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C++ 第十五章&第十六章 案例教程 + 全课程回顾

说明：本教程为C++系列的完结篇。第十五章聚焦文件系统与正则表达式（C++17 std::filesystem、std::regex），第十六章讲解C++17/20核心新特性（std::optional、std::variant、结构化绑定、if constexpr、概念等）。最后对全部十六章进行系统回顾，构筑完整的C++知识体系。

第一部分：第十五章 文件系统与正则表达式

一、背景故事：小杨需要批量处理文件并提取信息

小杨有一个目录，里面存放了上千个日志文件，文件名格式为log_20250101.txt。他需要找出所有符合日期格式的文件，读取内容并提取包含错误信息的行。手工操作太繁琐，他决定使用C++17的std::filesystem遍历目录，用std::regex匹配日期和错误信息。

二、C++17 文件系统库（std::filesystem）

头文件：，命名空间：std::filesystem（C++17起）。

2.1 基本操作：路径、存在性、文件大小

#include<iostream>#include<filesystem>namespacefs=std::filesystem;intmain(){fs::path p="/home/user/data.txt";std::cout<<"文件名: "<<p.filename()<<std::endl;// data.txtstd::cout<<"父路径: "<<p.parent_path()<<std::endl;// /home/userstd::cout<<"扩展名: "<<p.extension()<<std::endl;// .txtif(fs::exists(p)){std::cout<<"文件大小: "<<fs::file_size(p)<<" bytes"<<std::endl;}// 创建目录fs::create_directory("backup");// 复制文件fs::copy(p,"backup/data_copy.txt",fs::copy_options::overwrite_existing);// 删除文件fs::remove("temp.txt");return0;}

2.2 遍历目录

voidlistDirectory(constfs::path&dir){for(constauto&entry:fs::directory_iterator(dir)){if(fs::is_regular_file(entry)){std::cout<<"文件: "<<entry.path().filename()<<std::endl;}elseif(fs::is_directory(entry)){std::cout<<"目录: "<<entry.path().filename()<<std::endl;}}}// 递归遍历（C++17）voidlistRecursive(constfs::path&dir){for(constauto&entry:fs::recursive_directory_iterator(dir)){std::cout<<entry.path().string()<<std::endl;}}

2.3 路径拼接与修改

fs::path base="/var/log";fs::path full=base/"app.log";// 运算符/自动添加分隔符std::cout<<full<<std::endl;// /var/log/app.logfs::path p="a/b/c.txt";p.replace_extension(".bak");// a/b/c.bak

三、正则表达式（std::regex）

头文件：。C++11引入。

3.1 基本匹配

#include<regex>std::string text="我的电话是138-1234-5678，邮箱是test@example.com";std::regexphoneRegex(R"(\d{3}-\d{4}-\d{4})");// 原始字符串std::smatch match;if(std::regex_search(text,match,phoneRegex)){std