Форматы путей к файлам в системах Windows

Члены большинства типов в пространстве имен System.IO имеют параметр path, который позволяет указать абсолютный или относительный путь к ресурсу в файловой системе. Этот путь передается в API файловой системы Windows. В этом разделе рассматриваются форматы путей к файлам, которые можно использовать в операционных системах Windows.

Традиционные пути DOS

Стандартный путь DOS может состоять из трех компонентов:

• Буква тома или диска, после которой следует разделитель томов (:).
• Имя каталога. Символ разделителя каталогов служит для разделения подкаталогов во внутренней иерархии каталога.
• Необязательное имя файла. Символ разделителя каталогов служит для разделения пути к файлу и его имени.

Если присутствуют все три компонента, путь является абсолютным. Если буква тома или диска не указана и имя каталога начинается с символа разделителя каталогов, такой путь задан относительно корня текущего диска. В противном случае путь задан относительно текущего каталога. В следующей таблице показаны некоторые возможные пути к каталогам и файлам.

Можно определить, является ли путь к файлу полным (то есть, если путь не зависит от текущего каталога и не изменяется при изменении текущего каталога), вызвав Path.IsPathFullyQualified метод. Обратите внимание, что такой путь может включать сегменты с относительным путем к каталогу (. и ..), но при этом по-прежнему будет полным, если разрешенный путь всегда указывает на одно и то же место.

В приведенном ниже примере показано различие между абсолютными и относительными путями. Предполагается, что каталог D:\FY2018\ существует и вы не установили какой-либо текущий каталог для диска D:\ из командной строки перед запуском этого примера.

using System;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Reflection;

public class Example2
{
    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(Assembly.GetExecutingAssembly().Location, UriKind.Absolute);
            string commandLine = $"/C cd D:\\FY2018 & \"{currentExe.LocalPath}\" stop";
            ProcessStartInfo psi = new("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

Imports System.IO
Imports System.Reflection

Public Module Example2

    Public Sub Main(args() As String)
        Console.WriteLine($"Current directory is '{Environment.CurrentDirectory}'")
        Console.WriteLine("Setting current directory to 'C:\'")
        Directory.SetCurrentDirectory("C:\")

        Dim filePath As String = Path.GetFullPath("D:\FY2018")
        Console.WriteLine($"'D:\\FY2018' resolves to {filePath}")
        filePath = Path.GetFullPath("D:FY2018")
        Console.WriteLine($"'D:FY2018' resolves to {filePath}")

        Console.WriteLine("Setting current directory to 'D:\\Docs'")
        Directory.SetCurrentDirectory("D:\Docs")

        filePath = Path.GetFullPath("D:\FY2018")
        Console.WriteLine($"'D:\\FY2018' resolves to {filePath}")
        filePath = 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 {filePath}")

        Console.WriteLine("Setting current directory to 'C:\\'")
        Directory.SetCurrentDirectory("C:\")

        filePath = Path.GetFullPath("D:\FY2018")
        Console.WriteLine($"'D:\\FY2018' resolves to {filePath}")

        ' 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.
        filePath = Path.GetFullPath("D:FY2018")
        Console.WriteLine($"'D:FY2018' resolves to {filePath}")

        If args.Length < 1 Then
            Console.WriteLine("Launching again, after setting current directory to D:\FY2018")
            Dim currentExe As New Uri(Assembly.GetExecutingAssembly().GetName().CodeBase, UriKind.Absolute)
            Dim commandLine As String = $"/C cd D:\FY2018 & ""{currentExe.LocalPath}"" stop"
            Dim psi As New ProcessStartInfo("cmd", commandLine)
            Process.Start(psi).WaitForExit()

            Console.WriteLine("Sub process returned:")
            filePath = Path.GetFullPath("D:\FY2018")
            Console.WriteLine($"'D:\\FY2018' resolves to {filePath}")
            filePath = Path.GetFullPath("D:FY2018")
            Console.WriteLine($"'D:FY2018' resolves to {filePath}")
        End If
        Console.WriteLine("Press any key to continue... ")
        Console.ReadKey()
    End Sub
End Module
' 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-пути

UNC-пути (универсальное соглашение об именовании) используются для доступа к сетевым ресурсам и имеют следующий формат:

• Имя сервера или узла, которому предшествуют символы \\. В качестве имени сервера может выступать имя компьютера NetBIOS, а также IP-адрес или полное доменное имя (поддерживаются адреса IPv4 и IPv6).
• Имя общего ресурса, которое отделяется от имени узла символами \. Имя сервера и имя общего ресурса в совокупности образуют том.
• Имя каталога. Символ разделителя каталогов служит для разделения подкаталогов во внутренней иерархии каталога.
• Необязательное имя файла. Символ разделителя каталогов служит для разделения пути к файлу и его имени.

Ниже приводятся некоторые примеры UNC-путей:

UNC-пути всегда должны быть полными. Они могут включать сегменты с относительным путем к каталогу (. и ..), однако они должны быть частью полного пути. Использовать относительные пути можно только посредством сопоставления UNC-пути с буквой диска.

Пути к устройствам DOS

В операционной системе Windows используется унифицированная объектная модель, которая указывает на все ресурсы, включая файлы. Эти пути к объектам доступны из окна консоли и предоставляются на уровень Win32 с использованием специальной папки с символьными ссылками, с которыми сопоставляются устаревшие пути DOS и UNC. Доступ к этой специальной папке осуществляется с использованием синтаксиса пути к устройству DOS, который может иметь одну из приведенных ниже форм:

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

Помимо использования буквы диска, вы можете указать том с помощью его GUID. Синтаксис будет иметь вид:

\\.\Volume{b75e2c83-0000-0000-0000-602f00000000}\Test\Foo.txt \\?\Volume{b75e2c83-0000-0000-0000-602f00000000}\Test\Foo.txt

Путь к устройству DOS состоит из следующих компонентов:

• Описатель пути к устройству (\\.\ или \\?\), который идентифицирует путь как путь к устройству DOS.

  Примечание.

  Описатель \\?\ поддерживается во всех версиях .NET Core, в .NET 5 и более поздних версий, а также в .NET Framework, начиная с версии 4.6.2.

• Символьная ссылка на "реальный" объект устройства (C: в случае имени диска или Volume{b75e2c83-0000-0000-0000-602f00000000} в случае GUID тома).

  Первый сегмент пути к устройству DOS после описателя пути к устройству идентифицирует том или диск. (Например, \\?\C:\ и \\.\BootPartition\.)

  Для UNC-путей существует специальная ссылка, которая называется UNC. Например:

  \\.\UNC\Server\Share\Test\Foo.txt \\?\UNC\Server\Share\Test\Foo.txt

  Для UNC-путей к устройствам часть сервера или общего сетевого ресурса образует том. Например, в пути \\?\server1\utilities\\filecomparer\ часть server1\utilities представляет сервер или общий сетевой ресурс. Это важно при вызове такого метода, как Path.GetFullPath(String, String) с сегментами с относительным путем к каталогу, поскольку переход дальше тома невозможен.

Пути к устройству DOS полностью соответствуют определению и не могут начинаться с относительного сегмента каталога (. или ..). Они никогда не задаются относительно текущего каталога.

Пример: способы задать ссылку на один и тот же файл

В следующем примере демонстрируются некоторые способы задать ссылку на файл с использованием API в пространстве имен System.IO. В этом примере создается экземпляр объекта FileInfo и используются его свойства Name и Length, чтобы отобразить имя и длину файла.

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" };

        foreach (string filename in filenames)
        {
            FileInfo fi = new(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

Imports System.IO

Module Program
    Sub Main()
        Dim filenames() As String = {
                "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"}

        For Each filename In filenames
            Dim fi As New FileInfo(filename)
            Console.WriteLine($"file {fi.Name}: {fi.Length:N0} bytes")
        Next
    End Sub
End Module

Нормализация путей

Практически все передаваемые в API Windows пути нормализуются. При нормализации в Windows выполняются следующие действия:

• Идентифицируется путь.
• Текущий каталог применяется к неполным (относительным) путям.
• Выполняется канонизация разделителей каталогов.
• Вычисляются относительные компоненты каталога (. для текущего и .. для родительского каталога).
• Удаляются некоторые символы.

Нормализация осуществляется неявно, но при необходимости вы можете выполнить ее явно, вызвав метод Path.GetFullPath, который создает оболочку для вызова функции GetFullPathName(). Также можно вызвать функцию GetFullPathName() Windows напрямую с помощью P/Invoke.

Идентификация пути

На первом шаге процесса нормализации осуществляется идентификация типа пути. Пути могут относиться к одной из нескольких категорий:

• Пути к устройствам: начинаются с двух разделителей и знака вопроса или точки (\\? или \\.).
• UNC-пути: начинаются с двух разделителей без знака вопроса или точки.
• Полные пути DOS: начинаются с буквы диска, разделителя томов и компонентов (C:\).
• Пути к устаревшим устройствам (CON, LPT1).
• Пути относительно корня текущего диска: начинаются с одного разделителя компонентов (\).
• Пути относительно текущего каталога указанного диска: начинаются с буквы диска и разделителя томов, но не содержат разделителя компонентов (C:).
• Пути относительно текущего каталога: начинаются с любых других символов (temp\testfile.txt).

Тип пути определяет, будет ли каким-либо образом применяться текущий каталог. Кроме того, от типа пути зависит применяемый корень.

Работа с устаревшими устройствами

Если путь указывает на устаревшее устройство DOS, например CON, COM1 или LPT1, он преобразуется в путь к устройству путем добавления перед ним последовательности \\.\ и возвращается в таком виде.

До Windows 11 путь, начинающийся с устаревшего имени устройства, всегда интерпретируется как устаревшее устройство методом Path.GetFullPath(String) . Например, путь к устройству DOS CON.TXT будет выглядеть как \\.\CON, а путь к устройству DOS COM1.TXT\file1.txt будет выглядеть как \\.\COM1. Так как это больше не применяется к Windows 11, укажите полный путь к устаревшему устройству DOS, например \\.\CON.

Применение текущего каталога

Если путь не является полным, система Windows применяет к нему текущий каталог. К UNC-путям и путям к устройствам текущий каталог не применяется. Также текущий каталог не применяется к полным путям к диску с разделителем C:\.

Если путь начинается с одного разделителя компонентов, применяется диск текущего каталога. Например, для пути к файлу \utilities и текущего каталога C:\temp\ в результате нормализации будет получен путь C:\utilities.

Если путь начинается с буквы диска, разделителя томов и не содержит разделителя компонентов, применяется последний текущий каталог, установленный из командной оболочки. Если последний текущий каталог не был установлен, применяется диск сам по себе. Например, для пути D:sources, текущего каталога C:\Documents\ и последнего текущего каталога D:\sources\ на диске D: в результате будет получен путь D:\sources\sources. Пути, задаваемые относительно диска, являются распространенными источниками ошибок программ и логики скрипта. Предположение, что путь, начинающийся с буквы и двоеточия, не является относительным, очевидно неверно.

Если путь не начинается с разделителя, применяются текущий диск и текущий каталог. Например, для пути к файлу filecompare и текущего каталога C:\utilities\ в результате будет получен путь C:\utilities\filecompare\.

Канонизация разделителей

Все символы косой черты (/) преобразуются в стандартные разделители Windows, то есть символы обратной косой черты (\). Если они присутствуют, последовательность символов косой черты после первых двух таких символов свертывается в один символ косой черты.

Вычисление относительных компонентов

При обработке пути выполняется вычисление любых его компонентов или сегментов, которые состоят из одной или двух точек (. или ..):

• Если обнаруживается одна точка, текущий сегмент удаляется, поскольку он ссылается на текущий каталог.

• Если обнаруживаются две точки, удаляются текущий и родительский сегмент, поскольку в этом случае задается ссылка на родительский каталог.

  Родительские каталоги удаляются только в том случае, если они не находятся после корня пути. Корень пути зависит от его типа. Это будет диск (C:\) для путей DOS, сервер или общий сетевой ресурс для UNC-путей (\\Server\Share) и префикс пути к устройству для путей к устройствам (\\?\ или \\.\).

Удаление знаков

Помимо удаленных ранее разделителей и относительных сегментов во время нормализации также удаляются некоторые дополнительные знаки:

• Если сегмент заканчивается одной точкой, эта точка удаляется. (Сегмент одного или двойного периода нормализуется на предыдущем шаге. Сегмент из трех или более периодов не нормализован и фактически является допустимым именем файла или каталога.)

• Если путь не заканчивается разделителем, удаляются все конечные точки и пробелы (U+0020). Если последний сегмент содержит только одну или две точки, к нему применяется приведенное выше правило для относительных компонентов.

  Это правило устанавливает, что вы можете создать имя каталога с конечным пробелом, добавив разделитель после пробела.

  Внимание

  Создавать имена каталогов или файлов с конечным пробелом нельзя. Наличие конечных пробелов может затруднить или исключить возможность доступа к каталогу. В связи с этим при попытке обработать каталоги или файлы, имена которых содержат конечные пробелы, происходит сбой приложения.

Пропуск нормализации

Как правило, любой путь, передаваемый в API Windows передается в функцию GetFullPathName и нормализуется. Существует одно важное исключение: путь к устройству, который начинается со знака вопроса, а не с точки. Если путь не начинается с последовательности \\?\ (обратите внимание на использование канонической формы с обратной косой чертой), он нормализуется.

Зачем нужно пропускать нормализацию? Существует три основных причины:

1. Получение путей, которые в обычных обстоятельствах недоступны, но являются допустимыми. Например, невозможно каким-либо иным способом получить доступ к файлу или каталогу с именем hidden..

2. Повышение производительности за счет пропуска нормализации в тех случаях, когда нормализация уже выполнена.

3. Только на платформе .NET Framework пропуск проверки длины пути MAX_PATH для использования путей длиной более 259 символов. Такое поведение допускается в большинстве API за некоторыми исключениями.

Пропуск нормализации и проверки максимальной длины пути является единственным отличием между двумя видами синтаксиса путей к устройствам. В остальных аспектах они идентичны. Пропуск нормализации следует использовать с осторожностью, поскольку в этом случае легко получить пути, при работе с которыми в обычных приложениях будут возникать трудности.

Пути, начинающиеся с последовательности \\?\, по-прежнему нормализуются, если явно передать их в функцию GetFullPathName.

Вы можете передавать пути длиной более MAX_PATH символов в функцию GetFullPathName без \\?\. Она поддерживает пути произвольной длины, которая ограничивается лишь максимальным размером строки, поддерживаемым в Windows.

Регистр символов и файловая система Windows

Особенность файловой системы Windows заключается в том, что пользователи и разработчики, имеющие дело с другими операционными системами, могут сталкиваться с проблемами из-за того, что в именах каталогов и путях не учитывается регистр символов. Это значит, что в именах каталогов и файлов сохраняется регистр строк, используемый в момент их создания. Например, вызов метода

Directory.Create("TeStDiReCtOrY");

Directory.Create("TeStDiReCtOrY")

создает каталог с именем TeStDiReCtOrY. Если переименовать каталог или файл так, чтобы изменился регистр символов, в имени будет отражен регистр, используемый в момент переименования. Например, следующий код переименовывает файл test.txt в Test.txt:

using System.IO;

class Example3
{
    static void Main()
    {
        var fi = new FileInfo(@".\test.txt");
        fi.MoveTo(@".\Test.txt");
    }
}

Imports System.IO

Module Example3
    Public Sub Main()
        Dim fi As New FileInfo(".\test.txt")
        fi.MoveTo(".\Test.txt")
    End Sub
End Module

Тем не менее при сравнении имен каталогов и файлов регистр символов не учитывается. Если выполнить поиск файла с именем "test.txt", API файловой системы .NET будут игнорировать регистр символов при сравнении. Таким образом, при поиске файла "test.txt" будут возвращены совпадения для файлов "Test.txt", "TEST.TXT", "test.TXT", а также любых других их вариантов с различным сочетанием букв в верхнем и нижнем регистре.