在這一節中，我們來學習如何使用程序來實現一棵文件樹。在上一節中，我們了解到使用文件樹的方式來整合計算機中所有的資源，而這一棵文件樹則是一棵多叉樹。也就是說，樹上的每一個節點都可能有多個子節點。

而這樣的一棵多叉樹在計算機中來實現是較為復雜的，使用起來也不方便。例如我們想要為節點1增加一個子節點2，之后再為節點1增加一個子節點3，之后再為節點1增加一個子節點4。整個過程如下圖：

由于這是一棵多叉樹，因此節點1可能具有多個子節點。這樣一來，在為節點1分配內存時，我們就無法確定的為其分配指定大小，由于樹型結構的特點，我們需要使用一個指針變量用于指向其一個子節點，而如果其具有2個子節點，則需要2個指針變量，如果其具有3個子節點，則需要3個指針變量。

于是對于多叉樹來說，當一個節點增加一個子節點時，當前節點也需要發生變化，也就是需要重新申請一個較大的內存空間用于存放更多的指針變量。同樣的，當一個節點的子節點被刪除時，也需要重新申請內存，釋放多余的指針變量。這對于編程實現多叉樹來說，是很復雜的，也是低效的。因此我們有必要尋找一種簡潔的辦法來處理多叉樹的實現問題。

我們知道，使用計算機編程來實現一個二叉樹是非常簡單的，每一個節點除了實際數據區域外只需要額外兩個指針用于存放其左孩子節點和右孩子節點即可，而且其內存申請和釋放都很簡潔。二叉樹就是每一個節點的子節點最多不能超過2個節點，如下圖則是一個二叉樹：

為了解決多叉樹的問題，我們自然想到是否能將一個多叉樹轉化為一個二叉樹，并使用計算機程序來實現呢？答案是肯定的！其實，每一棵多叉樹都可以轉化為一個等價的二叉樹。進而可以將一個具有多個多叉樹的森林轉化為一個與之等價的二叉樹。

具體轉化的過程是這樣的：我們可以定義一個二叉樹的節點，并定義兩個指針變量，這兩個指針變量分別為指向其“子節點”（child）和其“兄弟節點”（sibling），也就是說，一個二叉樹的兩個叉，左側表示其孩子，而右側表示其兄弟。于是我們就可以將一個多叉樹轉化一個二叉樹，具體轉化過程如下：

上圖中的多叉樹和二叉樹是等價的，這兩棵樹所表示的內容完全一致，只是在結構上不同而已。也就是說這棵多叉樹可以轉化為二叉樹，二叉樹也可以轉化為多叉樹，本質上講它們二者是可以相互轉化的，而沒有任何的不同。

對于這棵二叉樹來講，其“左叉”表示其孩子節點，而“右叉”表示其兄弟節點。而二叉樹在計算機程序中是比較容易實現的。接下來我們就定義這樣一棵二叉樹，用于表示其原有的多叉樹：

typedef struct vfs_node_s
{
  struct vfs_node_s *child;
  struct vfs_node_s *sibling;
  char name[200];
} vfs_node_s;

我們簡單的定義name屬性為表示這個節點的數據內容，而左叉child為其子節點，而右叉sibling為其兄弟節點。然后實現兩函數用于初始化和銷毀這個虛擬文件樹：

int vfs_init(void)
{
  vfs = malloc(sizeof(vfs_s));
  vfs- >root = malloc(sizeof(vfs_node_s));
  strncpy(vfs- >root- >name, "/", NODE_NAME_SIZE);
  vfs- >root- >child = NULL;
  vfs- >root- >sibling = NULL;


  return 0;
}


int vfs_destory(void)
{
  vfs_destory_r(&vfs- >root);
  free(vfs);
  return 0;
}

完成初始化和銷毀虛擬文件樹之后我們再來實現對任意節點進行的插入和刪除操作，也就是說針對虛擬文件樹，我們在指定位置插入一個新的節點：

int vfs_insert_node(char *path, file_operations_s ops)
{
  if (path[0] != '/')
  {
    return -1;
  }
  //插入子節點，調用遞歸函數
  int ret = vfs_insert_node_r(&vfs- >root- >child, &path[1], ops);
  return ret;
}


int vfs_insert_node_r(vfs_node_s **node, char *abs_path, file_operations_s ops)
{
  if (node == NULL)
  {
    return -1;
  }
  if (abs_path == NULL)
  {
    return -1;
  }
  if (abs_path[0] == 0)
  {
    return -1;
  }
  char node_name[NODE_NAME_SIZE] = {0};
  //找到虛擬文件樹上的指定路徑
  char *p = abs_path;
  for (int i = 0; *p != '/' && *p != 0 && i < NODE_NAME_SIZE; i++)
  {
    node_name[i] = *p++;
  }
  if (*p == '/' && *p != 0)
  {
    p++;
  }
  //查找其所有兄弟節點
  while (*node != NULL)
  {
    //找到兄弟節點
    if (strcmp((*node)- >name, node_name) == 0)
    {
      //遞歸執行其子節點插入操作
      return vfs_insert_node_r(&(*node)- >child, p, ops);
    }
    node = &(*node)- >sibling;
  }


  //最后生成一個新節點
  vfs_node_s *node_new = malloc(sizeof(vfs_node_s));
  strncpy(node_new- >name, node_name, NODE_NAME_SIZE);
  node_new- >child = NULL;
  node_new- >sibling = NULL;
  *node = node_new;
  //將新節點插入
  if (*p != 0)
  {
    return vfs_insert_node_r(&node_new- >child, p, ops);
  }
  return 0;
}

這樣，我們就完成了二叉樹的創建、銷毀與插入功能，當然還應該實現針對指定節點的刪除功能，這里我們不再給出具體實現代碼，請讀者自行完成。這樣的二叉樹就可以完整的表示我們計算機中的虛擬文件系統（根節點是虛擬節點，并非是實際存在的，Linux系統中的根節點是實際的硬盤分區，因此Linux的文件系統不是虛擬文件系統）。

此后我們就可以用這一棵二叉樹來表示計算機中的所有資源了，具體方式則是將資源抽象成一個文件，掛載到文件系統中，成為文件系統中的一個節點，這樣就可以方便用戶管理和使用這些資源了。