Странный мир путей файлов в Windows

Пути файловых систем в Windows страннее, чем можно подумать. В любой производной от Unix системе пути на удивление просты: если нечто начинается с /, то это путь. Но всё совершенно иначе в Windows, которая имеет озадачивающее разнообразие схем составления пути.

Когда я реализовал функцию автозавершения пути в Fileside 1.7, мне нужно было изучить этот вопрос внимательнее, чтобы ничего не упустить. В этой статье я расскажу о своих находках.

Стоит заметить, что статья ограничивается только тем типом путей, который видит пользователь приложений Windows (обусловленный Win32 API). Под этим слоем есть ещё больше любопытного, в основном касающегося тех, кто пишет драйверы оборудования и тому подобное.

Вкратце

Форматы абсолютных путей

Форматы относительных путей

Запрещённые символы

Ограничения длины

Схемы путей Windows

В Windows существует три разных вида абсолютного пути и три разных типа относительного пути.

Абсолютные пути

Абсолютные, или полные пути — это завершённые пути, сами по себе уникальным образом идентифицирующие местоположение в файловой системе.

Пути к диску

Пути к диску — это старые добрые пути, которые мы знаем и любим, они состоят из буквы диска и последовательности папок.

D:Doughnut preferencesWith jam in

UNC-пути

UNC расшифровывается как Universal Naming Convention, это описание файлов, начинающееся с \, часто используемое для ссылок на сетевые накопители. Первый сегмент после \ — это хост, который может быть или сервером с именем, или IP-адресом:

\WorkHard
\192.168.1.15Hard

UNC-пути также можно использовать для доступа к локальным дискам:

\localhostC$UsersAndrew Fletcher
\127.0.0.1C$UsersAlan Wilder

Или с использованием имени компьютера:

\PipelineC$UsersMartin Gore

Символ $ в C$ обозначает скрытую административную общую папку; он не заменяет двоеточие рядом с именем диска :. Общие диски в стиле C$ — это просто удобные ярлыки, автоматически создаваемые Windows. Доступ к дискам через них возможен, только если вы вошли как администратор.

Стоит также заметить, что \Pipeline сам по себе не валидный путь к папке, он идентифицирует только сервер. Чтобы попасть в папку, нужно добавить имя общей папки.

Пути к устройству

Путь к устройству начинается с одного из следующих фрагментов:

• \?
• \.

Кроме файлов и папок их можно использовать для адресации физических устройств (дисков, дисплеев, принтеров и так далее). Не совсем то, что вы используете в повседневном процессе управления файлами, но это полезно знать, если вы когда-нибудь найдёте что-то подобное.

Синтаксис доступа к локальной папке выглядит как один из этих вариантов:

\?Z:AnimalsCute
\.Z:AnimalsCunning

Если вам нужно ещё больше загадочности, то можно также подставить эквивалентный Z: идентификатор устройства:

\?Volume{59e01a55-88c5-411f-bf0b-92820bdb2548}AnimalsCryptic

Здесь Volume{59e01a55-88c5-411e-bf0a-92820bdb2549} — это идентификатор дискового тома, на котором находится Z: в компьютере.

Также существует специальный синтаксис для описания UNC-путей как путей к устройству:

\?UNClocalhostZ$AnimalsCurious

В путях к устройству часть, идущая после \? или \. — это имя, определённое во внутреннем пространстве имён Object Manager Windows. Те, кому любопытно исследовать это пространство имён, могут скачать инструмент WinObj и посмотреть.

Нормализованные и литеральные пути к устройству

Так в чём же разница между \? и \.?

В обычном случае, когда вы передаёте путь операционной системе Windows, она очищает его, прежде чем использовать. Этот процесс называется нормализацией, подробнее о нём мы поговорим ниже.

Путь \? пропускает этот этап очистки, а \. не пропускает. Поэтому можно назвать пути \? литеральными путями к устройству, а \. — нормализованными путями к устройству.

Допустим, по какой-то непонятной причине, у вас есть файл с именем .. (например, он мог быть создан на сетевом диске в другой системе). В обычном случае вы бы не смогли получить доступ к нему, потому что нормализация резолвит его в родительскую папку, но благодаря литеральному пути к устройству это можно сделать.

Относительные пути

Относительные пути — это неполные пути, которые для уникальной идентификации местоположения необходимо скомбинировать с другим путём.

Пути, относительные к текущей папке

Эти пути используют в качестве начальной точки текущую папку, например, .Torquay относится к подпапке текущей папки, а ..Wales относится к подпапке родителя текущей папки.

Папки, относительные к корню текущего диска

Если начать путь с одной , то путь интерпретируется как относительный к корню текущего диска. Поэтому если вы находитесь в любом месте диска E: и введёте Africa, то окажетесь в E:Africa.

Когда доступ к текущей папке выполняется через UNC-путь, то путь, относительный к текущему диску, интерпретируется относительно к общей корневой папке, допустим \EarthAsia.

Пути, относительные к текущей папке диска

Эти более редко используемые пути указывают диск без обратной косой черты, например E:Kreuzberg, и интерпретируются относительно к текущей папке этого накопителя. На самом деле это имеет смысл только в контексте оболочки командной строки, отслеживающей текущую рабочую папку для каждого диска.

Это единственный тип путей, не поддерживаемый Fileside, потому что в нём нет понятия текущей папки каждого диска. Текущую папку имеют только панели.

Нормализация

Как говорилось ранее, все пути, за исключением литеральных путей к устройству, перед использованием проходят процесс нормализации. Этот процесс состоит из следующих этапов:

• Замена косых черт (/) на обратные косые черты ()
• Сворачивание повторяющихся разделителей в виде обратных косых черт в один
• Резолвинг относительных путей заменой всех . или ..
• Отсечение завершающих пробелов и точек

Таким образом, в общем случае можно указывать пути Windows при помощи косых черт.

Правила именования в Windows

Теперь рассмотрим отдельные элементы, из которых состоит путь. Существует множество ограничений имён, которые можно использовать для файлов и папок.

Запрещённые символы

В имени нельзя использовать следующие символы:

< > " /  | ? *

Также исключаются любые непечатаемые символы со значением ASCII меньше 32.

Хитрое двоеточие

В большинстве случаев : также запрещено.

Однако существует экзотическое исключение в виде изменённых потоков данных NTFS, в которых двоеточие используется в качестве разделителя внутри имени. Малоизвестно, что в некоторых контекстах можно хранить внутри файла скрытый фрагмент данных, добавляя к его имени суффикс, которому предшествует двоеточие.

Опасная точка

Символ . допустим внутри или в начале имени, но запрещён в конце.

Начинающие и завершающие пробелы

Любопытно, что Windows допускает пробелы в начале, но не в конце имён. Так как имя с пробелами в начале и конце часто выглядит похожим на имя без пробелов, обычно это ужасная идея, и при переименовании или создании файлов Fileside автоматически удаляет их.

Запрещённые имена

По историческим причинам нельзя использовать следующие имена:

CON, PRN, AUX, NUL, COM0, COM1, COM2, COM3, COM4, COM5, COM6, COM7, COM8, COM9, LPT0, LPT1, LPT2, LPT3, LPT4, LPT5, LPT6, LPT7, LPT8 и LPT9.

Это включает и имена с расширениями. Например, если вы назовёте файл COM1.txt, то внутри он преобразуется в \.COM1 и интерпретируется самой Windows как устройство. А это не то, что нам нужно.

Чувствительность к регистру

В большинстве случаев Windows не делает различий между символами в верхнем и нижнем регистре в путях.

C:Polish hamlet, c:polish Hamlet, C:Polish Hamlet и C:POliSh hAMlET считаются абсолютно одинаковыми.

Однако с обновления Windows 10 за апрель 2018 года файловые системы NTFS имеют опцию включения чувствительности к регистру на уровне папок.

Ограничения длины

Мы ещё не закончили: ограничения есть и на длину.

Пути

Традиционно длина пути в Windows не могла превышать 260 символов. Даже сегодня это справедливо для некоторых приложений, если только их разработчики не предприняли мер для обхода этого ограничения.

Этот обход заключается в преобразовании каждого пути в литеральный путь к устройству перед передачей его Windows. Сделав это, мы сможем обойти ограничение в 260 символов и увеличить его до чуть более щедрого предела в 32767 символов.

Имена

Имена файлов и папок не могут быть длиннее 255 символов.

Так много способов сказать одно и то же

Вооружённые этим знанием, мы понимаем, что можем создать почти неограниченное количество различных строк путей, и все они будут ссылаться на одну и ту же папку.

• C:CHAMELEON
• c:chameleon
• C:/\//\///Chameleon
• C:Windows..Users..Chameleon
• \localhostC$Chameleon
• \127.0.0.1C$Chameleon
• \?C:Chameleon
• \.C:Chameleon
• \.UNClocalhostC$Chameleon
• \?Volume{59e01a55-88c5-411e-bf0a-92820bdb2549}Chameleon
• \.GLOBALROOTDeviceHarddiskVolume4Chameleon
• и так далее

Вот что получаешь, когда приходится обеспечивать полную обратную совместимость в течение нескольких десятилетий!