.gitignore針對每個語言都有對應的模板，在GitHub創建項目時就可以選擇（你可以在GitHub提供的.gitignore模板大全中找到它）。但是這些往往是不夠的的。如我們在Mac系統下用VSCode開發，那么常常還需要添加其它項目。如.vscode/表示忽略.vscode這個包含項目配置文件的隱藏目錄(注意是包括目錄一起忽略，.DS_Store表示忽略掉Mac操作系統下存儲目錄自定義屬性的隱藏文件。此外機器學習相關的項目中，數據和模型通常異常巨大，我們并不想將它們放到項目文件夾下。

1. .gitignore常見項目添加

1.1 .gitignore模板

.gitignore針對每個語言都有對應的模板，在GitHub創建項目時就可以選擇（你可以在GitHub提供的.gitignore模板大全中找到它）。如Python語言的.gitignore模板如下：

# Byte-compiled / optimized / DLL files
__pycache__/
*.py[cod]
*$py.class

# C extensions
*.so

# Distribution / packaging
.Python
build/
develop-eggs/
dist/
downloads/
eggs/
.eggs/
lib/
lib64/
parts/
sdist/
var/
wheels/
pip-wheel-metadata/
share/python-wheels/
*.egg-info/
.installed.cfg
*.egg
MANIFEST

# PyInstaller
#  Usually these files are written by a python script from a template
#  before PyInstaller builds the exe, so as to inject date/other infos into it.
*.manifest
*.spec

# Installer logs
pip-log.txt
pip-delete-this-directory.txt

# Unit test / coverage reports
htmlcov/
.tox/
.nox/
.coverage
.coverage.*
.cache
nosetests.xml
coverage.xml
*.cover
*.py,cover
.hypothesis/
.pytest_cache/

# Translations
*.mo
*.pot

# Django stuff:
*.log
local_settings.py
db.sqlite3
db.sqlite3-journal

# Flask stuff:
instance/
.webassets-cache

# Scrapy stuff:
.scrapy

# Sphinx documentation
docs/_build/

# PyBuilder
target/

# Jupyter Notebook
.ipynb_checkpoints

# IPython
profile_default/
ipython_config.py

# pyenv
.python-version

# pipenv
#   According to pypa/pipenv#598, it is recommended to include Pipfile.lock in version control.
#   However, in case of collaboration, if having platform-specific dependencies or dependencies
#   having no cross-platform support, pipenv may install dependencies that don't work, or not
#   install all needed dependencies.
#Pipfile.lock

# PEP 582; used by e.g. github.com/David-OConnor/pyflow
__pypackages__/

# Celery stuff
celerybeat-schedule
celerybeat.pid

# SageMath parsed files
*.sage.py

# Environments
.env
.venv
env/
venv/
ENV/
env.bak/
venv.bak/

# Spyder project settings
.spyderproject
.spyproject

# Rope project settings
.ropeproject

# mkdocs documentation
/site

# mypy
.mypy_cache/
.dmypy.json
dmypy.json

# Pyre type checker
.pyre/

1.2 添加更多的.gitignore項目

但是這些往往是不夠的的。如我們在Mac系統下用VSCode開發，那么常常還需要添加以下項目：

# IDE - VSCode
.vscode/

# OS generated files
.DS_Store

其中.vscode/表示忽略.vscode這個包含項目配置文件的隱藏目錄(注意是包括目錄一起忽略，這個和Linux下諸如cp test/ .這類命令的語義有區別，參加我的博客《Linux：文件解壓、復制和移動的若干坑》)，.DS_Store表示忽略掉Mac操作系統下存儲目錄自定義屬性的隱藏文件。

此外，我們再以機器學習相關的項目為例子，數據(放在data目錄下)和模型（放在model目錄下）通常異常巨大，我們并不想將它們放到項目文件夾下，因此我們可能傾向于添加如下的項目：

# data files
data/*

# model files
model/*

data/*和model/*語義上表示忽視data目錄下所有文件與model目錄下所有文件及子目錄(不包括data和model目錄本身)。但是我們會發現，實際上空的data和model目錄并沒有成功git add到項目中：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git add data                  
(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git add model                 
(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git status                    
On branch main
Your branch is ahead of 'origin/main' by 1 commit.
  (use "git push" to publish your local commits)

nothing to commit, working tree clean

這是因為空目錄不會稱為Git版本控制系統跟蹤(track)。但是如果我們想保存data和model的目錄架構呢？很簡單，我們只需要在data和model目錄下添加.gitkeep目錄即可，然后將在.gitignore文件中對.gitkeep進行反選（即不忽視）：

# data files
data/*
!data/.gitkeep

# model files
model/*
!model/.gitkeep

可以看到由于隱藏文件的存在，現在空目錄能夠正常git add了：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git add data 
(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git add model
(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git status   
On branch main
Your branch is ahead of 'origin/main' by 1 commit.
  (use "git push" to publish your local commits)

Changes to be committed:
  (use "git restore --staged <file>..." to unstage)
        new file:   data/.gitkeep
        new file:   model/.gitkeep

但是需要注意，如果這樣寫就沒用：

# data files
data/
!data/.gitkeep

因為data/表示將data目錄本身也忽略了，Git根本就不會去查看該目錄，以致.gitkeep文件也就不起作用了。

額外提一下，如果我們僅僅希望忽略掉data目錄下的.csv文件，可以這樣寫：

# data files
data/*.csv

2. 移除已暫存（staged）的文件

2.1 關于跟蹤與暫存

在Git中，一個文件可能在這三種區域中：工作目錄(Working Directory)，暫存區(Staging Area，也稱索引index)，Git倉庫（可視為一棵提交樹committed tree)。三者關系如下圖所示：

當我們將文件添加到項目目錄中時，我們其實是在將其添加到工作目錄中。

一旦一個目錄或文件被git add了一次，那么它就會被跟蹤（track）并加入暫存區。此后再對其進行修改，Git會提醒你Changes not staged for commit與modified: README.md，需要再次運行git add將其暫存(staged):

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % echo "new version" > README.md 
(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git status
On branch main
Your branch is ahead of 'origin/main' by 2 commits.
  (use "git push" to publish your local commits)

Changes not staged for commit:
  (use "git add <file>..." to update what will be committed)
  (use "git restore <file>..." to discard changes in working directory)
        modified:   README.md

no changes added to commit (use "git add" and/or "git commit -a")

而文件的所謂的未跟蹤(untracked)、未修改(unmodified)、已修改(modified)、已暫存(staged)四種狀態的關系如下所示：

2.2 清除已暫存的文件

現在假設我們搞忘了編寫.gitignore，然后已經用了git add -A或git add .命令目錄下所有文件及子目錄都暫存了（在Git 2.0中git add -A或git add .命令等效）。而其中有很大的日志文件或一些諸如*.a的編譯文件，我們如何將這些文件從暫存區域移除以取消跟蹤呢？可以用git rm --cached命令完成此項工作，如：

git rm --cached README.md

注意要帶上選項--cached，而不僅僅是git rm，git rm除了從暫存區域移除外，還會將磁盤上的文件也一起刪了。關于參數選項可以參見我的博客《Linux：可執行程序的Shell傳參格式規范 》。

使用該命令效果如下：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git rm --cached README.md 
rm 'README.md'
(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git status               
On branch main
Your branch is ahead of 'origin/main' by 2 commits.
  (use "git push" to publish your local commits)

Changes to be committed:
  (use "git restore --staged <file>..." to unstage)
        deleted:    README.md

注意到Changes to be committed:與deleted: README.md，這說明當我們使用git rm --cached并commit后， 相關的文件還會被從committed tree中移除。如果我們只想移除出暫存區，可以使用下列命令：

 git reset HEAD README.md

該命令等同 git reset --mixed HEAD README.md（默認參數為--mixed，它還可選的參數包括soft和--hard，我們放在3.3節講）。使用后效果如下：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git reset HEAD *.md     
Unstaged changes after reset:
M       README.md
(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git status              
On branch main
Your branch is ahead of 'origin/main' by 2 commits.
  (use "git push" to publish your local commits)

Changes not staged for commit:
  (use "git add <file>..." to update what will be committed)
  (use "git restore <file>..." to discard changes in working directory)
        modified:   README.md

no changes added to commit (use "git add" and/or "git commit -a")

注意到Changes not staged for commit:與 modified: README.md。說明該命令只是將README.md移除暫存區，但是上次對README.md的commit還在(即撤銷最近的一次commit之后的變化)。

如果要遞歸地將當前目錄下的所有文件及子目錄移除出暫存區(與commit tree)，可以這樣寫：

git rm -r --cached . 

注意這個命令非常危險和暴力，一般還是建議指定具體的目錄或文件名。

3. 追加與撤銷git commit操作

3.1 commit歷史查看

用git log命令可以看到項目的git commit歷史：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git log
commit 37a35d36eaf8b56c9e7b719c3c7576f3251cee36 (HEAD -> main)
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon May 23 14:15:21 2022 +0800

    modify .gitignore

commit ab7bf6e2c400c8d775cc3bc56928c7748c63c8f8
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon May 23 10:08:08 2022 +0800

    add .gitignore

commit 146c68e12fd2aebed8b38dd5cf95621f800fe4aa (origin/main, origin/HEAD)
Author: 獵戶座 <46917784+orion-orion@users.noreply.github.com>
Date:   Sun May 22 09:48:22 2022 +0800

    Initial commit

默認不用任何參數的話，git log會按提交時間列出所有的更新，最近的更新排在最上面。 正如你所看到的，這個命令會列出每個提交的 SHA-1 校驗和、作者的名字和電子郵件地址(如果電子郵件名為<46917784+orion-orion@users.noreply.github.com>，說明你在GitHub中將郵件名設置為私有的了，需要去修改一下)、提交時間以及提交說明。

3.2 追加commit操作/修改commit信息

現在我們又對.gitignore進行了修改。但是我們不想又commit一次，而想將其合并在最后一次的modify .gitignore里，使commit記錄更為精簡。我們可以用以下命令：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git add .gitignore
(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git commit --amend

并在commit信息的編輯界面寫入modify .gitignore（如果要修改commit信息，此處改成其它的即可）：

modify .gitignore

# Please enter the commit message for your changes. Lines starting
# with '#' will be ignored, and an empty message aborts the commit.
#
# Date:      Mon May 23 14:15:21 2022 +0800
#
# On branch main
# Your branch is ahead of 'origin/main' by 2 commits.
#   (use "git push" to publish your local commits)
#
# Changes to be committed:
#       modified:   .gitignore
#       new file:   data/.gitkeep
#       new file:   model/.gitkeep
#
# Changes not staged for commit:
#       modified:   README.md
#
                          
:wq!

可以看到總的commit記錄沒變，所顯示的最后一次commit記錄的時間也沒變，但新的修改已經追加進去了（SHA-1 校驗和發生了變化）：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git log           
commit a0dfeff409494165bdff60c27b24fad2bc0ed0ad (HEAD -> main)
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon May 23 14:15:21 2022 +0800

    modify .gitignore

commit ab7bf6e2c400c8d775cc3bc56928c7748c63c8f8
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon May 23 10:08:08 2022 +0800

    add .gitignore

commit 146c68e12fd2aebed8b38dd5cf95621f800fe4aa (origin/main, origin/HEAD)
Author: 獵戶座 <46917784+orion-orion@users.noreply.github.com>
Date:   Sun May 22 09:48:22 2022 +0800

    Initial commit

我們在暫存區沒有任何更新的情況下，也可以使用git commit --amend命令來單純修改commit操作的附加信息。
但是上面的操作只能修改最近一次的commit信息，如果我們要修改幾步之前的commit信息呢？這時就要用到git rebase操作了。
比如如果我們用git log查看到以下修改記錄：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git log    
commit 34381d5208c81b2a9846402225cd9a559163c2ef (HEAD -> master
)
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:39:43 2022 +0800

    add file4

commit 12eb0b1bdbdc41a8d7b1b63ed777135de2396e25
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:39:27 2022 +0800

    add file3

commit 123ac795a8a283c89737eeb83d2a62210c55cc0c
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:39:11 2022 +0800

    add file*

commit b04ef5bbf5bf70296790c7e9fbe71b27afd04a3f
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:38:46 2022 +0800

    add file1

現在我們覺得導數第3個commit記錄不太和諧，想把它修改為add file2。那么我們需要使用git rebase -i HEAD~3。注意：這里HEAD~0為當前工作的分支，HEAD/HEAD~1為上次提交發生之前的工作分支，HEAD~3為上上上次提交發生之前的工作分支，此處git rebase -i HEAD~3即為將HEAD指針指向上上上次提交發生之前的工作分支。

PS: 在Git中分支就是指向提交對象的可變指針。

然后顯示

pick 123ac79 add file*
pick 12eb0b1 add file3
pick 34381d5 add file4

需要在編輯模式下將第一行的pick修改為edit：

edit 123ac79 add file*
pick 12eb0b1 add file3
pick 34381d5 add file4

然后在底行模式輸入:wq保存退出。最后再和上面一樣輸入git commit --amend（如果還需要追加文件，則在這之前還需要使用git add命令將文件添加到暫存區），顯示：

add file*

# Please enter the commit message for your changes. Lines starting
# with '#' will be ignored, and an empty message aborts the commit.
...

需要再編輯模式下將add file*修改為add file2：

add file2

# Please enter the commit message for your changes. Lines starting
# with '#' will be ignored, and an empty message aborts the commit.
...

此時輸入git log，可以看到已經修改完畢，不過HEAD指針是指向add file2對應的commit對象的：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git log    
commit 19f39c0883a0b5b9e7ebcef4e9efd82c72e8bb44 (HEAD)
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:39:11 2022 +0800

    add file2

commit b04ef5bbf5bf70296790c7e9fbe71b27afd04a3f
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:38:46 2022 +0800

    add file1

為了回到我們原來的master分支，我們需要運行git rebase --continue命令。運行完畢后。再使用git log查看commit記錄，可以看到HEAD指針已經指向了原來的add file4對應的commit對象，也就是master分支指針指向的對象，且commit記錄已經正確修改：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git log    
commit f4fd696d9b2ff0649adf89e93f7fd767d7c37922 (HEAD -> master)
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:39:43 2022 +0800

    add file4

commit 27de88d3e66b36f67b3d0eec45759e365951819c
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:39:27 2022 +0800

    add file3

commit 19f39c0883a0b5b9e7ebcef4e9efd82c72e8bb44
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:39:11 2022 +0800

    add file2

commit b04ef5bbf5bf70296790c7e9fbe71b27afd04a3f
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:38:46 2022 +0800

    add file1 

此處的HEAD分支指向了最新的commit對象，也就意味著和master分支重合了，它們的關系如下圖所示：

PS：注意，Git的默認分支名字就是master， 在多次提交操作之后，你其實已經有一個指向最后那個提交對象的 master 分支。 它會在每次的提交操作中自動向前移動，所以默認的master分支會一直指向最新的提交對象。

但同樣需要注意的是，Git 的master分支并不是一個特殊分支。 它就跟其它分支完全沒有區別。 之所以幾乎每一個倉庫都有master分支，是因為git init命令默認創建它，并且大多數人都懶得去改動它。

最后，我們再說一下HEAD~{n}（Tilde）和HEAD^{n}（Caret）的區別。在大多數情況下，~ 表示在提交樹上直接進行線性回溯（默認每個節點都選擇其第一個parent），而^則用于在提交樹上選擇當前節點的不同parent。注意，在提交樹沒有分叉時，二者等價。

我們以下面這個提交樹為例子來講解。這里有上到下對應由遠及近的時間順序，其中D、F、B、A都為merge commit。節點B和C是A節點的parents，parents按照從左到右的提交順序。

G   H   I   J
 \ /     \ /
  D   E   F
   \  |  / \
    \ | /   |
     \|/    |
      B     C
       \   /
        \ /
         A

則我們有下面的等價關系：

A = A~0  = A^0
B = A^   = A^1     = A~1
C = A^2
D = A^^  = A^1^1   = A~2
E = B^2  = A^^2
F = B^3  = A^^3
G = A^^^ = A^1^1^1 = A~3
H = D^2  = B^^2    = A^^^2  = A~2^2
I = F^   = B^3^    = A^^3^
J = F^2  = B^3^2   = A^^3^2

3.3 撤銷git commit操作

現在我們想撤銷git commit的操作。我們回到在2.2節中提到的git reset命令。不過現在我們需要使用git reset --soft方法，比如如果我們用git log`查看到以下修改記錄：

(base) orion-orion@MacBook-Pro Learn-Git % git log      
commit 3f1ea3da4bd477b511c5a6eb0ddc8620b0d3b34f (HEAD -> master)
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 15:46:23 2022 +0800

    add file4

commit 0755827bbb67c463cb7ac139f1f86c93006a26e0
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 15:45:58 2022 +0800

    add file3

commit 19f39c0883a0b5b9e7ebcef4e9efd82c72e8bb44
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:39:11 2022 +0800

    add file2

commit b04ef5bbf5bf70296790c7e9fbe71b27afd04a3f
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:38:46 2022 +0800

    add file1

我們想撤銷掉上一次的add file4對應的提交，需要運行git reset --soft HEAD~1命令：

commit 0755827bbb67c463cb7ac139f1f86c93006a26e0 (HEAD -> master)
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 15:45:58 2022 +0800

    add file3

commit 19f39c0883a0b5b9e7ebcef4e9efd82c72e8bb44
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:39:11 2022 +0800

    add file2

commit b04ef5bbf5bf70296790c7e9fbe71b27afd04a3f
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:38:46 2022 +0800

    add file1

命令中的HEAD~1意思為將撤銷掉上次提交的記錄，HEAD~2則為撤銷上上次提交之后的所有記錄，其余以此類推。

git reset命令可連續使用（對于--mixed、--soft和我們下面將要介紹的--hard選項都如此），比如我們再使用一次命令git reset --soft HEAD~1就會再繼續撤銷掉上上次提交的記錄：

commit 19f39c0883a0b5b9e7ebcef4e9efd82c72e8bb44 (HEAD -> master)
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:39:11 2022 +0800

    add file2

commit b04ef5bbf5bf70296790c7e9fbe71b27afd04a3f
Author: orion-orion <orion-orion@foxmail.com>
Date:   Mon Aug 1 14:38:46 2022 +0800

    add file1

注意，reset命令還可以選擇--hard選項。--hard選項與soft選項的區別在于，使用--hard選項不僅會撤銷掉最后一次的commit，同時也會修改working tree，也就是當前的工作目錄。事實上，--hard 標記是reset命令唯一的危險用法，它也是 Git 會真正地銷毀數據的僅有的幾個操作之一。 其他任何形式的reset調用都可以輕松撤消，但是--hard選項不能，因為它強制覆蓋了工作目錄中的文件。因此，使用--hard選項時要多加小心。

參考

• [1] 《Pro Git 中文版》在線閱讀
• [2] Stack Overflow: How can I Remove .DS_Store files from a Git repository?
• [3] Stack Overflow: How can I add a blank directory to a Git repository?
• [4] Local Coder: Difference between .gitignore rules with and without trailing slash like /dir and /dir/
• [5] Stack Overflow: Difference between "git add -A" and "git add ."
• [6] 知乎：為什么要先 git add 才能 git commit ？
• [7] 知乎：Git commits歷史是如何做到如此清爽的？
• [8] Stack Overflow: "git rm --cached x" vs "git reset head --? x"?
• [9] Stack Overflow: "What's the difference between HEAD^ and HEAD~ in Git?"