深入 Git：HEAD refs

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  1. 手動編輯 HEAD 檔案模擬 checkout 分支
  2. 使用 symbolic-ref 底層指令

本篇將深入探討 Git HEAD 是什麼？儲存在 repo 的哪裡？以及跟 git branch 和 git checkout 之間的關係。

上次提到的 Git 分支 ref，可用來紀錄不同的工作過程，例如最常見的 master 和 develop 分支，master 分支通常用來紀錄發佈的版本，而 develop 分支通常用來紀錄正在開發的版本。

那 Git 是如何知道你正在哪一個分支？其實是透過 HEAD 檔案來紀錄的。這個檔案通常會放在 .git 路徑底下。

通常 HEAD 檔案是對當前所在分支的 symbolic reference [1]，也就是紀錄你正在哪一個分支的檔案：

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

如果執行 git checkout 來切換分支，Git 就會更新 HEAD 檔案：

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$ git checkout
Switched to branch 'test'
$ cat .git/HEAD
ref: refs/heads/test

在執行 git commit 時，為何當前所在的分支會一直指向最新的 commit？這是因為 HEAD 會指向當前分支，而當前分支會指向該分支的末端，也就是說，當執行 git commit 時，Git 會建立新的 commit 物件，而分支會被更新成指向該分支的末端 (也就是新的 commit 物件)。

通常 HEAD 會指向當前分支，若 HEAD 檔案的內容為 Git 物件的 SHA-1 值時，則代表 detached HEAD 狀態。這種情況會在你使用 git checkout 切換至 tag、commit 或遠端分支時發生。在此狀態下，沒有分支會與 working tree 關聯。

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$ git checkout 665439e            
Note: checking out '665439e'.

You are in 'detached HEAD' state. You can look around, make experimental
changes and commit them, and you can discard any commits you make in this
state without impacting any branches by performing another checkout.

If you want to create a new branch to retain commits you create, you may
do so (now or later) by using -b with the checkout command again. Example:

  git checkout -b <new-branch-name>

HEAD is now at 665439e feat: a

手動編輯 HEAD 檔案模擬 checkout 分支

我們來手動編輯此 HEAD 檔案，驗證改變 HEAD 檔案的內容就等同於在 git checkout 至某個分支。

假設目前正在 test 分支，然後將 HEAD 檔案的內容從 ref: refs/heads/test 變成 ref: refs/heads/master：

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$ git branch
* test
  master

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

$ echo "ref: refs/heads/master" > .git/HEAD

然後用 git branch 就能驗證現在已經「checkout」至 master 分支：

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$ git branch
  test
* master

使用 symbolic-ref 底層指令

雖然剛剛有提到可以手動編輯 HEAD 檔案，但建議使用 Git 提供的底層指令 git symbolic-ref 來編輯和讀取 HEAD 檔案：

讀取 HEAD 檔案 (察看當前所在分支)：

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$ git symbolic-ref HEAD
refs/heads/master

加上 --short option 會只顯示分支名稱，不會顯示分支 ref 的路徑：

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$ git symbolic-ref HEAD --short
master

設定 HEAD 檔案 (等同於 git checkout <branch> )：

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$ git symbolic-ref HEAD refs/heads/test
$ cat .git/HEAD
ref: refs/heads/test

一定要用 refs/ 為開頭的 ref 才能設定 HEAD 檔案，要不然會報錯：

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$ git symbolic-ref HEAD test
fatal: Refusing to point HEAD outside of refs/

資料來源：

  1. Git - gitglossary Documentation ↩︎

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