File Tools

Real agents read and write files, not just shell commands

[ Phase 2: 工具系统 ] · 工具数: 3 · 代码量: ~200 行

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前置知识

• 需要完成: s08 [Tool 抽象]

你将学到

• FileRead 工具：带行号、可分页读取文件
• FileWrite 工具：自动建目录、安全写入
• 路径安全校验——防止目录穿越
• 为什么文件操作需要成为"一等公民"工具而不是用 bash 代替

问题场景

仅靠 bash 读写文件，模型容易写出冗长、易错的 shell；且难以统一做路径校验与输出格式。 我们需要一等公民的文件工具：读要利于「按行引用」，写要安全、可重复。

矛盾点：既要方便模型理解（行号、元信息），又要在多租户/沙箱思路下禁止目录穿越。

设计决策

FileRead：带行号、可分页

• 输出包含行号，便于后续 file_edit 精确定位。
• 支持 offset / limit，避免一次把巨文件塞进上下文。
• 区分「文件不存在」「路径是目录」等错误，返回 is_error，便于模型自纠。

FileWrite：自动建目录、明确语义

• mkdir -p 等价行为：父目录不存在则递归创建。
• 覆盖写与新建用返回文案区分（如「已覆盖」「已创建」），方便日志与人类阅读。

路径安全：防目录穿越

解析路径后要求落在 cwd 之下（resolve 后以 cwd 为前缀校验），拒绝 ../ 等逃逸。

实现要点

路径校验

function validatePath(filePath: string, cwd: string): string | null {
  const resolved = path.resolve(cwd, filePath);
  if (!resolved.startsWith(cwd)) {
    return "路径越权：不允许访问工作目录之外的文件";
  }
  return null;
}

先校验再 stat / 读写，避免把非法路径泄露进文件系统错误信息。

FileRead 流水线

1. path.resolve(cwd, filePath)，再检查存在性与「不是目录」。
2. readFileSync(..., "utf-8")，split("\n") 得到全部行。
3. offset 为 1-based 时，内部转成从 0 开始的切片下标；limit 存在则 slice(offset, offset + limit)。
4. addLineNumbers：根据总行数决定左侧行号宽度，输出 行号|内容 形式。
5. 首行元信息：[绝对或解析路径] N lines total，再接编号正文。

FileWrite 流水线

1. 同样先 validatePath。
2. path.dirname(resolved) → mkdirSync(dir, { recursive: true })。
3. 记录目标是否已存在，再 writeFileSync，返回「已创建 / 已覆盖」与行数统计。

运行验证

cd agents/s09-file-tools
npm install
cp .env.example .env
npm run dev "请读取 package.json 的前 20 行并总结 name 字段"

可再试：在工作区外路径写入，应得到越权错误信息。

对照 Claude Code

能力	教学版 (s09)	Claude Code
文本读取	行号 + offset/limit	同上，并强化大文件策略
写入	递归建目录、覆盖写	另含 diff 预览、undo 快照、权限流
二进制 / 媒体	未专门处理	FileReadTool 等对图片 base64、PDF、二进制检测

我们刻意保持读写在纯文本路径上简单可靠；生产版再叠预览、权限与多媒体。

深入思考

1. startsWith(cwd) 的漏洞：在 Windows 大小写、尾部分隔符或符号链接下，resolve 结果可能仍「看起来」在 cwd 外或内；生产环境应对 cwd 与 resolved 做同一套规范化（如 realpath）再比较。
2. 为什么默认 utf-8？ 与模型交互以文本为主；二进制若误读会产生乱码并污染上下文，不如明确拒绝或走专用工具。
3. 读工具标 isReadOnly: true：为 s12 只读模式与权限分层做准备，搜索类工具同理。
4. 错误用 is_error: true 返回：与 s05 消息管理衔接——模型可把失败当作下一轮修正的输入，而不是静默成功。

练习

1. 为 file_read 增加可选 encoding 参数（默认 utf-8），并文档化失败行为。
2. 在写入前检查目标路径是否已存在且为目录，返回明确错误。
3. 对照 Claude Code FileReadTool / FileWriteTool，列出三项「下一阶段可加的」生产特性（如快照、diff、大小上限），不必实现。
4. 手写两个路径用例：foo/../../../etc/passwd 与 cwd 内正常相对路径，说明校验分别应怎样表现。

下一课预告

file_write 改一行代码需要重写整个文件，浪费 token。下一课 s10 编辑工具 将实现精确的局部替换——只发变更的 delta。