Git 版本控制系统（上）：架构原理与操作入门

云泽8082026-09-08 11:21

目录

  • 前言
  • [一、Git 的起源与历史背景](#一、Git 的起源与历史背景)
    • [1.1 Linux 内核开发的版本管理困境](#1.1 Linux 内核开发的版本管理困境)
    • [1.2 Git 的诞生与命名](#1.2 Git 的诞生与命名)
  • 二、理解版本控制的核心概念
    • [2.1 什么是版本控制？](#2.1 什么是版本控制？)
    • [2.2 高效版本控制的实现原理](#2.2 高效版本控制的实现原理)
  • [三、Git 的核心机制与仓库概念](#三、Git 的核心机制与仓库概念)
    • [3.1 什么是仓库（Repository）？](#3.1 什么是仓库（Repository）？)
  • [四、Git 与 GitHub/Gitee 的关系辨析](#四、Git 与 GitHub/Gitee 的关系辨析)
    • [4.1 为什么要区分 Git 和 GitHub/Gitee？](#4.1 为什么要区分 Git 和 GitHub/Gitee？)
      • [4.1.1 Git：本地版本控制器](#4.1.1 Git：本地版本控制器)
      • [4.1.2 GitHub & Gitee：远程托管平台](#4.1.2 GitHub & Gitee：远程托管平台)
    • [4.2 分布式与去中心化架构](#4.2 分布式与去中心化架构)
  • 五、远端代码托管平台与仓库创建
    • [5.1 为什么需要远端平台](#5.1 为什么需要远端平台)
    • [5.2 Gitee 注册与登录](#5.2 Gitee 注册与登录)
    • [5.3 创建远端仓库](#5.3 创建远端仓库)
      • [5.3.1 基本信息](#5.3.1 基本信息)
      • [5.3.2 可见性选择](#5.3.2 可见性选择)
      • [5.3.3 初始化仓库选项（重点）](#5.3.3 初始化仓库选项（重点）)
      • [5.3.4 设置模板选项](#5.3.4 设置模板选项)
    • [5.4 创建后的仓库页面](#5.4 创建后的仓库页面)
    • [5.5 邀请协作者（团队开发）](#5.5 邀请协作者（团队开发）)
      • [5.5.1 邀请方式](#5.5.1 邀请方式)
      • [5.5.2 角色权限](#5.5.2 角色权限)
      • [5.5.3 审核机制](#5.5.3 审核机制)
  • [六、本地 Git 环境准备](#六、本地 Git 环境准备)
    • [6.1 安装 Git](#6.1 安装 Git)
    • [6.2 配置用户身份](#6.2 配置用户身份)
  • 七、将远端仓库克隆到本地
    • [7.1 获取仓库地址](#7.1 获取仓库地址)
    • [7.2 执行克隆命令](#7.2 执行克隆命令)
    • [7.3 HTTPS 认证方式](#7.3 HTTPS 认证方式)
  • [八、Git 三板斧：add、commit、push](#八、Git 三板斧：add、commit、push)
    • [8.1 三板斧的完整工作流](#8.1 三板斧的完整工作流)
      • [8.1.1 工作区（Working Directory）](#8.1.1 工作区（Working Directory）)
      • [8.1.2 暂存区（Staging Area / Index）](#8.1.2 暂存区（Staging Area / Index）)
      • [8.1.3 本地仓库（Local Repository）](#8.1.3 本地仓库（Local Repository）)
      • [8.1.4 远端仓库（Remote Repository）](#8.1.4 远端仓库（Remote Repository）)
    • [8.2 实操演示：第一次提交](#8.2 实操演示：第一次提交)
    • [8.3 推送到远端](#8.3 推送到远端)
    • [8.4 查看当前状态](#8.4 查看当前状态)
  • 结语

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⛺️遇见安然遇见你，不负代码不负卿~

前言

大家好啊，我是云泽Q，欢迎阅读我的文章，一名热爱计算机技术的在校大学生，喜欢在课余时间做一些计算机技术的总结性文章，希望我的文章能为你解答困惑~

一、Git 的起源与历史背景

1.1 Linux 内核开发的版本管理困境

要理解 Git，我们得先聊聊它的历史，这段历史和 Linux 有着极深的渊源。

在 Linux 内核开源之后，全球的工程师都参与到了开发中。那时候大家是怎么提交代码的呢？主要是通过邮件。开发者把代码片段写在邮件里发给 Linus Torvalds（Linux 之父），然后由 Linus 手动进行合并。大家可以想象一下那个画面：Linus 每天面对着海量的邮件，通过 Ctrl+C 和 Ctrl+V 把代码一段段粘贴到一起。这种方式不仅工作量巨大，而且极其容易出错，效率非常低。

1.2 Git 的诞生与命名

面对这种困境，Linus 尝试寻找现成的版本控制工具。但是，当时市面上大多数优秀的版本控制软件都是收费的，这与 Linux 的开源理念严重冲突，也会提高 Linux 的传播门槛。

期间发生过一件趣事：有一家版本控制公司曾经免费提供定制版软件给 Linux 社区使用。但是，后来因为社区里有人尝试破解该软件被发现，这家公司一气之下收回了授权。

这件事彻底激怒了 Linus，他决定不再依赖他人，而是自己动手，丰衣足食。他在极短的时间内，从零开始实现了一个版本控制系统，并将其命名为 Git。

关于 Git 这个名字，它的全称是 Global Information Tracker（全球信息追踪器）。Git 一经推出就立即开源，并迅速被原来的 Linux 开发者群体采用。凭借开源和高效的巨大优势，它逐步取代了 SVN，成为了当今主流的版本控制工具。所以我们要清楚，Git 的作者就是 Linux 的创始人 Linus Torvalds。

二、理解版本控制的核心概念

2.1 什么是版本控制？

我们要如何通俗地理解"版本控制"呢？我们可以拿学生提交实验报告来举个例子。

假设有两个学生，李四和张三，还有一位 C 语言老师（对应现实中的项目经理或产品经理）。

  • 李四的做法：他每次修改实验报告时，都是直接在原文件上改。改完保存，之前的内容就没了。如果老师让他"把昨天的版本发给我看看"，李四就傻眼了，因为他无法回溯历史版本。
  • 张三的做法：张三很聪明，他对每一次修改都保留备份。比如第一次写完叫 V1，第二次修改后叫 V2，以此类推。这样，无论什么时候，他都可以随时恢复任意一个历史版本。

在软件开发中，程序员对应的就是张三或李四，而代码就是那份实验报告。如果我们像李四那样写代码，一旦改错了或者需求变了想回退，那就是一场灾难。

2.2 高效版本控制的实现原理

既然张三的方法好，那我们是不是把整个文件每次都复制一份存起来就行了？

对于小文件（比如几百 KB 的实验报告），手动全量备份是可行的。但在大型项目中，比如 Linux 内核有数百兆甚至上 G 的代码，如果每次只改了一行字，你就把几百兆的文件完整复制一份，这会浪费大量的存储空间。

Git 之所以高效，是因为它不采用全量备份 ，而是只记录"修改动作"。

我们可以看一张示意图来理解这个过程：

假设我们有 V1、V2、V3 等多个版本。Git 不会把 V2 的完整内容存下来，它只会记录从 V1 到 V2 发生了什么变化。比如：

  • 第五行 ：删除 XXXX
  • 第六行 ：修改 mian -> main
  • 第七行 ：增加 printf("helloworld");

这些修改记录会生成一个唯一的标识，我们称之为 修改ID（在 Git 中通常称为 Commit ID）。

基于初始版本（V1）和这一系列的修改记录，Git 可以正向生成新版本（执行修改动作），也可以逆向回退旧版本（执行逆操作）。这就是为什么 Git 既快又省空间的原因。

三、Git 的核心机制与仓库概念

3.1 什么是仓库（Repository）？

刚才提到的张三为每位同学（王五、赵六等）创建独立文件夹存放版本，这些文件夹其实就是"仓库"的概念。

在 Git 中，当你在一个项目目录下初始化 Git 时，它会创建一个隐藏的目录（通常是 .git），这就是你的本地仓库 。这个仓库会自动管理该项目所有的历史版本及其修改记录。你不需要自己手动去建文件夹、重命名文件，Git 帮你把这些繁琐的"备份说明"工作全部自动化了。

本质上，Git 就是用 C/C++ 编写的一个软件，它把这种聪明的管理方式通过代码实现了出来。

四、Git 与 GitHub/Gitee 的关系辨析

4.1 为什么要区分 Git 和 GitHub/Gitee？

很多初学者容易混淆这两个概念。我们需要明确：Git 是一个软件工具，而 GitHub 和 Gitee 是基于 Git 的网站平台。

4.1.1 Git：本地版本控制器

Git 本身是一个命令行工具（虽然也有小乌龟等图形化界面，但核心是命令行）。它具有两个核心功能：

  1. 版本控制功能：在本地记录代码的修改历史。
  2. 网络同步功能：Git 本身设计之初就是一个分布式系统，它具备网络通信能力，可以将数据推送到远程，或者从远程拉取数据。

4.1.2 GitHub & Gitee：远程托管平台

随着发展，我们需要一个公共的地方来提供数据备份和管理服务。万一你本地的电脑坏了、磁盘坏了、操作系统挂了，那你所有的代码和版本记录就都没了。

这时候就需要一个"云端"的仓库。于是出现了 GitHub（国外）和 Gitee（国内，码云）。

  • 本质：它们本质上是网站。
  • 早期定位：用来做本地仓库同步到远端的功能。也就是所谓的"备份"。如果你的本地仓库挂了，你还可以从远端把代码拉下来。
  • 现代功能：随着发展，它们提供了图形化界面、网络级的 Data 操作、多人协作功能等。甚至现在你在 Gitee 网站上直接修改代码，它底层也是通过 Git 机制在网站的服务器端进行管理，并自动同步到你的本地（如果你配置了关联的话）。

4.2 分布式与去中心化架构

Git 被称为"去中心化的、分布式的多版本控制器"。这是什么意思呢？

看这张架构图，我们可以看到 Windows 平台和 Linux 平台上都运行着 Git。

  • CS 一体：Git 既是客户端（Client）也是服务端（Server）。每一台安装了 Git 的电脑，都是一个完整的版本库。
  • 对等关系：不像 SVN 那样必须依赖一个中心服务器，Git 的每个节点地位都是平等的。你可以把你的仓库同步给别人的电脑，别人也可以同步给你。

GitHub 和 Gitee 只是充当了一个大家都认可的"中心节点"或者是"公共交换站"的角色，方便大家进行代码的汇聚和分发。但即便没有它们，Git 依然可以在局域网内的两台电脑之间直接进行版本管理和同步。

五、远端代码托管平台与仓库创建

5.1 为什么需要远端平台

本地仓库的管理固然重要------你在自己的机器上建仓库、提交修改、用 Git 做版本管理，这一切都能独立完成。但问题是，只有你自己能访问。一旦涉及团队协作，或者你想把代码备份到远端防止本地硬盘损坏，本地仓库就不够用了。

所以我们需要把本地仓库同步到远端。反过来也一样，我们可以在远端先把仓库建好，再拉取到本地进行开发。本地仓库和远端仓库本质上完全一样，只是存放位置不同。

虽然国内常用的远端平台有 Gitee（码云）和 GitHub。由于网络原因，GitHub 在国内访问时经常不稳定，所以我们文章中的实操统一使用 Gitee。

5.2 Gitee 注册与登录

Gitee 的注册流程跟注册任何普通网站一模一样------填用户名、设密码、绑邮箱，没什么特殊之处。注册完成后直接登录即可。如有困惑可以看这篇文章零基础学会使用 Gitee：环境搭建与代码托管实战

5.3 创建远端仓库

登录 Gitee 后，点击右上角的加号按钮，选择"新建仓库"，进入创建页面。创建时需要填写以下几项内容：

5.3.1 基本信息

  • 仓库名称 ：必填项。路径会自动根据名称生成。比如填 Test_delete，路径就是 /test_delete。
  • 仓库介绍 ：选填，简单描述这个仓库的用途即可。比如写"一个测试的git仓库"。

5.3.2 可见性选择

  • 开源（所有人可见）：任何人都能浏览你的代码仓库。
  • 私有（仅仓库成员可见）：只有你邀请的协作者才能看到，适合商业项目或不公开的个人项目。

5.3.3 初始化仓库选项（重点）

创建时强烈建议勾选**"初始化仓库"**，它包含三个子选项：

  • 选择语言 ：比如选择 C++。选择语言后，系统会自动生成对应的 .gitignore 文件。
  • 添加 .gitignore ：与语言选择联动，会自动匹配 C++ 项目中需要忽略的文件类型（如编译产生的 .o 文件、可执行文件等），避免把无关的垃圾文件提交到仓库中。
  • 添加开源许可证（License）：这个选项非常重要。开源不等于"任何人都可以随便用"。开源许可证是一份法律声明，明确规定了他人在学习、修改、分发、商用等场景下各自的权利和义务。如果不选许可证，别人就不知道该怎么合法使用你的代码。所以务必勾选。

5.3.4 设置模板选项

还可以勾选**"设置模板"**，它会在仓库中自动添加一些文档模板：

  • Readme 文件：强烈建议勾选。Readme 就是项目的"产品说明书"，里面通常包含项目介绍、软件架构、安装教程、使用说明、参与贡献、特性等内容。
  • Issue 模板文件：初学者暂时用不上，可以不选。
  • Pull Request 模板文件：初学者暂时用不上，可以不选。

填写完毕后，点击底部的**"创建"**按钮，远端仓库就建好了。

5.4 创建后的仓库页面

仓库创建完成后，你会看到仓库的主页，包含以下几个区域：

  • 文件列表 ：初始化后默认包含 .gitignore、README.en.md、README.md 三个文件。
  • 顶部提示：如果创建时没有选择开源许可证，页面顶部会有一条醒目的提示------"你当前开源项目尚未选择许可证（LICENSE），点此选择并创建开源许可"，点击可以后续补选。
  • Readme 预览区：页面中部会直接渲染 README.md 的内容，展示项目介绍、软件架构、安装教程等结构化信息。
  • 右侧信息栏 ：显示仓库简介、分支数量（默认 master）、标签数、Stars 数、Watching 数、Forks 数等统计信息。

5.5 邀请协作者（团队开发）

如果你的项目需要多人协作，可以通过仓库的**"管理"**页面邀请其他成员加入：

5.5.1 邀请方式

  • 链接邀请：生成一个邀请链接，有效期为 3 天，任何人拿到链接都可以加入。
  • 二维码邀请：生成一个二维码，扫码即可加入，适合面对面协作场景。
  • 直接添加 ：通过对方的 Gitee 用户名直接添加。

5.5.2 角色权限

邀请成员时需要为其分配角色权限：

  • 管理员：拥有仓库的所有权限，适合项目经理。
  • 开发者：可以推送代码、创建分支、提交 PR，适合实际写代码的人。
  • 观察者：只能查看代码，不能修改，适合产品经理或老板。
  • 报告者：只能提交 Issue。

5.5.3 审核机制

如果担心随便有人通过链接加入，可以开启**"强制审核"**。开启后，所有通过链接邀请的人都需要管理员审核通过后才能正式加入仓库。

六、本地 Git 环境准备

6.1 安装 Git

要在本地使用 Git 管理代码，首先得安装 Git 客户端。以 CentOS 系统为例，在终端中执行：

bash 复制代码 
sudo yum install -y git

安装完成后，通过以下命令验证是否安装成功：

bash 复制代码 
which git
# 输出: /usr/bin/git

git --version
# 输出: git version 1.8.3.1

注意 ：如果执行 yum install git 时出现 HTTP Error 403 - Forbidden 的报错，通常是因为 CentOS 7 的官方镜像源已经停止维护，需要更换为 vault 源或第三方源。

6.2 配置用户身份

安装完 Git 后，必须先配置用户名和邮箱（填你自己的即可，我下面只是以我为例做演示），否则后续提交代码会报错：

bash 复制代码 
git config --global user.name '云泽'
git config --global user.email '2392709001@qq.com'

如果不配置就执行 git commit，系统会报错：

复制代码 
*** Please tell me who you are.
Run
  git config --global user.email "you@example.com"
  git config --global user.name "Your Name"
to set your account's default identity.
fatal: empty ident name (for <yunze@...>) not allowed

重要提醒：本地配置的用户名和邮箱，尽量和 Gitee 账号的用户名、邮箱保持一致。如果不一致，Gitee 就无法正确识别你的提交记录，页面上那些代表提交贡献的**"小绿点"**可能不会点亮，因为系统不认为那是你提交的。

七、将远端仓库克隆到本地

7.1 获取仓库地址

在 Gitee 仓库主页，点击**"克隆/下载"**按钮，会弹出一个对话框，提供多种协议地址：

  • HTTPS ：最常用的方式（这里就推荐HTTPS即可），地址格式如 https://gitee.com/yunzeQ/test_delete.git
  • SSH：需要配置 SSH 密钥，适合频繁操作。
  • SVN：兼容旧版 SVN 客户端。

点击地址右侧的复制按钮 ，就可以把仓库地址复制到剪贴板。

7.2 执行克隆命令

在本地终端中，切换到你想存放代码的目录，执行：

bash 复制代码 
git clone https://gitee.com/yunzeQ/test_delete.git

克隆完成后，当前目录下会多出一个与仓库同名的文件夹（如 test_delete），里面包含了远端仓库的所有文件和 .git 目录。

7.3 HTTPS 认证方式

使用 HTTPS 协议克隆和推送时，每次操作都会要求输入账号密码进行验证：

复制代码 
Username for 'https://gitee.com': yunzeQ
Password for 'https://yunzeQ@gitee.com': 私人令牌

⚠️ 安全建议：出于安全考虑，Gitee 建议配置并使用**私人令牌（Personal Access Token）**替代登录密码进行克隆、推送等操作。私人令牌可以在 Gitee 的安全设置中生成，权限可控，且可以随时撤销。

八、Git 三板斧：add、commit、push

8.1 三板斧的完整工作流

Git 的核心操作可以概括为三板斧：

bash 复制代码 
git add .          # 把工作区的修改添加到暂存区
git commit -m "XXX" # 把暂存区的内容提交到本地仓库
git push           # 把本地仓库的提交推送到远端仓库

这三步分别对应三个不同的区域：

命令 动作 源区域 目标区域
git add 添加修改 工作区 暂存区
git commit 提交记录 暂存区 本地仓库
git push 推送同步 本地仓库 远端仓库

8.1.1 工作区（Working Directory）

就是你实际写代码的地方，也就是 git clone 下来的那个文件夹里，你看得见、摸得着的所有文件。

8.1.2 暂存区（Staging Area / Index）

这是一个"中转站"。你修改了文件后，先用 git add 把修改"标记"一下放进暂存区，相当于告诉 Git："这些修改我确认了，准备提交。"

8.1.3 本地仓库（Local Repository）

执行 git commit 后，暂存区里的内容被正式记录到本地仓库中，生成一条永久不可篡改的提交记录。

8.1.4 远端仓库（Remote Repository）

执行 git push 后，本地仓库的提交被同步到 Gitee 这样的远端平台上，团队成员就能看到你的最新代码。

8.2 实操演示：第一次提交

假设你在克隆下来的仓库中新增了进度条相关的代码文件（main.c、process.c、process.h、Makefile），然后执行以下操作：

bash 复制代码 
# 第一步：将所有修改添加到暂存区
git add .

# 第二步：提交到本地仓库，附带日志信息
git commit -m "进度条代码"

# 输出示例：
# [master 27ef2e4] 进度条代码
#  4 files changed, 172 insertions(+)
#  create mode 100644 Makefile
#  create mode 100644 main.c
#  create mode 100644 process.c
#  create mode 100644 process.h

8.3 推送到远端

本地提交完成后，执行 git push 将代码推送到远端：

bash 复制代码 
git push

如果是第一次推送，可能会看到一条警告信息：

复制代码 
warning: push.default is unset; its implicit value is changing in
Git 2.0 from 'matching' to 'simple'. To squelch this message
and maintain the current behavior after the default changes, use:
  git config --global push.default matching
To squelch this message and adopt the new behavior now, use:
  git config --global push.default simple

按照提示执行以下命令即可消除警告：

bash 复制代码 
git config --global push.default simple

推送成功后，输出类似：

复制代码 
Counting objects: 10, done.
Delta compression using up to 2 threads.
Compressing objects: 100% (9/9), done.
Writing objects: 100% (9/9), 2.43 KiB | 0 bytes/s, done.
remote: Powered by GITEE.COM
To https://gitee.com/yunzeQ/test_delete.git
   342354e..db849ff  master -> master

此时刷新 Gitee 页面，就能看到你推送的新文件了。

8.4 查看当前状态

在任意时刻，可以通过 git status 查看仓库当前状态：

bash 复制代码 
git status

# 输出示例：
# On branch master
# Your branch is ahead of 'origin/master' by 2 commits.
#   (use "git push" to publish your local commits)
# nothing to commit, working directory clean
  • ahead of 'origin/master' by 2 commits：说明本地有 2 个提交还没推送到远端。
  • nothing to commit, working directory clean：说明工作区是干净的，没有未提交的修改。

写到这里也是发现git的内容非常多，所以该部分也分为两篇来写~

该篇到此结束~

结语

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