從 Git 到 GitHub - 使用 Git 進行版本控制

希望本貼能從零開始帶您一起學習如何使用 Git 進行版本控制，并結合遠程倉庫 GitHub。這會是一個循序漸進的指南，我們開始吧！

學習 Git 和 GitHub 的路線圖：

理解核心概念：什么是版本控制？Git 是什么？GitHub 是什么？
安裝 Git
配置 Git
本地倉庫操作：創建倉庫、暫存、提交、查看歷史、分支、合并
GitHub 遠程倉庫操作：注冊 GitHub、創建遠程倉庫、連接本地與遠程、推送、克隆、拉取
基本協作流程 (簡介)：Fork、Pull Request
好習慣和下一步

視頻教程 (可視化git很推薦)：Git + GitHub 10分鐘完全入門
安裝教程 (非常推薦)：Git 詳細安裝教程（詳解 Git 安裝過程每一步）

第一部分：理解核心概念

什么是版本控制 (Version Control System, VCS)？
- 想象一下你在寫一篇重要的文檔或代碼。你可能會保存多個版本，比如 report_v1.doc, report_v2.doc, report_final.doc, report_final_really_final.doc。
- 版本控制系統就是一個能幫你自動追蹤文件修改歷史的工具。它記錄了誰、在什么時候、對什么文件做了什么修改。
- 好處：
  - 歷史追溯：可以查看任何歷史版本。
  - 錯誤恢復：如果不小心改錯了，可以輕松回滾到之前的某個版本。
  - 團隊協作：多人可以同時在同一個項目上工作，而不會互相覆蓋對方的修改。
  - 分支開發：可以創建“分支”來嘗試新功能或修復 bug，而不影響主線開發。
Git 是什么？
- Git 是目前世界上最先進、最流行的分布式版本控制系統。
- 分布式意味著每個開發者都擁有項目完整的歷史副本，不像集中式版本控制系統那樣需要時刻連接中央服務器。這使得離線工作和更快的操作成為可能。
- 它由 Linux 的創始人 Linus Torvalds 開發，最初是為了管理 Linux 內核的開發。
GitHub 是什么？
- GitHub 是一個基于網頁的 Git 版本庫托管服務。
- 它為你的 Git 倉庫提供了一個遠程存儲空間，并提供了許多協作功能，如問題跟蹤、代碼審查 (Pull Requests)、項目管理等。
- 簡單來說：Git 是工具，GitHub 是平臺 (或服務)。你可以只在本地使用 Git，但結合 GitHub 可以更好地備份、分享和協作。
- 類似的平臺還有 GitLab, Bitbucket 等。

第二部分：安裝 Git

Windows:
- 訪問 https://git-scm.com/download/win 下載 Git for Windows。

具體可參考這篇全網最佳的Git安裝教程 (非常推薦)：
Git 詳細安裝教程（詳解 Git 安裝過程每一步）
* 運行安裝程序，大部分選項保持默認即可。建議勾選 “run with bash” (在右鍵菜單中添加 Git Bash 選項) 和 “Add Git Bash for Windows Terminal” (如果你想在終端 (Terminal) 或命令提示符 (Command Prompt) 中使用)。

macOS:
- 最簡單的方式是安裝 Xcode Command Line Tools。打開終端 (Terminal)，輸入 git --version。如果沒安裝，系統會提示你安裝。
- 或者通過 Homebrew 安裝: brew install git
- 也可以從 https://git-scm.com/download/mac 下載安裝包。
Linux (Debian/Ubuntu):
- 打開終端，輸入: sudo apt update && sudo apt install git
驗證安裝:
- 安裝完成后，打開終端 (Windows 用戶可以使用 Git Bash)，輸入以下命令查看 Git 版本：
```
git --version
```
  如果顯示出版本號，說明安裝成功。

第三部分：配置 Git

在你開始使用 Git 之前，需要設置你的用戶名和郵箱地址。這些信息會附加到你的每一次提交 (commit) 中，用于標識是誰做的修改。

打開終端 (或 Git Bash)，執行以下命令，將引號中的內容替換為你自己的信息：

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

--global 表示這個配置對你在這臺電腦上的所有 Git 倉庫都生效。
你可以通過以下命令檢查配置是否成功：
```
git config --list
```

第四部分：本地倉庫操作

現在我們開始在你的電腦上使用 Git。

創建一個新項目文件夾 (或進入已有項目文件夾)

mkdir my-git-project  # 創建一個名為 my-git-project 的文件夾
cd my-git-project     # 進入該文件夾

初始化 Git 倉庫 (git init)
在你的項目文件夾中，執行以下命令將其初始化為一個 Git 倉庫：
```
git init
```
這會在當前目錄下創建一個隱藏的 .git 子目錄，它包含了 Git 倉庫的所有元數據和對象數據庫。
Git 的三個區域 (重要概念)
- 工作區 (Working Directory)：你實際看到和編輯文件的項目文件夾。
- 暫存區 (Staging Area / Index)：一個特殊的文件，它保存了下次將要提交的文件列表信息。你可以選擇性地將工作區的修改添加到暫存區。
- 本地倉庫 (Local Repository / .git directory)：Git 用來保存項目元數據和對象數據庫的地方。當你執行 git commit 時，暫存區的文件快照會被永久地儲存在本地倉庫中。
基本流程是： 在工作區修改文件 -> 將修改添加到暫存區 -> 將暫存區的修改提交到本地倉庫。
檢查狀態 (git status)
這個命令非常重要，它會告訴你當前倉庫的狀態：哪些文件被修改了？哪些文件在暫存區？等等。
```
git status
```
剛初始化的倉庫，它會提示你沒有可提交的內容，但可能有未跟蹤的文件。
創建和修改文件
現在，我們在項目里創建一個文件，比如 readme.md：
```
echo "# My Awesome Project" > readme.md
echo "This is a project to learn Git and GitHub." >> readme.md
```
再次運行 git status，你會看到 readme.md 被列為 “Untracked files” (未跟蹤文件)。
添加到暫存區 (git add)
要讓 Git 開始追蹤這個文件并準備提交它的當前版本，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 .
```
現在再運行 git status，你會看到 readme.md 被列為 “Changes to be committed” (待提交的更改)。
提交到本地倉庫 (git commit)
將暫存區的內容提交到本地倉庫，形成一個新的版本快照。每次提交都需要一個有意義的提交信息 (commit message)，說明這次提交做了什么。
```
git commit -m "Initial commit: Add readme.md"
```
- -m 選項后面跟著的是提交信息。
- 良好的提交信息非常重要！
現在運行 git status，會提示 “nothing to commit, working tree clean” (沒有東西要提交，工作區是干凈的)。
查看提交歷史 (git log)
查看項目的提交記錄：
```
git log
```
你會看到你剛才的提交，包含提交哈希值 (一個唯一的ID)、作者、日期和提交信息。
- 按 q 退出 git log 的查看。
- git log --oneline 會顯示更簡潔的日志。
進行更多修改并提交
讓我們修改 readme.md 并添加一個新文件 main.py。
```
echo "More details about the project." >> readme.md
echo "print('Hello, Git!')" > main.py
```
運行 git status，你會看到 readme.md 被修改 (modified)，main.py 是未跟蹤的。
```
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，你會看到兩條提交記錄。
分支 (Branching)
分支能在不影響主開發線 (通常是 main 或 master 分支) 的情況下進行開發、實驗新功能或修復 bug。
- 查看分支 (git branch):
```
git branch
```
  你會看到一個名為 main (或 master) 的分支，并且前面有一個 * 號，表示你當前所在的分支。
- 創建新分支 (git branch <branch-name>):
```
git branch feature-login
```
  這創建了一個名為 feature-login 的新分支，它基于你當前所在的分支。
- 切換分支 (git checkout <branch-name> 或 git switch <branch-name>):
  git switch 是較新的命令，推薦使用。
```
git switch feature-login
```
  現在你就在 feature-login 分支上了。git branch 會顯示 * feature-login。
- 在分支上工作:
  現在你在 feature-login 分支上做的任何修改和提交都只屬于這個分支，不會影響 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)
當你完成了在 feature-login 分支上的工作，并且測試通過后，你可能想把它合并回 main 分支。
- 首先，切換回目標分支 (通常是 main)：
```
git switch main
```
- 然后，執行合并命令：
```
git merge feature-login
```
  Git 會嘗試自動合并 feature-login 分支的更改到 main 分支。
  - 如果順利，main 分支現在就包含了 feature-login 的所有提交。
  - 沖突 (Conflict)：如果兩個分支修改了同一個文件的同一部分，Git 可能無法自動合并，這時會發生沖突。你需要手動解決沖突，然后再次提交。 (解決沖突是進階內容，這里先了解概念)
- 刪除已合并的分支 (可選):
  一旦分支被合并并且不再需要，可以刪除它：
```
git branch -d feature-login
```

第五部分：GitHub 遠程倉庫操作

現在，我們將本地的 Git 倉庫連接到 GitHub 上的遠程倉庫，以便備份、分享和協作。

注冊 GitHub 賬號
如果你還沒有 GitHub 賬號，請訪問 https://github.com/ 注冊一個。
在 GitHub 上創建新的遠程倉庫
- 登錄 GitHub。
- 點擊右上角的 “+” 號，選擇 “New repository”。
- Repository name: 給你的倉庫起個名字 (例如，my-git-project，最好和本地文件夾名一致，但非必需)。
- Description (optional): 簡單描述你的項目。
- Public / Private: Public 倉庫任何人都可以看到，Private 倉庫只有你和你授權的人可以看到。初學建議 Public。
- Initialize this repository with:
  - 不要勾選 “Add a README file”、“Add .gitignore” 或 “Choose a license”，因為我們本地已經有項目了，并且想把本地項目推送上去。如果勾選了，遠程倉庫會有初始提交，會和你本地倉庫的初始提交不一致，導致推送復雜化。
- 點擊 “Create repository”。
連接本地倉庫到遠程倉庫 (git remote add)
創建倉庫后，GitHub 會顯示一些指令。找到 “…or push an existing repository from the command line” 部分，那里有你的遠程倉庫 URL (通常是 HTTPS 或 SSH 格式)。我們用 HTTPS 格式。

在你的本地項目文件夾的終端中，執行：
```
git remote add origin https://github.com/YOUR_USERNAME/YOUR_REPOSITORY_NAME.git
```
- 將 YOUR_USERNAME 替換為你的 GitHub 用戶名。
- 將 YOUR_REPOSITORY_NAME.git 替換為你在 GitHub 上創建的倉庫名 (如 my-git-project.git)。
- origin 是這個遠程倉庫的默認別名。你可以有多個遠程倉庫，并給它們不同的別名。
你可以用 git remote -v 查看已配置的遠程倉庫。
推送本地更改到遠程倉庫 (git push)
現在，將你本地 main 分支的所有提交推送到 GitHub 上的 origin 遠程倉庫。
```
git push -u origin main
```
- push: 推送命令。
- -u (或 --set-upstream): 這個選項會將本地的 main 分支與遠程的 origin/main 分支關聯起來。這樣，以后你在這個分支上執行 git push 或 git pull 時，就不需要再指定遠程倉庫和分支名了。第一次推送時建議使用 -u。
- origin: 遠程倉庫的別名。
- main: 你要推送的本地分支名。
執行此命令時，Git 可能會提示你輸入 GitHub 的用戶名和密碼 (或者 Personal Access Token，對于 HTTPS 而言，密碼方式逐漸被棄用，推薦使用 Token)。

推送成功后，刷新你在 GitHub 上的倉庫頁面，就能看到你的文件和提交歷史了！
克隆遠程倉庫 (git clone)
如果你想在另一臺電腦上獲取 GitHub 上的項目，或者你想獲取別人的公開項目，可以使用 git clone。
- 在 GitHub 上找到你想克隆的倉庫。
- 點擊綠色的 “Code” 按鈕，復制 HTTPS 或 SSH URL。
- 在你的電腦上，打開終端，cd 到你想要存放項目的目錄下，然后執行：
```
git clone https://github.com/SOMEONE_ELSE/SOME_REPOSITORY.git
```
這會將整個項目 (包括所有歷史記錄) 下載到你的電腦上，并自動設置好名為 origin 的遠程倉庫指向。
從遠程倉庫拉取更新 (git pull)
如果遠程倉庫有了新的提交 (比如你的同事推送了更新，或者你在 GitHub 網站上直接做了修改)，你需要將這些更新拉取到你的本地倉庫。
在你的本地項目文件夾中，確保你在正確的分支上 (例如 main)：
```
git pull origin main
```
如果之前推送時用了 -u 選項，可以簡化為：
```
git pull
```
git pull 實際上是 git fetch (從遠程獲取最新版本庫數據) 和 git merge (將遠程分支合并到當前本地分支) 兩個命令的組合。

第六部分：基本協作流程 (簡介)

當多人協作或參與開源項目時，通常會用到以下流程：

Fork (分叉):
- 如果你想為一個你沒有直接寫入權限的 GitHub 項目做貢獻，你可以先 “Fork” 這個項目。
- Fork 操作會在你的 GitHub 賬號下創建一個該項目的完整副本。
Clone (克隆):
- 將你 Fork 后的倉庫 (即你賬號下的那個副本) 克隆到你的本地電腦。
- git clone https://github.com/YOUR_USERNAME/FORKED_REPOSITORY.git
創建分支、修改、提交、推送:
- 在你的本地倉庫中創建一個新分支來進行修改。
- 完成修改后，提交到本地倉庫。
- 將你的本地分支推送到你 Fork 的遠程倉庫 (即 origin，指向你 GitHub 賬號下的副本)。
```
git push origin your-feature-branch
```
Pull Request (PR / 合并請求):
- 回到你 Fork 的 GitHub 倉庫頁面，你會看到一個提示，可以基于你剛推送的分支創建一個 “Pull Request”。
- Pull Request 是請求原項目維護者將你的修改合并到他們的主項目中。
- 在 PR 中，你可以描述你的修改，項目維護者可以審查你的代碼，提出評論或要求修改，最終決定是否合并。

這是 GitHub 協作的核心。

第七部分：好習慣和下一步

頻繁提交，提交信息清晰:
- 每次完成一個小功能或修復一個小 bug 就進行一次提交。
- 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”。
經常拉取更新: 在開始新工作前，或準備推送前，先 git pull 獲取遠程最新代碼，避免沖突。
使用分支: 不要直接在 main 分支上進行大量開發，為新功能、bug 修復等創建專門的分支。
.gitignore 文件:
- 在項目中創建一個名為 .gitignore 的文件，列出那些你不想讓 Git 追蹤的文件或文件夾 (例如編譯產生的文件、日志文件、IDE 配置文件、敏感信息如 API 密鑰等)。
- 例如，一個 Python 項目的 .gitignore 可能包含：
```
__pycache__/
*.pyc
.env
venv/
```
- GitHub 提供了很多語言和框架的 .gitignore 模板。

下一步學習：

解決合并沖突
git rebase (另一種合并分支的方式，可以使歷史更線性)
git stash (臨時保存未提交的更改)
git reset 和 git revert (撤銷提交)
標簽 (Tagging versions, e.g., v1.0)
更高級的 GitHub 功能 (Issues, Actions, Projects)
Git GUI 客戶端 (如本文最開頭推薦的 Git + GitKraken + GitHub 可視化Git 10分鐘完全入門, GitHub Desktop, VS Code 自帶的 Git 工具)，它們可以提供圖形化界面，有時更直觀。

動手實踐很關鍵，創建一個測試項目，按照上面的步驟一步步操作，多用 git status 和 git log 來觀察變化。祝你學習愉快！遇到問題隨時可以提問 GPT，通過與GPT多輪問答，可以學到幾乎所有公開知識。