C#レコードクラスで作るファイルパス管理のサンプルコード

public record class FileSystemPath
{
    public string Path { get; }
    private static readonly char[] InvalidChars = { '"', '<', '>', '|', '\0' };
    public FileSystemPath(string path)
    {
        if (string.IsNullOrWhiteSpace(path))
        {
            throw new ArgumentException("パスが空白または null です。", nameof(path));
        }
        // 無効な文字チェック
        if (path.IndexOfAny(InvalidChars) >= 0)
        {
            throw new ArgumentException($"パスに無効な文字が含まれています。{path}", nameof(path));
        }

        Path = path;
    }
    public override string ToString() => Path;

    // 親ディレクトリを取得
    public FileSystemPath GetDirectory()
    {
        string? dir = System.IO.Path.GetDirectoryName(this.Path);
        if (string.IsNullOrEmpty(dir))
        {
            throw new InvalidOperationException("親ディレクトリが取得できません。");
        }

        return new FileSystemPath(dir);
    }
    // ルートディレクトリか？
    public bool IsRoot()
    {
        return string.Equals(
            System.IO.Path.GetFullPath(this.Path),
            System.IO.Path.GetPathRoot(this.Path),
            StringComparison.OrdinalIgnoreCase
        );
    }
    // 拡張子を取得
    public string GetExtension() => System.IO.Path.GetExtension(this.Path);
    // ファイル名を取得
    public string GetFileName() => System.IO.Path.GetFileName(this.Path);
    // 拡張子抜きファイル名を取得
    public string GetBaseName() => System.IO.Path.GetFileNameWithoutExtension(this.Path);
    // ルートディレクトリを取得
    public FileSystemPath GetRoot()
    {
        string rootStr = System.IO.Path.GetPathRoot(this.Path) ?? "";

        return new FileSystemPath(rootStr);
    }

    /*
    // 絶対パスを取得 (文字列操作ではなく、実行環境依存)
    public string GetFullPath() => System.IO.Path.GetFullPath(this.Path);
    */

    // 拡張子があるか？
    public bool HasExtension() => System.IO.Path.HasExtension(this.Path);

    // ルートが含まれているか？
    public bool IsPathRooted() => System.IO.Path.IsPathRooted(this.Path);

    // 連結
    public FileSystemPath Combine(FileSystemPath path)
    {
        string result = System.IO.Path.Combine(this.Path, path.Path);
        return new FileSystemPath(result);
    }
    // 拡張子を追加
    public FileSystemPath WithExtension(string ext)
    {
        if (string.IsNullOrWhiteSpace(ext))
        {
            throw new ArgumentException("拡張子が空です", nameof(ext));
        }

        // 拡張子先頭にドットがなければ追加
        if (!ext.StartsWith("."))
        {
            ext = "." + ext;
        }
        string newPath = (this.ToString() + ext);
        return new FileSystemPath(newPath);
    }
    // 拡張子の置換
    public FileSystemPath ChangeExtension(string newExt)
    {
        if (string.IsNullOrWhiteSpace(newExt))
        {
            throw new ArgumentException("拡張子が空です", nameof(newExt));
        }

        // 拡張子先頭にドットがなければ追加
        if (!newExt.StartsWith("."))
        {
            newExt = "." + newExt;
        }

        string newPath = System.IO.Path.ChangeExtension(this.ToString(), newExt);
        return new FileSystemPath(newPath);
    } 
    // 相対パスを取得
    public FileSystemPath GetRelativePath(FileSystemPath basePath)
    {
        if (basePath is null)
            throw new ArgumentNullException(nameof(basePath));

        string relativePath = System.IO.Path.GetRelativePath(basePath.ToString(), this.ToString());
        return new FileSystemPath(relativePath);
    }   
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        try
        {
            var path = new FileSystemPath("");
        }
        catch (Exception e)
        {
            Console.WriteLine($"{e.Message}");
            // パスが空白または null です。 (Parameter 'path')
        }

        try
        {
            var path = new FileSystemPath("<>");
        }
        catch (Exception e)
        {
            Console.WriteLine($"{e.Message}");
            // パスに無効な文字が含まれています。<> (Parameter 'path')
        }

        string samplePath = @"F:/tmp/sample.txt";
        var path1 = new FileSystemPath(samplePath);
        var path2 = new FileSystemPath(samplePath);

        if (path1 == path2)
        {
            Console.WriteLine($"path1とpath2は同じ");
        }

        /*
            path1.Path = @"F:/"; // 変更できない
        */

        // ToString();
        Console.WriteLine($"{path1}");
        // F:/tmp/sample.txt

        path1 = new FileSystemPath(@"D:\hoge");
        if (path1.IsRoot() == true)
        {
            Console.WriteLine(@"{path1}はルートディレクトリ");
        }
        else
        {
            path1 = path1.GetDirectory();
            Console.WriteLine($"親ディレクトリ:{path1}");
            // 親ディレクトリ:D:\
        }

        path2 = new FileSystemPath(@"J:\qqq.txt");
        Console.WriteLine($"拡張子:{path2.GetExtension()}");
        // 拡張子:.txt
        Console.WriteLine($"ファイル名:{path2.GetFileName()}");
        // ファイル名:qqq.txt
        Console.WriteLine($"ファイル名:{path2.GetBaseName()}");
        // ファイル名:qqq
        Console.WriteLine($"ルートディレクトリ:{path2.GetRoot()}");
        // ルートディレクトリ:J:\

        var path3 = new FileSystemPath("abc.txt");
        /*
        Console.WriteLine($"絶対パス:{path3.GetFullPath()}");
        // 絶対パス:J:\csharp\console\FileSystemPath01\abc.txt
        */
        Console.WriteLine($"{path2}拡張子があるか?:{path2.HasExtension()}");
        // J:\qqq.txt拡張子があるか?:True
        Console.WriteLine($"{path2}ルートを含むか?:{path2.IsPathRooted()}");
        // J:\qqq.txtルートを含むか?:True

        var path4 = path1.Combine(path3);
        Console.WriteLine($"連結後:{path4}");
        // 連結後:D:\abc.txt

        var path5 = path4.WithExtension(".bak");
        Console.WriteLine($"拡張子追加:{path5}");
        // 拡張子追加:D:\abc.txt.bak

        var path6 = path4.ChangeExtension("log");
        Console.WriteLine($"拡張子置換:{path6}");
        // 拡張子置換:D:\abc.log

        var path7 = new FileSystemPath(@"D:\foo\bar\sample.txt");
        var path8 = new FileSystemPath(@"D:\foo");
        var path9 = path7.GetRelativePath(path8);
        Console.WriteLine($"相対パス:{path9}");
        // 相対パス:bar\sample.txt
    }
}