git尋根——^和~的區別

一. 引子

在git操作中，我們可以使用checkout命令檢出某個狀態下檔案，也可以使用reset命令重設到某個狀態，這裡所說的“某個狀態”其實對應的就是一個提交(commit).

我們可以把一個git倉庫想象成一棵樹，每個commit就是樹上的一個節點。家家都有一本自己的祖譜。祖譜記錄了一個家族的生命史，它不僅記錄著該家族的來源、遷徙的軌跡，還包羅了該家族生息、繁衍、婚姻、文化、族規、家約等曆史文化的全過程。類似的，每個git倉庫都有一本自己的祖譜，倉庫中commit ID的繁衍，HEAD指標的遷徙，分支的增加、更新，同樣的記錄著一個倉庫從無到有的點點滴滴。

在git中，我們其實可以通過^和~來定位某個具體的commit，而不用每次都去敲繁瑣的hash值。為了便於大家理解，先把結論放在前面：

1. “^”代表父提交,當一個提交有多個父提交時，可以通過在”^”後面跟上一個數字，表示第幾個父提交，”^”相當於”^1”.
2. ~<n>相當於連續的<n>個”^”.
3. checkout只會移動HEAD指標，reset會改變HEAD的引用值。

使用git log –graph 命令，可以查看自己倉庫的當前分支提交ID的樹狀圖，如所示。

使用git log –pretty=raw命令，可以查看commit之間的父子關係，如所示，需要注意的是最開始的commit是沒有父提交的。

二. 困惑

在使用git的過程中，你也許會有很多的困惑。

在使用reset或checkout命令的時候，需要一個<commit>參數，但是每次都輸入commit hash值是一件比較麻煩的事情。首先你得去查詢下日誌，然後再用鍵盤將前面幾位hash值輸入。有時候你一次還搞不定，突然開個小差，暗戀下女神，想一想基友，都容易把hash值遺忘或弄錯。腫麼辦？？？

又話說突然間，一堆帶有hash值的符號出現在生活中，HEAD^1~4，<commit>~3^2，我擦！這是TMD玩意兒？不懂啊，使用過程中，HEAD和引用各種亂竄，根本不聽從我的指揮，哎呀，媽呀！我成了git的奴隸，從此生活不再美好。腫麼辦？？？

不，生活還要繼續，要和git做朋友。做朋友當然先要摸清楚朋友的性情和脾氣咯，有了好友，生活才會充滿希望。

三. 解惑

古有“射人先射馬，擒賊先擒王”，今有“git倉庫順藤摸瓜”。既然commit形成的樹狀圖，表明了各個commit之間的關係，那麼我們也可以順著這棵樹去查詢commit的值。一般情況下，一個commit都會有一個父提交，那麼通過<commit>^這個運算式，就可以訪問到其父提交的ID值；使用<commit>~也可以達到同樣的功效哦。

我們知道每提交一次，HEAD就會自動移到版本庫中最近的一次提交。那麼HEAD^就代表了最近一次提交的父提交，HEAD~也是同樣的道理；但是如果你想當然的認為^和~的用法相同，那就錯了，其實它們的區別還是蠻大的。

四. 詳解

我們來通過一個具體的例子，來講解一下^和~的用法區別，同時在checkout或reset的過程中，看看HEAD和引用的變化。

查看HEAD和引用的值

我們可以通過命令來查看HEAD和引用的值，也可以通過當前倉庫下的.git目錄去訪問。當前分支為master時，我們查看HEAD的值，命令如下：

$ cat .git/HEAD ref: refs/heads/master

然後，我們可以查看master引用的值

$ cat .git/refs/heads/master3b0370b.......  # hash code

master分支上初始化，並提交一次 

在master分支上建立一個提交”c1”，產生commit ID 973c，這時候master引用指向973c，HEAD指向master引用。

$ git initInitialized empty Git repository$ echo c1 >> a$ git add a$ git commit[master (root-commit) 973c5dd] c1 1 files changed, 1 insertions(+), 0 deletions(-) create mode 100644 a$ git log --oneline 973c5dd c1

對應的圖如下所示：

基於master建立br1分支，並提交兩次

接下來在master分支基礎上建立分支”br1”，並在”br1”上提交”c2”，commit ID為1c73，這時候HEAD指向br1，br1引用指向”c2”對應提交1c73.

$ git checkout -b br1Switched to a new branch 'br1'$ echo c2 >> b$ git add b$ git commit[br1 1c7383c] c2 1 file changed, 1 insertion(+) create mode 100644 b$ git log --oneline1c7383c c2973c5dd c1

對應的圖如下所示：

在分支”br1”上，提交”c3”,commit ID為4927，此時HEAD指向br1，br1引用指向”c3”對應提交4927.

$ echo c3 >> b$ git commit -a -m "c3"[br1 4927c6c] c3 1 file changed, 1 insertion(+)$ git log --oneline4927c6c c31c7383c c2973c5dd c1

對應的圖如下所示：

　　

　

切換到master分支，基於master分支建立br2分支，並提交兩次

我們先切回到master分支，然後建立分支br2，先後提交”c4”和”c5”，對應的ID分別是”86ba”和”063f”，這時候HEAD指向br2，br2引用指向”c5”的對應提交063f.git 命令如下：

$ git chechout masterSwitched to branch 'master'$ git checkout -b br2Switched to a new branch 'br2'$ echo c4 >> c$ git add c$ git commit -m "c4"[br2 86ba564] c4 1 file changed, 1 insertion(+) create mode 100644 c$ git log --oneline86ba564 c4973c5dd c1$ echo c5 >> c$ git commit -a -m "c5"[br2 063f6e6] c5 1 file changed, 1 insertion(+)$ git log --oneline063f6e6 c586ba564 c4973c5dd c1

對應的圖如下所示：

　　

　

切換到master分支，基於master分支建立br3分支，並提交兩次

這個操作同分支br2上類似，先從br2分支切換到master分支，然後建立分支br3，分別提交”c6”和”c7”，對應的ID分別是”50f1”和”4f9c”，這時候HEAD指向br3，br2引用指向”c7”的對應提交4f9c，git 命令如下：

$ git chechout masterSwitched to branch 'master'$ git checkout -b br3Switched to a new branch 'br3'$ echo c6 >> d$ git add d$ git commit -m "c6"[br3 50f14f6] c6 1 file changed, 1 insertion(+) create mode 100644 d$ git log --oneline50f14f6 c6973c5dd c1$ echo c7 >> c$ git commit -a -m "c7"[br2 4f9ca79] c7 1 file changed, 1 insertion(+)$ git log --oneline4f9ca79 c750f14f6 c6973c5dd c1

對應的圖如下所示：

切換到master分支，合并br1，br2和br3分支

先切換到master分支，然後合并br1 br2 br3，會新產生一個提交3b03.

$ git checkout master$ git merge br1 br2 br3 3 files changed, 6 insertions(+) create mode 100644 b create mode 100644 c create mode 100644 d$ git log --oneline 3b0370b Merge braches 'br1', 'br2' and 'br3'4f9ca79 c750f14f6 c6063f6e6 c586ba564 c44927c6c c31c7383c c2973c5dd c1

這時候，運用git log –oneline –graph查看產生的樹狀圖，如下所示.

從分析，在第1條紅線上的commit順序是: 3b03→4927→1c73→973c

第2條紅線上的commit順序是:3b03→063f→86ba→973c

第3條黃線上的commit順序是:3b03→4f9c→50f1→973c

這3條線的從左至右的順序非常重要，因為HEAD^1對應的就是第1條紅線的提交4927，HEAD^2對應的是第2條綠線的063f提交，HEAD^3對應的是第3條黃線的4f9c提交。3b03沒有第4個父提交，因此也沒有第4條線，這時候訪問HEAD^n(n>3)都會報錯。

因此從任何一條線上，我們都可以追溯到”c1”的commit，但是每條線上的中間節點，只能通過這條線上的節點去訪問。

操作同上類似，最後的狀態如下，這時候HEAD指向master，master引用指向”c8”的對應提交3b03.

對應的圖如下所示：

我們再來看看3b03對應節點的父提交，如所示：

 

從圖得知，3b03一共有三個父提交，分別是4927,063f,4f9c.

reset與checkou的區別

在master分支上，當前提交為3b03，使用git reset –hard HEAD^，將master重設到HEAD的父提交；該命令也可以寫成git reset –hard HEAD^1

$ git reset --hard HEAD^HEAD is now at 4927c6c c3

對應的圖如下所示：

這時候，HEAD還是指向master分支，但是master引用的commit值已經變成了4927，即3b03的第一個父提交的ID.

然後，我們再重設到”c8”的commit”3b03”，git reset –hard 3b03，然後使用命令git checkout HEAD~ ，git 操作如下：

$ git reset --hard 3b03HEAD is now at 3b0370b Merge branches 'br1', 'br2' and 'br3'$ git checkout HEAD~HEAD is now at 4927c6c... c3

對應的圖如下所示：

這時候，HEAD指向了commit 4927，即3b03的第一個父提交ID，但是master引用還是對應的3b03.

從上面的測試，我們可以得出以下結論：

1. HEAD^,HEAD^1和HEAD~三個運算式都是代表了HEAD的父提交
2. reset <commit>的時候，HEAD不變，但是HEAD指向的引用值會變成相應的<commit>值；checkout <commit>的時候，HEAD直接變成<commit>值，但原來引用中儲存的值不變。

^n和~n的區別

(<commit>|HEAD)^n，指的是HEAD的第n個父提交（HEAD有多個父提交的情況下），如果HEAD有N個父提交，那麼n取值為n < = N.

(<commit>|HEAD)~n，指的是HEAD的第n個祖先提交，用一個等式來說明就是：(<commit>|HEAD)~n = (<commit>|HEAD)^^^….(^的個數為n).我們通過例子來驗證一下吧。

我們沿用上面示範用的倉庫，先檢出到master分支，再使用git checkout HEAD^2，看看我們檢出了哪個commit

$ git checkout master$ git checkout HEAD^2HEAD is now at 063f6e6... c5

我們發現”c5”對應的commit值063f正是3b03第二個父提交的commit 對應的圖如下所示：

現在再切回master分支，git checkout master

然後使用git checkout HEAD^3，那麼按照規律，就應該檢出3b03的第三個父提交的commit，即”c7”的commit值4f9c.

$ git checkout masterPrevious HEAD position was 063f6e6... c5Switched to branch 'master'$ git checkout HEAD^3HEAD is now at 4f9ca79... c7

對應的圖如下所示：

果然沒錯，一切都在我們的預料之中！

現在驗證下HEAD~的用法，切換到master分支，然後git checkout HEAD~2

$ git checkout master$ git checkout HEAD~2HEAD is now at 1c7383c... c2

這時候HEAD悄然來到了”c2”的commit 1c73，因此，HEAD~2 相當於HEAD的第一個父提交的第一個父提交。即HEAD~2 = HEAD^^ = HEAD^1^1, 符合預期！好開心的喲！

五.總結

1. “^”代表父提交,當一個提交有多個父提交時，可以通過在”^”後面跟上一個數字，表示第幾個父提交，”^”相當於”^1”.
2. ~<n>相當於連續的<n>個”^”.
3. checkout只會移動HEAD指標，reset會改變HEAD的引用值。

現在看到^和~兩個符號，再也不會彷徨和害怕了，因為我們知道了它們之間的關係及區別，從此我們過上了幸福的生活。