git基础概念和基础命令

发表于 |

下面的一些 git 命令，在使用时常常不知所以，容易混淆，其实原因是对 git 的机制并不了解，因此在本文中介绍相关。

  1. reset hard/soft/mixed

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    $ git reset --hard
    $ git reset --mixed
    $ git reset --soft

  2. fetch/pull

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    $ git fetch
    $ git pull

  3. reset/revert

  4. diff cached/HEAD

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    $ git diff --cached
    $ git diff --staged
    $ git diff HEAD
    $ git diff HEAD~1
    $ git diff HEAD^

  5. rev-list/log

基本概念图

Git的工作区域

注意，图中的 Stage 和 Index 是同一个东西。

下图中，最后一个diff应该为diff --cached

注意，Git 中的 branch 实际上可以看做是一些列 commit 的集合。commit 是按照 repo 全局的，这可以最大程度实现复用。

HEAD实际上是指向当前分支的指针。观察.git/HEAD，可以发现

1
ref: refs/heads/master

接着打开.git/refs/heads/master，可以发现

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fc30ecc0525b71b0f6bf1ce20fe793aa731ae66c

执行git log，可以发现存在指向性关系HEAD -> master -> fc30ecc

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git log
commit fc30ecc0525b71b0f6bf1ce20fe793aa731ae66c (HEAD -> master)

容易想到切换分支指令git checkout就是通过改变HEAD来实现的。

指针算术

HEAD^1和HEAD~1的区别

基础配置

使用vim

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git config --global core.editor vim

支持多个SshKey

在一台机器上使用多个SSH Key

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ssh-agent bash -c 'ssh-add ~/.ssh/id_rsa_xxx; git clone git@github.com:yyy.git'

在提交的时候，需要署名为自己，此时需要

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git config user.name xxx
git config user.email xxx@yyy.com

如果之前提交过了，需要

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git commit --amend --author "xxx <xxx@yyy.com>"

状态检查命令

git log

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git log remotename/branchname

介绍几个比较舒服的 git log

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git log --pretty=format:"%C(auto)%ad %h %<(10,trunc)%C(dim white)%an %C(auto)%d %s"

git status

git rev-list

基础功能是按照 chronological 倒序列出 commit。【Q】这里的 chronological 指的是 commit 时间，还是链接之间的关系呢？

git rev-parse

git show

git diff

介绍

比较两个分支的文件

1
git diff commit1 commit2 -- path/to/file

结果如下所示，我们比较的是 a 和 b 两个 commit 中的文件 a。其中左边分支的内容是2，右边分支的内容是1。可以看到，左边有右边没有的是-，右边有左边没有的是+。站在右边的角度，-相当于自己删除了什么，+相当于自己增加了什么

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$ git diff  3fea159f  a02cad -- a
diff --git a/a b/a
index 0cfbf08..d00491f 100644
--- a/a
+++ b/a
@@ -1 +1 @@
-2
+1

实验：有关diff

我们进行如下操作：

  1. init仓库，新建文件1.txt
  2. 变更1.txt的内容为2，并add+commit
  3. 变更1.txt的内容为3，并add，不commit
  4. 变更1.txt的内容为4，不做任何操作

下面进行检查：

  1. git diff --cached
    比较Index和HEAD

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    $ git diff --cached
    diff --git a/1.txt b/1.txt
    index d8263ee..e440e5c 100644
    --- a/1.txt
    +++ b/1.txt
    @@ -1 +1 @@
    -2
    \ No newline at end of file
    +3
    \ No newline at end of file

  2. git diff
    比较working directory和Index

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    $ git diff
    diff --git a/1.txt b/1.txt
    index e440e5c..bf0d87a 100644
    --- a/1.txt
    +++ b/1.txt
    @@ -1 +1 @@
    -3
    \ No newline at end of file
    +4
    \ No newline at end of file

  3. git diff HEAD
    比较working directory和HEAD

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    $ git diff HEAD
    diff --git a/1.txt b/1.txt
    index d8263ee..bf0d87a 100644
    --- a/1.txt
    +++ b/1.txt
    @@ -1 +1 @@
    -2
    \ No newline at end of file
    +4
    \ No newline at end of file

  4. git diff HEAD --cached
    比较Index和HEAD

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    $ git diff HEAD --cached
    diff --git a/1.txt b/1.txt
    index d8263ee..e440e5c 100644
    --- a/1.txt
    +++ b/1.txt
    @@ -1 +1 @@
    -2
    \ No newline at end of file
    +3
    \ No newline at end of file

  5. git diff/apply
    将HEAD到working的修改输出到patch文件。然后我们回退到HEAD并apply发现会恢复到working中的结果。当然，reset会导致Index区被清空？

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    $ git diff HEAD > patch
    $ git reset --hard
    $ git apply patch

    那么我们是否可以用HEAD到working，发现会报错

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    $ git diff HEAD > patch
    $ git reset --mixed
    $ git apply patch
    error: patch failed: 1.txt:1
    error: 1.txt: patch does not apply

checkout相关

切换分支使用git checkout指令。加上-b参数可以基于当前分支创建新分支并切换，相当于整合了git branch命令。
checkout 的指令和 reset 指令有些类似
我们还可以指定某个文件进行checkout，其中-q表示quiet。

1
git checkout [-q] [<commit id>] [--] <paths>

如果我们需要把Index/Stage里面的东西checkout到工作目录中，可以

1
git checkout-index -a -f

其中-a表示全部文件，-f表示会强制覆盖已存在的文件。可以看出git对所有涉及变动本地目录的操作都很谨慎。

加上-- <path>就可以checkout单个的文件。需要注意的是，现在checkout就可以直接从Stage/Index检出单个文件了。

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git checkout -- 1.txt

fetch相关

拉取所有分支信息

1
git fetch

拉取 upstream/master

1
git fetch upstream master

rebase相关

见专门文章。

merge相关

git merge 用法

我们可以指定不同的 merge 策略，如下面使用 recursive 策略合并。

1
git merge origin/master -s recursive

我们还可以指定不同的diff-algorithm，如下面使用patience策略就能够产生更加优雅的合并结果，例如更好地匹配大括号。

1
git merge origin/master -X diff-algorithm=patience

Merge 的策略

Git使用的是三路合并，分别是要合并的两方a和b，和这两方的共同祖先c。通过和共同祖先比较，能够自动解决一些冲突，原因如下：

  1. 假如a对c中的某个文件1.txt进行了修改，而b没有。如果直接合并a和b，我们并不知道是否该采用这个修改；
  2. 但如果我们参照c去合并a和b，就可以发现b对c上的1.txt并没有修改，所以应该接受a对1.txt的修改。

Recursive

Recursive是默认策略，这种策略只能同时合并两个分支，如果需要同时合并多个分支，就需要反复进行两两合并。这里反复有点奇怪，难道不是n-1次么？接着往下看。
显而易见，在合并时，我们序号回溯两个分支A和B的共同祖先，从而确定解决冲突的起点。但在Git中，两个分支可能存在有多个共同祖先，即Criss-Cross现象。我们考虑下面的操作方式：

  1. 在master上提交c0
  2. 在master上checkout出分支feature1，并在feature1上提交c1
  3. 在master上提交c2
  4. 在master上checkout出分支feature2
  5. 在feature2上merge分支feature1，产生提交c3
    此时feature2(指向c3)的祖先是master(指向c2)和feature1(指向c1)
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git init

echo c0 > a
git add a
git commit -m"c0"

git checkout -b feature1 master
echo c1 > a
git add a
git commit -m"c1"

git checkout master
echo c2 > a
git add a
git commit -m"c2"

git checkout -b feature2 master
git merge feature1
git add a # resolve conflict
git commit # c3

git log 查看一下

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$ git log
commit 26efcbcb040f5ccf1e72f61e37183cdc94274faa (HEAD -> feature2)
Merge: 697ff75(c2 aka master) 55641ac(c1 aka feature1)
Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
Date:   Thu Oct 20 22:56:35 2022 +0800

    c3

commit 697ff7593dbdd08d275a2235279008c4c985ba70 (master)
Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
Date:   Thu Oct 20 22:55:36 2022 +0800

    c2

commit 55641ac983def5857b1838912c772c3c68bf56f7 (feature1)
Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
Date:   Thu Oct 20 22:55:36 2022 +0800

    c1

commit ce3e66776e8f58cb9b76a2073eed2ab1a4416ad9
Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
Date:   Thu Oct 20 22:55:36 2022 +0800

    c0

接着

  1. 在 master 上提交 c4
  2. 将 feature1 合并到 master，产生提交 c5
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git checkout master
echo c4 > a
git add a
git commit -m"c4"

git merge feature1
echo c5 > a
git add a
git commit # c5

最后一个动作会导致Criss-Cross现象。我们来分析一下合并之后的情况：

  1. feature1目前指向c1，c1的祖先是c0。
  2. feature2目前指向c3，它的祖先是c2和c1。
  3. master目前指向c5，它的祖先是c4和c1。由于c4的祖先是c2，所以feature2和master有两个共同祖先c1和c2。

我们可以看到git merge-base --all的输出是两行

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git merge-base --all feature2 master
55641ac983def5857b1838912c772c3c68bf56f7
697ff7593dbdd08d275a2235279008c4c985ba70

$ git show 55641ac983def5857b1838912c772c3c68bf56f7
commit 55641ac983def5857b1838912c772c3c68bf56f7 (feature1)
Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
Date:   Thu Oct 20 22:55:36 2022 +0800

    c1

diff --git a/a b/a
index 3df4201..3c13c8f 100644
Binary files a/a and b/a differ

$ git show 697ff7593dbdd08d275a2235279008c4c985ba70
commit 697ff7593dbdd08d275a2235279008c4c985ba70
Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
Date:   Thu Oct 20 22:55:36 2022 +0800

    c2

diff --git a/a b/a
index 3df4201..2d67d4f 100644
Binary files a/a and b/a differ

git log graph 会更清楚

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*   cb41364 (HEAD -> master) Merge branch 'feature1'
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* | 12f6057 c4
| | * 26efcbc (feature2) c3
| |/|
|/|/
| * 55641ac (feature1) c1
* | 697ff75 c2
|/
* ce3e667 c0

下面，我们尝试合并master和feature2。Recursive策略是，首先合并master和feature2的共同祖先，即c1和c2，得到一个虚拟祖先，然后在进行合并。

Resolve

Resolve 策略是 Recursive 出现之前旧的合并策略。

Ours 和 Theirs

需要注意，此时的 checkout 只用来解决已有冲突的文件。如果某文件已经被 auto merged 了，那么 checkout theirs 或者 ours 就会失去“作用”。
以我遇到过的这个例子作为说明：components/resolved_ts这个目录因为冲突太小已经被自动合并了，所以git checkout --theirs实际就没有一个 theirs。

Octopus

这个策略能够同时合并多个分支，但是如果出现需要手工解决的冲突，就会失败。

Merge 的 diff-algorithm

Merge 策略一般有Squash Merge、Merge Commit 和 Rebase Merge：

  1. Squash Merge 将所有的 commit 压缩成一个 commit 提交。
  2. Merge Commit 会创建一个 commit，带上自己分支所有的 commit 进入 master。
  3. Rebase Merge 相当于自动地帮你把自己分支的 commit 一个一个提交到 master 上。

如下所示，Squash Merge 之后，会丢失自己分支上每一行的 git blame 信息。

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mkdir learn_git
pushd learn_git

git init
echo 1 > a
git add a
git commit -m"1"

git checkout -b derived
git checkout master

echo 2 > a
git add a
GIT_COMMITTER_NAME="u2" GIT_COMMITTER_EMAIL="u2@a.com" git commit -m"2" --author="u2 <u2@a.com>"

echo "2\n3" > a
git add a
GIT_COMMITTER_NAME="u3" GIT_COMMITTER_EMAIL="u3@a.com" git commit -m"3" --author="u3 <u3@a.com>"

git checkout derived

git merge --squash master

git commit

git checkout derived
git blame a
git checkout master
git blame a

Fast Forward

此外，Merge Commit 还有 ff 和 no ff 的策略。具体来说就是当自己的分支比 Master 要新的时候，是否创建一个 Commit。如下所示，使用 no ff 策略会产生一个空的 Merge commit，你从中diff 不出来任何内容，但事实上 ab0d86ddb766b5e564b0b8eff18a4a81b1334954 相比上次的 HEAD 是有变更的。

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calvin@CalvinPC learn_git % git log
commit ab0d86ddb766b5e564b0b8eff18a4a81b1334954 (HEAD -> derived)
Merge: 2a5c78c 90b3d50
Author: CalvinNeo <calvinneo1995@gmail.com>
Date:   Fri Sep 30 11:18:09 2022 +0800

    Merge branch 'master' into derived

commit 2a5c78cbd5151c3d9d87643a5633cb9cfac4f29f
Author: CalvinNeo <calvinneo1995@gmail.com>
Date:   Fri Sep 30 11:11:35 2022 +0800

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commit 90b3d50440900a18845d239d53b6247d5e02082d (master)
Author: u3 <u3@a.com>
Date:   Fri Sep 30 11:11:35 2022 +0800

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commit a10189c06c285784fdafee1d0acfcfaf393e2fbe
Author: u2 <u2@a.com>
Date:   Fri Sep 30 11:11:35 2022 +0800

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如何判断可以 Fast Forward 合并呢？一个 idea 是

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A=$(git rev-parse --verify A)
if test "$A" = "$(git merge-base A B)"
then
    ... A is an ancestor of B ...
fi

git merge-base

在先前我们已经了解了部分 merge-base 命令的使用。

fork-point

根据介绍，假如我们从origin/master分支位于 b0 时 fork 了一个 topic 分支出来，但随后 b0 又被 rebase 掉了，这个命令能够方便这种情况。

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         o---B2
        /
---o---o---B1--o---o---o---B (origin/master)
    \
     B0
      \
       D0---D1---D (topic)

我们会遇到什么问题呢？因为 b0 被干掉了，所以下面的命令会返回一个更早的 commit

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git merge-base origin/master topic

通过

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$ fork_point=$(git merge-base --fork-point origin/master topic)
$ git rebase --onto origin/master $fork_point topic

可以在 B 上面重新 rebase

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         o---B2
        /
---o---o---B1--o---o---o---B (origin/master)
    \                   \
     B0                  D0'--D1'--D' (topic - updated)
      \
       D0---D1---D (topic - old)

在 merge 的时候是否可以切换分支？

reset相关

git reset命令修改branch，即指向最新commit的指针HEAD，并不修改任何commit。reset可以带有三个参数：

  1. --hard参数会改变HEAD、index(stage)和working directory
  2. --mixed参数会改变HEAD、index(stage)
  3. --soft参数只会改变HEAD

常见用法

  1. 我有一个文件被git add了，现在我想要从staging里面移出这个修改，怎么做？
    下面这个操作能够将它移出staging

    1
    git reset --mixed file

    注意，我们通常喜欢使用git rm --cached，但是他未必是万精油，例如你可能遇到这个错误

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    error: the following file has staged content different from both the
    file and the HEAD:

  2. 现在我想在working dir中也取消这个修改，怎么做？
    git reset --hard似乎不能对单个文件使用。
    这里可以

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    git checkout file

实验：有关reset

Step 1

本实验说明soft reset不会改变working directory。

  1. 首先我们在空目录执行

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    git init

  2. 我们创建a.txt，并且填写其内容为1

  3. 我们执行

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    git add .
    git commit -m"a=1"
    git log

    得到输出

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    commit 6bd3de7a2b1637dcb686f72af415c5d48f4d5dc2 (HEAD -> master)
    Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
    Date:   Fri Oct 30 22:46:37 2020 +0800

        a=1

  4. 修改a.txt的内容为2

  5. 执行

    1
    git reset --soft

  6. 查看a.txt的内容为2
    这说明a.txt没有被reset掉

Step 2

本实验说明soft reset不会改变index

  1. 此时，a.txt的内容仍然为2

  2. 执行

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    git diff --cached a.txt

    可以看到，a.txt已经被提交到了index里面

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    diff --git a/a.txt b/a.txt
    index 56a6051..d8263ee 100644
    --- a/a.txt
    +++ b/a.txt
    @@ -1 +1 @@
    -1
    \ No newline at end of file
    +2
    \ No newline at end of file

  3. 执行

    1
    git reset --soft

  4. 检查a.txt的内容仍然为2

Step 3

本实验说明soft reset能改变Repo

  1. 此时a.txt的内容仍然为2，执行

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    git commit -m"a=2"

  2. 检查git log
    可以看到，a=2已经进入了Repo

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    commit c0a4d93cb05eb39e149ff50d9b7e54257a51234b (HEAD -> master)
    Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
    Date:   Fri Oct 30 23:03:53 2020 +0800

        a=2

    commit 6bd3de7a2b1637dcb686f72af415c5d48f4d5dc2
    Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
    Date:   Fri Oct 30 22:46:37 2020 +0800

        a=1

  3. 执行
    HEAD~1表示HEAD向前一个版本。

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    git reset --soft HEAD~1

  4. 检查git log
    发现a=2的提交被回退了

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    commit 6bd3de7a2b1637dcb686f72af415c5d48f4d5dc2 (HEAD -> master)
    Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
    Date:   Fri Oct 30 22:46:37 2020 +0800

        a=1

  5. 检查a.txt
    发现内容还是2，没有变。说明即使回退了Repo，也不会改变工作区。

  6. 执行

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    git checkout

  7. 检查a.txt
    发现值内容还是2，这个和图2似乎有矛盾。其实应该要加一个-f

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    git checkout -f

bisect相关

实验：有关bisect

Linux内核易于维护的一个原因就是因为Linus要求每一个commit只做一件事，所以他能够通过git bisect快速地二分出错误的提交。

执行下面语句，得到10个提交

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git init
for i in {1..10}
do
    echo "print '$i'" > p.py && git add . && git commit -m"p $i"
done

我们的目标是找到第一个打印出大于等于5的错误提交。
我们写一个predicate脚本

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# test.sh
printed=$(python p.py)
if [ $printed -lt 5 ]; then
        exit 0; # good
else
        exit 1; # bad
fi

执行下面语句，自动查找到第一个故障提交

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git bisect start
git status
git bisect bad HEAD
git bisect good HEAD~9

下面执行git bisect run，可以得到以下输出

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$ git bisect run ./test.sh
running ./test.sh
Bisecting: 1 revision left to test after this (roughly 1 step)
[552b511a6d14f48a258338527fb6532a6852d1c2] p 3
running ./test.sh
Bisecting: 0 revisions left to test after this (roughly 0 steps)
[53c92c7bd287ae1cc06a0ff1eeb57f6bb9525424] p 4
running ./test.sh
6254d17800fc63757fd6b478e80db23480aec6f7 is the first bad commit
commit 6254d17800fc63757fd6b478e80db23480aec6f7
Author: Calvin Neo <calvinneo1995@gmail.com>
Date:   Mon Nov 9 22:56:36 2020 +0800

    p 5

:100644 100644 06cfe93d366cdbd541402affbcbf2305c1d7409b a6b723841de0d34ba0a7d30e7ba3b16ff48ad8e4 M      p.py
bisect run success

需要注意，如果某个分支不能被test，应当使用git bisect skip来跳过，或者在bash脚本里面返回125

实验：如果涉及merge呢

其实我们还是在一条线上bisect

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echo 1 > a
echo 2 > b
git init
git add .
git commit -m"lca"

git checkout -b changea
echo 2 > a
git add .
git commit -m"a"

echo 3 > a
git add .
git commit -m"b"

git checkout master

git checkout -b changeb

echo 2 > b
git add .
git commit -m"c"

echo 3 > b
git add .
git commit -m"d"

git merge changea

Pull Request相关

基础

  1. Fork项目A到自己的Repo，并Clone自己的Repo到本地

  2. 在本地设置项目A为一个叫upstream的remote，并且fetch

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    git remote add upstream A
    git fetch upstream

  3. 从项目A中创建一个新分支
    非常不推荐在本地的master上修改，这样的坏处是没有办法及时同步远程分支到本地的master。
    类似从origin远程分支的方案

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    git checkout -b issueXXXX upstream/master

  4. 修改

将某个分支和upstream同步

这个通常发生在我们的开发分支me在修改过程中，我们的PR对象upstream/master也在修改。在PR之前，我们可能需要解决冲突。
此时，可以先获取upstream/master到本地

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git fetch upstream
git checkout master
git merge upstream/master

然后将me基于master做rebase

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git checkout me
git rebase master

修改PR

  1. stash多个commit
  2. git commit –amend

取消某个历史提交

git revert

将某个分支中的某几个提交应用到另一个分支上

git cherry-pick

git submodule

best practice

从 upstream 拉取 submodule

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git submodule update --init --recursive

更新 submodule 到 upstream

下面的操作表示将 submodule 更新到 upstream/new_commit 版本。

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pushd contrib/xxx
git fetch upstream new_commit
git checkout upstream/new_commit
popd
git add contrib/xxx
git commit

替换 submodule 的 repo

有的时候，我们需要将某个依赖的组件更改为自己的版本。此时可以尝试

  1. 更新.gitsubmodule中对应 submodule
    注意，可能还需要修改对应的 branch
  2. 更新.git/config中对应 submodule
  3. 执行git submodule sync

注意，如果需要修改远程分支的，那么下面的这个目录也要提交，虽然看起来是空的，但它涉及.git/modules/contrib/yyy的一个 commit id。

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$ git status
On branch xxx
Your branch is up-to-date with 'origin/xxx'.
Changes not staged for commit:
  (use "git add <file>..." to update what will be committed)
  (use "git checkout -- <file>..." to discard changes in working directory)

        modified:   contrib/yyy (new commits)

git am

我们知道，Linux 社区不是用 Github 而是基于邮件来协作的。这是如何实现的呢？就是这命令。

git clean

有的时候我们需要checkout，但是提示有untraced files。可以通过下面的命令删除掉

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git clean -xdf

复杂场景

cherry-pick 多个 commit

  • 【1】基于 tikv/master(位于 commitA) checkout 了一个分支 branchA，做了一些修改
  • 【2】其他 contributor merge 了一些 PR，tikv/master 更新到了 commitB
  • 【3】基于 tikv/master(位于 commitB) checkout 了另一个分支 branchB，然后重复下面的操作：
    • 【3a】往 branchB 中添加一些我的代码
    • 【3b】branchB merge tikv/master
  • 【4】于是现在 branchB 和 tikv/master 的 merge-base 是 commitBN 了

现在希望将 branchB 相对于 commitBN 的 diff(也就是 3a 中添加的所有代码)应用到 branchA 上，然后有几个方案：

  1. merge/rebase 发现存在一堆和 3a 不相关的冲突，根本无法操作
  2. git cherry-pick 一系列修改，但因为中间夹杂了很多 3b 操作，导致需要 cp 好多次
  3. git diff + git apply，但会报错

常见错误

unexpected disconnect while reading sideband packet
如下的错误基本上是SSH的问题，直接 git remote add 一个SSH方式而不是HTTPS方式的仓库即可。

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error: RPC failed; curl 92 HTTP/2 stream 0 was not closed cleanly: CANCEL (err 8)
send-pack: unexpected disconnect while reading sideband packet
fatal: the remote end hung up unexpectedly
Everything up-to-date

ERROR: You’re using an RSA key with SHA-1, which is no longer allowed. Please use a newer client or a different key type.
Please see https://github.blog/2021-09-01-improving-git-protocol-security-github/ for more information.

老版本的git会有这样的问题，需要用下面的方式生成一个新key

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ssh-keygen -t ecdsa -b 521 -C "your_email@example.com"

然后借助ssh-agent

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ssh-agent bash -c 'ssh-add ~/.ssh/id_ecdsa; git push'

Reference

  1. https://git-scm.com/book/zh/v2/Git-%E5%B7%A5%E5%85%B7-%E9%AB%98%E7%BA%A7%E5%90%88%E5%B9%B6
  2. https://morningspace.github.io/tech/git-merge-stories-2/
  3. https://blog.walterlv.com/post/git-merge-strategy.html#resolve
  4. https://aaronflower.github.io/essays/github-fork-pull-workflow.html
    简介如何创建PR