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

Название	Пример
Путь к диску	C:\Program Files\HAL 9000
UNC-путь	\\Media\Pictures\Worth\1000 words
Путь к устройству (литеральный)	\\?\D:\Plans\Marshall
Путь к устройству (нормализованный)	\\.\D:\Projects\Human Genome

Форматы относительных путей

Название	Примеры
Относительный к текущей папке	.\Manhattan, ..\Plans
Относительный к текущему диску	\Pacts
Относительный к текущей папке диска	D:Warsaw

Запрещённые символы

Символы	Валидность
< > ” / \ |? *	Никогда не допускаются
.	Не допускается в качестве последнего символа
:	Не допускается, за исключением потоков данных

Ограничения длины

Элемент	Максимальная длина
Путь	32767 (или 260) символов
Имя файла или папки	255 символов

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 preferences\With 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:

\\Work\Hard
\\192.168.1.15\Hard

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

\\localhost\C$\Users\Andrew Fletcher
\\127.0.0.1\C$\Users\Alan Wilder

Или с использованием имени компьютера:

\\Pipeline\C$\Users\Martin 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:\Animals\Cute
\\.\Z:\Animals\Cunning

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

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

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:

\\?\UNC\localhost\Z$\Animals\Curious

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 \\Earth\Asia.

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
• \\localhost\C$\Chameleon
• \\127.0.0.1\C$\Chameleon
• \\?\C:\Chameleon
• \\.\C:\Chameleon
• \\.\UNC\localhost\C$\Chameleon
• \\?\Volume{59e01a55-88c5-411e-bf0a-92820bdb2549}\Chameleon
• \\.\GLOBALROOT\Device\HarddiskVolume4\Chameleon
• и так далее

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