命名或经symlink指向别处。先于File API。

先预测：File.file?(path)为true后再delete是否安全？不保证；另一个process可在两步间替换path。普通工具尽量直接执行目标operation并处理exception；高敏感场景使用directory handle/sandbox/platform secure API减少TOCTOU。

File类：变更、复制与删除文件

File继承IO能力并增加path/metadata operations。File.rename更改directory entry，同filesystem上常可作为atomic replacement基础，但cross-device会失败，overwrite与open-handle behavior因OS不同。必须按部署平台验证。

source = "draft.txt"
destination = "published.txt"
 
File.rename(source, destination)

复制文件

FileUtils.cp复制contents并有metadata options；IO.copy_stream在IO/path间传输bytes。Copy不是atomic：中途失败可能留下partial destination。写新文件使用temp destination，完整flush/验证后rename；保留mode/owner/timestamp是否需要由contract决定。

require "fileutils"
 
FileUtils.cp("source.bin", "copy.bin", preserve: true)
raise "copy mismatch" unless File.size("source.bin") == File.size("copy.bin")

Size相等不是内容完整证明；关键artifact用digest并注意读取期间source变化。Copy symlink本身还是target、是否跨mount、sparse file/xattr怎样处理都需选API。

删除文件

File.delete/unlink移除name，missing/permission抛异常；打开handle在Unix/Windows表现不同。避免rescue nil吞错。

批量删除先固定root与manifest，逐项记录result，支持dry-run；不要rm_rf拼接用户input。需要trash/recovery不是unlink，而是move到受控区并管理retention。

目录的操作：目录内容的读取

Dir.entries包含./..，Dir.children/each_child在支持版本排除；Ruby 2.3 availability需验证，可手工reject。返回names通常相对dir，顺序来自filesystem，不是sorted contract。保证输出可复现。

entries = Dir.entries(".")
  .reject { |name| name == "." || name == ".." }
  .sort
 
entries.each { |name| puts name }

Enumerate后entry可消失/改变；逐项operation处理ENOENT。Huge directory避免一次entries materialize，使用foreach/each_child，并限制count/time。

目录的创建与删除

Dir.mkdir(path, mode)创建一层，FileUtils.mkdir_p创建parents；mode还受umask。Existing path可能是file/symlink/directory，不能统一当success。。

Dir.rmdir只删empty directory；recursive remove由FileUtils.rm_r/rm_rf，但危险面大。Required root不可为/、home或empty expansion；解析absolute/canonical policy并使用allowlisted workspace。递归删除遇symlink应删除link不跟随target，目标API需测试。

文件与目录的属性

File.stat跟随symlink，lstat查看link本身；Stat提供type、size、mode、uid/gid和times。Predicate file?、directory?、symlink?方便，但都是snapshot。不能当长期授权证据。

Permission check如readable?也可能与实际open race，且ACL/container privileges复杂；直接open并处理error。Size用于budget初筛但file可增长，读取仍需hard cap。

文件名的操作

File.join按platform separator构造，basename、dirname、extname拆name，expand_path解析relative path。不使用字符串拼"root/" + input。

expand_path消除./..但不等于解析所有symlink；realpath要求存在并解析links，仍有之后race。判断path在root内不能只用prefix（/safe2前缀问题），应比较path components/Pathname ancestry，并针对case-insensitive platform测试。

Extension不是可信file type，basename可能为空/特殊，Windows reserved names和NUL等由platform限制。Upload保存使用server-generated name，原name仅作metadata/display。

与文件操作相关的库：find、tempfile、fileutils

find库

Find.find递归yield paths，Find.prune跳过subtree。防cycle和资源耗尽。

require "find"
 
Find.find(root) do |path|
  if File.directory?(path) && File.basename(path) == ".git"
    Find.prune
  else
    puts path
  end
end

Predicate仍有race；不要跟随untrusted symlink。输出排序若要求稳定，需收集（受size上限）或分层sort；Find order不是portable promise。

tempfile库

Tempfile以unique restrictive file减少name collision，block/create形式自动cleanup更可靠。。

Atomic replace的temp应位于destination同directory/filesystem，写完flush/fsync、chmod/chown policy、rename，并必要时sync directory。Tempfile path不应泄露敏感data，异常后ensure cleanup。

fileutils库

FileUtils提供cp/mv/mkdir_p/rm_r等high-level operations，但不会替你选择trust root、conflict、rollback和durability。。

正式节点与章专属证据

• 变更、复制与删除文件 ：第 1 个正式节点要能回到“路径归属、符号链接策略、权限与替换顺序在每次文件变更前明确。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 目录内容的读取 ：第 2 个正式节点要能回到“路径归属、符号链接策略、权限与替换顺序在每次文件变更前明确。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 目录的创建与删除 ：第 3 个正式节点要能回到“路径归属、符号链接策略、权限与替换顺序在每次文件变更前明确。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 文件与目录的属性 ：第 4 个正式节点要能回到“路径归属、符号链接策略、权限与替换顺序在每次文件变更前明确。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 文件名的操作 ：第 5 个正式节点要能回到“路径归属、符号链接策略、权限与替换顺序在每次文件变更前明确。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• find库 ：第 6 个正式节点要能回到“路径归属、符号链接策略、权限与替换顺序在每次文件变更前明确。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• tempfile库 ：第 7 个正式节点要能回到“路径归属、符号链接策略、权限与替换顺序在每次文件变更前明确。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• fileutils库 ：第 8 个正式节点要能回到“路径归属、符号链接策略、权限与替换顺序在每次文件变更前明确。”，并说明故障发生前后的第一处差异。

本章回顾：Path是变化的namespace，不是稳定capability

1. Rename/copy/delete有不同atomicity、metadata、filesystem和partial failure；atomic replace使用同目录temp流程。
2. Directory enumeration不保证order且entries会变化；创建/删除固定root、existing type、mode和recursion。
3. Stat/lstat是否跟随symlink不同，metadata只是snapshot，operation仍处理实际error。
4. Path helpers替代字符串拼接，但canonicalization不自动解决symlink race与platform差异。
5. Find有traversal budget，Tempfile有lifecycle，FileUtils只封装mechanics不承担security policy。

练习与答案

名词解释