从 Git 到 GitHub - 使用 Git 进行版本控制

希望本贴能从零开始带您一起学习如何使用 Git 进行版本控制，并结合远程仓库 GitHub。这会是一个循序渐进的指南，我们开始吧！

学习 Git 和 GitHub 的路线图：

理解核心概念：什么是版本控制？Git 是什么？GitHub 是什么？
安装 Git
配置 Git
本地仓库操作：创建仓库、暂存、提交、查看历史、分支、合并
GitHub 远程仓库操作：注册 GitHub、创建远程仓库、连接本地与远程、推送、克隆、拉取
基本协作流程 (简介)：Fork、Pull Request
好习惯和下一步

视频教程 (可视化git很推荐)：Git + GitHub 10分钟完全入门
安装教程 (非常推荐)：Git 详细安装教程（详解 Git 安装过程每一步）

第一部分：理解核心概念

什么是版本控制 (Version Control System, VCS)？
- 想象一下你在写一篇重要的文档或代码。你可能会保存多个版本，比如 report_v1.doc, report_v2.doc, report_final.doc, report_final_really_final.doc。
- 版本控制系统就是一个能帮你自动追踪文件修改历史的工具。它记录了谁、在什么时候、对什么文件做了什么修改。
- 好处：
  - 历史追溯：可以查看任何历史版本。
  - 错误恢复：如果不小心改错了，可以轻松回滚到之前的某个版本。
  - 团队协作：多人可以同时在同一个项目上工作，而不会互相覆盖对方的修改。
  - 分支开发：可以创建“分支”来尝试新功能或修复 bug，而不影响主线开发。
Git 是什么？
- Git 是目前世界上最先进、最流行的分布式版本控制系统。
- 分布式意味着每个开发者都拥有项目完整的历史副本，不像集中式版本控制系统那样需要时刻连接中央服务器。这使得离线工作和更快的操作成为可能。
- 它由 Linux 的创始人 Linus Torvalds 开发，最初是为了管理 Linux 内核的开发。
GitHub 是什么？
- GitHub 是一个基于网页的 Git 版本库托管服务。
- 它为你的 Git 仓库提供了一个远程存储空间，并提供了许多协作功能，如问题跟踪、代码审查 (Pull Requests)、项目管理等。
- 简单来说：Git 是工具，GitHub 是平台 (或服务)。你可以只在本地使用 Git，但结合 GitHub 可以更好地备份、分享和协作。
- 类似的平台还有 GitLab, Bitbucket 等。

第二部分：安装 Git

Windows:
- 访问 https://git-scm.com/download/win 下载 Git for Windows。

具体可参考这篇全网最佳的Git安装教程 (非常推荐)：
Git 详细安装教程（详解 Git 安装过程每一步）
* 运行安装程序，大部分选项保持默认即可。建议勾选 “run with bash” (在右键菜单中添加 Git Bash 选项) 和 “Add Git Bash for Windows Terminal” (如果你想在终端 (Terminal) 或命令提示符 (Command Prompt) 中使用)。

macOS:
- 最简单的方式是安装 Xcode Command Line Tools。打开终端 (Terminal)，输入 git --version。如果没安装，系统会提示你安装。
- 或者通过 Homebrew 安装: brew install git
- 也可以从 https://git-scm.com/download/mac 下载安装包。
Linux (Debian/Ubuntu):
- 打开终端，输入: sudo apt update && sudo apt install git
验证安装:
- 安装完成后，打开终端 (Windows 用户可以使用 Git Bash)，输入以下命令查看 Git 版本：
```
git --version
```
  如果显示出版本号，说明安装成功。

第三部分：配置 Git

在你开始使用 Git 之前，需要设置你的用户名和邮箱地址。这些信息会附加到你的每一次提交 (commit) 中，用于标识是谁做的修改。

打开终端 (或 Git Bash)，执行以下命令，将引号中的内容替换为你自己的信息：

git config --global user.name "Your Name"
git config --global user.email "your.email@example.com"

--global 表示这个配置对你在这台电脑上的所有 Git 仓库都生效。
你可以通过以下命令检查配置是否成功：
```
git config --list
```

第四部分：本地仓库操作

现在我们开始在你的电脑上使用 Git。

创建一个新项目文件夹 (或进入已有项目文件夹)

mkdir my-git-project  # 创建一个名为 my-git-project 的文件夹
cd my-git-project     # 进入该文件夹

初始化 Git 仓库 (git init)
在你的项目文件夹中，执行以下命令将其初始化为一个 Git 仓库：
```
git init
```
这会在当前目录下创建一个隐藏的 .git 子目录，它包含了 Git 仓库的所有元数据和对象数据库。
Git 的三个区域 (重要概念)
- 工作区 (Working Directory)：你实际看到和编辑文件的项目文件夹。
- 暂存区 (Staging Area / Index)：一个特殊的文件，它保存了下次将要提交的文件列表信息。你可以选择性地将工作区的修改添加到暂存区。
- 本地仓库 (Local Repository / .git directory)：Git 用来保存项目元数据和对象数据库的地方。当你执行 git commit 时，暂存区的文件快照会被永久地储存在本地仓库中。
基本流程是： 在工作区修改文件 -> 将修改添加到暂存区 -> 将暂存区的修改提交到本地仓库。
检查状态 (git status)
这个命令非常重要，它会告诉你当前仓库的状态：哪些文件被修改了？哪些文件在暂存区？等等。
```
git status
```
刚初始化的仓库，它会提示你没有可提交的内容，但可能有未跟踪的文件。
创建和修改文件
现在，我们在项目里创建一个文件，比如 readme.md：
```
echo "# My Awesome Project" > readme.md
echo "This is a project to learn Git and GitHub." >> readme.md
```
再次运行 git status，你会看到 readme.md 被列为 “Untracked files” (未跟踪文件)。
添加到暂存区 (git add)
要让 Git 开始追踪这个文件并准备提交它的当前版本，你需要使用 git add 命令。
- 添加指定文件：
```
git add readme.md
```
- 添加所有已修改或新增的文件：
```
git add .
```
现在再运行 git status，你会看到 readme.md 被列为 “Changes to be committed” (待提交的更改)。
提交到本地仓库 (git commit)
将暂存区的内容提交到本地仓库，形成一个新的版本快照。每次提交都需要一个有意义的提交信息 (commit message)，说明这次提交做了什么。
```
git commit -m "Initial commit: Add readme.md"
```
- -m 选项后面跟着的是提交信息。
- 良好的提交信息非常重要！
现在运行 git status，会提示 “nothing to commit, working tree clean” (没有东西要提交，工作区是干净的)。
查看提交历史 (git log)
查看项目的提交记录：
```
git log
```
你会看到你刚才的提交，包含提交哈希值 (一个唯一的ID)、作者、日期和提交信息。
- 按 q 退出 git log 的查看。
- git log --oneline 会显示更简洁的日志。
进行更多修改并提交
让我们修改 readme.md 并添加一个新文件 main.py。
```
echo "More details about the project." >> readme.md
echo "print('Hello, Git!')" > main.py
```
运行 git status，你会看到 readme.md 被修改 (modified)，main.py 是未跟踪的。
```
git add .  # 或者 git add readme.md main.py
git commit -m "Add main.py and update readme"
```
再次查看 git log --oneline，你会看到两条提交记录。
分支 (Branching)
分支允许你在不影响主开发线 (通常是 main 或 master 分支) 的情况下进行开发、实验新功能或修复 bug。
- 查看分支 (git branch):
```
git branch
```
  你会看到一个名为 main (或 master) 的分支，并且前面有一个 * 号，表示你当前所在的分支。
- 创建新分支 (git branch <branch-name>):
```
git branch feature-login
```
  这创建了一个名为 feature-login 的新分支，它基于你当前所在的分支。
- 切换分支 (git checkout <branch-name> 或 git switch <branch-name>):
  git switch 是较新的命令，推荐使用。
```
git switch feature-login
```
  现在你就在 feature-login 分支上了。git branch 会显示 * feature-login。
- 在分支上工作:
  现在你在 feature-login 分支上做的任何修改和提交都只属于这个分支，不会影响 main 分支。
```
echo "print('Login functionality')" > login.py
git add login.py
git commit -m "Add basic login feature structure"
```
合并分支 (git merge)
当你完成了在 feature-login 分支上的工作，并且测试通过后，你可能想把它合并回 main 分支。
- 首先，切换回目标分支 (通常是 main)：
```
git switch main
```
- 然后，执行合并命令：
```
git merge feature-login
```
  Git 会尝试自动合并 feature-login 分支的更改到 main 分支。
  - 如果顺利，main 分支现在就包含了 feature-login 的所有提交。
  - 冲突 (Conflict)：如果两个分支修改了同一个文件的同一部分，Git 可能无法自动合并，这时会发生冲突。你需要手动解决冲突，然后再次提交。 (解决冲突是进阶内容，这里先了解概念)
- 删除已合并的分支 (可选):
  一旦分支被合并并且不再需要，可以删除它：
```
git branch -d feature-login
```

第五部分：GitHub 远程仓库操作

现在，我们将本地的 Git 仓库连接到 GitHub 上的远程仓库，以便备份、分享和协作。

注册 GitHub 账号
如果你还没有 GitHub 账号，请访问 https://github.com/ 注册一个。
在 GitHub 上创建新的远程仓库
- 登录 GitHub。
- 点击右上角的 “+” 号，选择 “New repository”。
- Repository name: 给你的仓库起个名字 (例如，my-git-project，最好和本地文件夹名一致，但非必需)。
- Description (optional): 简单描述你的项目。
- Public / Private: Public 仓库任何人都可以看到，Private 仓库只有你和你授权的人可以看到。初学建议 Public。
- Initialize this repository with:
  - 不要勾选 “Add a README file”、“Add .gitignore” 或 “Choose a license”，因为我们本地已经有项目了，并且想把本地项目推送上去。如果勾选了，远程仓库会有初始提交，会和你本地仓库的初始提交不一致，导致推送复杂化。
- 点击 “Create repository”。
连接本地仓库到远程仓库 (git remote add)
创建仓库后，GitHub 会显示一些指令。找到 “…or push an existing repository from the command line” 部分，那里有你的远程仓库 URL (通常是 HTTPS 或 SSH 格式)。我们用 HTTPS 格式。

在你的本地项目文件夹的终端中，执行：
```
git remote add origin https://github.com/YOUR_USERNAME/YOUR_REPOSITORY_NAME.git
```
- 将 YOUR_USERNAME 替换为你的 GitHub 用户名。
- 将 YOUR_REPOSITORY_NAME.git 替换为你在 GitHub 上创建的仓库名 (如 my-git-project.git)。
- origin 是这个远程仓库的默认别名。你可以有多个远程仓库，并给它们不同的别名。
你可以用 git remote -v 查看已配置的远程仓库。
推送本地更改到远程仓库 (git push)
现在，将你本地 main 分支的所有提交推送到 GitHub 上的 origin 远程仓库。
```
git push -u origin main
```
- push: 推送命令。
- -u (或 --set-upstream): 这个选项会将本地的 main 分支与远程的 origin/main 分支关联起来。这样，以后你在这个分支上执行 git push 或 git pull 时，就不需要再指定远程仓库和分支名了。第一次推送时建议使用 -u。
- origin: 远程仓库的别名。
- main: 你要推送的本地分支名。
执行此命令时，Git 可能会提示你输入 GitHub 的用户名和密码 (或者 Personal Access Token，对于 HTTPS 而言，密码方式逐渐被弃用，推荐使用 Token)。

推送成功后，刷新你在 GitHub 上的仓库页面，就能看到你的文件和提交历史了！
克隆远程仓库 (git clone)
如果你想在另一台电脑上获取 GitHub 上的项目，或者你想获取别人的公开项目，可以使用 git clone。
- 在 GitHub 上找到你想克隆的仓库。
- 点击绿色的 “Code” 按钮，复制 HTTPS 或 SSH URL。
- 在你的电脑上，打开终端，cd 到你想要存放项目的目录下，然后执行：
```
git clone https://github.com/SOMEONE_ELSE/SOME_REPOSITORY.git
```
这会将整个项目 (包括所有历史记录) 下载到你的电脑上，并自动设置好名为 origin 的远程仓库指向。
从远程仓库拉取更新 (git pull)
如果远程仓库有了新的提交 (比如你的同事推送了更新，或者你在 GitHub 网站上直接做了修改)，你需要将这些更新拉取到你的本地仓库。
在你的本地项目文件夹中，确保你在正确的分支上 (例如 main)：
```
git pull origin main
```
如果之前推送时用了 -u 选项，可以简化为：
```
git pull
```
git pull 实际上是 git fetch (从远程获取最新版本库数据) 和 git merge (将远程分支合并到当前本地分支) 两个命令的组合。

第六部分：基本协作流程 (简介)

当多人协作或参与开源项目时，通常会用到以下流程：

Fork (分叉):
- 如果你想为一个你没有直接写入权限的 GitHub 项目做贡献，你可以先 “Fork” 这个项目。
- Fork 操作会在你的 GitHub 账号下创建一个该项目的完整副本。
Clone (克隆):
- 将你 Fork 后的仓库 (即你账号下的那个副本) 克隆到你的本地电脑。
- git clone https://github.com/YOUR_USERNAME/FORKED_REPOSITORY.git
创建分支、修改、提交、推送:
- 在你的本地仓库中创建一个新分支来进行修改。
- 完成修改后，提交到本地仓库。
- 将你的本地分支推送到你 Fork 的远程仓库 (即 origin，指向你 GitHub 账号下的副本)。
```
git push origin your-feature-branch
```
Pull Request (PR / 合并请求):
- 回到你 Fork 的 GitHub 仓库页面，你会看到一个提示，可以基于你刚推送的分支创建一个 “Pull Request”。
- Pull Request 是请求原项目维护者将你的修改合并到他们的主项目中。
- 在 PR 中，你可以描述你的修改，项目维护者可以审查你的代码，提出评论或要求修改，最终决定是否合并。

这是 GitHub 协作的核心。

第七部分：好习惯和下一步

频繁提交，提交信息清晰:
- 每次完成一个小功能或修复一个小 bug 就进行一次提交。
- 提交信息要清晰地描述你做了什么。例如：“Fix: User login button unresponsive” 或 “Feat: Add password reset functionality”。
经常拉取更新: 在开始新工作前，或准备推送前，先 git pull 获取远程最新代码，避免冲突。
使用分支: 不要直接在 main 分支上进行大量开发，为新功能、bug 修复等创建专门的分支。
.gitignore 文件:
- 在项目中创建一个名为 .gitignore 的文件，列出那些你不想让 Git 追踪的文件或文件夹 (例如编译产生的文件、日志文件、IDE 配置文件、敏感信息如 API 密钥等)。
- 例如，一个 Python 项目的 .gitignore 可能包含：
```
__pycache__/
*.pyc
.env
venv/
```
- GitHub 提供了很多语言和框架的 .gitignore 模板。

下一步学习：

解决合并冲突
git rebase (另一种合并分支的方式，可以使历史更线性)
git stash (临时保存未提交的更改)
git reset 和 git revert (撤销提交)
标签 (Tagging versions, e.g., v1.0)
更高级的 GitHub 功能 (Issues, Actions, Projects)
Git GUI 客户端 (如 Sourcetree, GitHub Desktop, VS Code 自带的 Git 工具)，它们可以提供图形化界面，有时更直观。

这是一个相当全面的入门指南。关键是动手实践！创建一个测试项目，按照上面的步骤一步步操作，多用 git status 和 git log 来观察变化。祝你学习愉快！遇到问题随时可以提问 GPT，通过与GPT多轮问答，可以学到几乎所有公开知识。