C++17 std::filesystem 완전 가이드

개요

C++17의 std::filesystem(헤더 <filesystem>, 네임스페이스 std::fs)은 파일시스템 경로 조작, 파일/디렉터리 생성·삭제·복사, 파일 정보 조회를 표준화된 API로 제공합니다. Windows, Linux, macOS를 동일한 코드로 처리할 수 있습니다.

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1. std::filesystem::path

1.1 경로 생성과 조작

#include <filesystem>
namespace fs = std::filesystem;

fs::path p1 = "C:/Users/user/Documents/file.txt";
fs::path p2 = fs::current_path(); // 현재 작업 디렉터리

// 경로 조합
fs::path dir  = "src";
fs::path file = "main.cpp";
fs::path full = dir / file; // "src/main.cpp"

// 경로 구성 요소
fs::path p = "/home/user/docs/file.txt";
std::cout << p.root_path()     << "\n"; // "/"
std::cout << p.parent_path()   << "\n"; // "/home/user/docs"
std::cout << p.filename()      << "\n"; // "file.txt"
std::cout << p.stem()          << "\n"; // "file"
std::cout << p.extension()     << "\n"; // ".txt"
std::cout << p.relative_path() << "\n"; // "home/user/docs/file.txt"

1.2 경로 변환

fs::path p = "src/main.cpp";

// 절대 경로 변환
fs::path abs = fs::absolute(p); // /cwd/src/main.cpp

// 정규화 (., .., 심볼릭 링크 해소)
fs::path canonical = fs::canonical(p); // 실제 존재해야 함

// 상대 경로 계산
fs::path base = "/home/user";
fs::path target = "/home/user/docs/file.txt";
fs::path rel = fs::relative(target, base); // "docs/file.txt"

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2. 파일/디렉터리 작업

2.1 생성

// 디렉터리 생성
fs::create_directory("output");          // 단일 디렉터리
fs::create_directories("a/b/c/d");      // 중간 경로 포함

// 파일 생성 (표준 파일 스트림 사용)
std::ofstream file("output/data.txt");
file << "Hello, filesystem!\n";

2.2 복사

// 파일 복사
fs::copy_file("src.txt", "dst.txt");
fs::copy_file("src.txt", "dst.txt",
    fs::copy_options::overwrite_existing); // 덮어쓰기

// 디렉터리 재귀 복사
fs::copy("src_dir", "dst_dir",
    fs::copy_options::recursive);

2.3 이동/이름 변경

fs::rename("old_name.txt", "new_name.txt");
fs::rename("dir/file.txt", "other_dir/file.txt"); // 이동

2.4 삭제

fs::remove("file.txt");           // 단일 파일
fs::remove_all("directory");      // 디렉터리 재귀 삭제
// 반환값: 삭제된 항목 수
std::uintmax_t count = fs::remove_all("temp");

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3. 파일 정보 조회

fs::path p = "example.txt";

// 존재 여부
bool exists     = fs::exists(p);
bool isFile     = fs::is_regular_file(p);
bool isDir      = fs::is_directory(p);
bool isSymlink  = fs::is_symlink(p);

// 파일 크기
std::uintmax_t size = fs::file_size(p);

// 최종 수정 시간
auto time = fs::last_write_time(p);
auto sctp = std::chrono::file_clock::to_sys(time); // C++20

// 권한
fs::perms perms = fs::status(p).permissions();
bool readable = (perms & fs::perms::owner_read) != fs::perms::none;

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4. 디렉터리 반복자

4.1 단순 반복

fs::path dir = "src";

for (const fs::directory_entry& entry : fs::directory_iterator(dir)) {
    std::cout << entry.path() << "\n";
    std::cout << "  타입: " << (entry.is_regular_file() ? "파일" : "디렉터리") << "\n";
    if (entry.is_regular_file()) {
        std::cout << "  크기: " << entry.file_size() << " bytes\n";
    }
}

4.2 재귀 반복

for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator("project")) {
    if (entry.is_regular_file() && entry.path().extension() == ".cpp") {
        std::cout << entry.path() << "\n";
    }
}

4.3 정렬된 반복

// directory_iterator 자체는 정렬 미보장
std::vector<fs::path> entries;
for (const auto& e : fs::directory_iterator("src")) {
    entries.push_back(e.path());
}
std::sort(entries.begin(), entries.end());

for (const auto& p : entries) {
    std::cout << p.filename() << "\n";
}

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5. 에러 처리

5.1 예외 방식

try {
    fs::copy_file("nonexistent.txt", "dst.txt");
} catch (const fs::filesystem_error& e) {
    std::cerr << "오류: " << e.what() << "\n";
    std::cerr << "경로1: " << e.path1() << "\n";
    std::cerr << "경로2: " << e.path2() << "\n";
}

5.2 에러 코드 방식 (예외 없음)

std::error_code ec;
fs::copy_file("nonexistent.txt", "dst.txt", ec);
if (ec) {
    std::cerr << "오류: " << ec.message() << "\n";
    // 예외 발생 없음
}

// 거의 모든 함수에 ec 오버로드 존재
if (!fs::exists("path", ec) && !ec) {
    // 존재하지 않음 (에러 아님)
}

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6. 실전 활용 패턴

6.1 파일 목록 수집

std::vector<fs::path> findFiles(const fs::path& root, const std::string& ext) {
    std::vector<fs::path> results;
    std::error_code ec;

    for (const auto& entry : fs::recursive_directory_iterator(root, ec)) {
        if (ec) break;
        if (entry.is_regular_file() && entry.path().extension() == ext) {
            results.push_back(entry.path());
        }
    }

    std::sort(results.begin(), results.end());
    return results;
}

auto cppFiles = findFiles("project/src", ".cpp");

6.2 안전한 파일 교체

void safeReplace(const fs::path& target, const fs::path& newFile) {
    fs::path backup = target;
    backup += ".bak";

    std::error_code ec;
    // 1. 기존 파일 백업
    if (fs::exists(target)) {
        fs::rename(target, backup, ec);
        if (ec) throw std::runtime_error("백업 실패: " + ec.message());
    }

    // 2. 새 파일 이동
    fs::rename(newFile, target, ec);
    if (ec) {
        // 복원
        if (fs::exists(backup)) fs::rename(backup, target);
        throw std::runtime_error("교체 실패: " + ec.message());
    }

    // 3. 백업 삭제
    fs::remove(backup, ec);
}

6.3 임시 디렉터리 RAII

class TempDir {
    fs::path path_;
public:
    TempDir() : path_(fs::temp_directory_path() / "myapp_XXXXXX") {
        fs::create_directories(path_);
    }
    ~TempDir() {
        std::error_code ec;
        fs::remove_all(path_, ec);
    }
    const fs::path& path() const { return path_; }
};

{
    TempDir tmp;
    auto file = tmp.path() / "work.dat";
    // 작업 수행
} // 소멸자에서 자동 삭제

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7. 크로스 플랫폼 주의사항

• Windows는 \, Linux/macOS는 / — path::operator/로 구성하면 플랫폼 무관
• 대소문자 구분: Windows는 구분 없음, Linux는 구분 있음
• path::string()은 플랫폼 기본 문자 형식, path::generic_string()은 항상 / 구분자

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정리

작업	함수
경로 조합	path / other
존재 확인	fs::exists()
디렉터리 생성	fs::create_directories()
파일 복사	fs::copy_file()
재귀 삭제	fs::remove_all()
반복 순회	recursive_directory_iterator
에러 처리	예외 또는 std::error_code

참고 자료

• cppreference — std::filesystem
• cppreference — std::filesystem::path