Git 全景課 / 第二部分　分支與歷史 · M4

M4　分支：可移動的標籤

M3 說過，分支只是一個 41 bytes 的檔案。本單元看它怎樣動：提交時誰會往前走、切換時甚麼會改變，以及 HEAD 離開分支時要小心甚麼。

約 60 分鐘沙盒 7 個任務 · 小測 4 題先修：M3

學完本單元，你能夠：

建立、切換、列出和刪除分支；
在每個命令之後，預測 HEAD 和各分支標籤會指向哪個 commit；
分辨 HEAD 的兩種狀態，並在 detached HEAD 下不弄丟工作；
分清楚 branch 與 worktree、checkout 與 switch／restore。

1分支是一張會跟着走的標籤 A branch is a label that follows you

M3 的結論是：commit 一旦寫入就不會改變，而分支是 .git/refs/heads/ 裏一個寫着 commit 編號的小檔案。分支和標籤（tag）的分別只有一點：你在某條分支上提交時，那條分支會自動移到新的 commit。

圖 1. 提交時只有一條分支會移動：HEAD 所指的那條。深色標籤是分支，白底框是 HEAD，藍色是新 commit。

預測規則 每次提交：① 新 commit 的 parent＝HEAD 現在指着的 commit；② HEAD 所指的分支移到新 commit；③ 其他分支一律不動。記住這三步，任何分支圖都能預測。

2HEAD 的兩種狀態 Two states of HEAD

	指向分支（一般情況）	detached HEAD（直接指向 commit）
`.git/HEAD` 的內容	`ref: refs/heads/main`	一個 commit 編號
`git status` 顯示	`On branch main`	`HEAD detached at 1a2b3c4`
提交時	分支跟着往前走	只有 HEAD 往前走，沒有分支記住新 commit
怎樣進入	`git switch main`	`git switch --detach <commit>`、`git checkout <編號或標籤>`
用途	日常工作	查看舊版本、臨時實驗

detached HEAD 不是錯誤，只是「不在任何分支上」。它唯一的風險在第 5 節。

3切換分支時改變了甚麼 What switching changes

git switch feature 做了兩件事：

把 .git/HEAD 改成 ref: refs/heads/feature；
把工作目錄和暫存區換成 feature 所指 commit 的快照。檔案會在你眼前變成那個版本的樣子。

它不會複製任何東西，也不會新增任何物件。這正是 FAQ-001 的重點：一個資料夾（worktree）同一時間只能展示一條分支；要同時展示兩條，就要用 git worktree add 開第二個資料夾（M8）。

切換前先提交 如果工作目錄有未提交的修改，而切換會覆蓋到它們，Git 會拒絕切換並列出那些檔案。這時你可以先提交，或者用 git stash 暫時收起（M8）。沙盒為了專注於分支，每次提交都會自動修改並 add 檔案，所以不會遇到這種情況。

4沙盒：commit 圖 Sandbox: the commit graph

5detached HEAD：不要讓 commit 變孤兒 Detached HEAD and orphaned commits

在 detached HEAD 狀態下提交，新 commit 只由 HEAD 指着。一旦你切換回某條分支，就再沒有任何 ref 指向它：它還在物件資料庫裏，但從任何分支都找不到，git log 也不會列出它。這種 commit 叫做懸空 commit（dangling commit）。

Git 會在你離開時提醒你：

Warning: you are leaving 1 commit behind, not connected to
any of your branches:

  9f3c2e1 試試另一種寫法

If you want to keep it by creating a new branch, this may be a good time
to do so with:

 git branch <new-branch-name> 9f3c2e1

照它說的做就能救回：git branch rescue 9f3c2e1 給那個 commit 貼上一張分支標籤。即使你錯過了這段提示，Git 也會在一段時間內（預設至少 30 天）保留記錄，可以用 git reflog 找回編號（M6）。

何時會不知不覺進入 detached HEAD 用 git checkout 加上 commit 編號或標籤名稱（例如 git checkout v1.0 想看舊版本）；或者在 rebase 途中（M7）。看到 HEAD detached at … 時，先想清楚接下來要不要提交；要的話，先 git switch -c <新分支>。

6容易混淆的對照 Easily confused

branch 與 worktree

	branch	worktree
是甚麼	指向 commit 的標籤（歷史裏的一個位置）	磁碟上的一個資料夾（一張書桌）
數量	可以有幾百條，成本幾乎為零	每多一個就多一份工作檔案
切換	`git switch` 改變這個資料夾展示的內容	到另一個資料夾工作，兩邊同時存在

詳見 FAQ-001，M8 會實際操作 worktree。

`checkout` 與 `switch`／`restore`

舊版 Git 只有 git checkout，它一條命令做兩件很不同的事。2019 年起（Git 2.23），Git 把它拆成兩條意思清楚的命令：

想做的事	舊寫法	新寫法
切換分支	`git checkout feature`	`git switch feature`
建立並切換	`git checkout -b feature`	`git switch -c feature`
查看舊 commit	`git checkout 1a2b3c4`（悄悄進入 detached HEAD）	`git switch --detach 1a2b3c4`（要你明確表態）
放棄檔案修改	`git checkout -- notes.md`	`git restore notes.md`（M1）

舊寫法仍然有效，網上大量答案也還在用，所以要看得懂；但自己寫時用新寫法，因為命令名字就說明了它會影響甚麼。

常見誤解

「建立分支會自動切換過去。」不會。git branch feature 只建立標籤；要同時切換，用 git switch -c feature。
「刪除分支會刪除它的 commit。」不會。只是撕掉標籤；commit 若沒有其他 ref 指向，就變成懸空 commit。所以 git branch -d 在分支未合併時會拒絕，要你用 -D 確認。
「main 是特別的分支。」不是。它只是預設名字；Git 對它沒有任何特別待遇，「正本」的地位是團隊約定和保護規則給它的（M0、M11）。

7命令速查 Cheat sheet

命令	作用
`git branch`	列出分支，`*` 是目前所在的
`git branch feature`	在 HEAD 處建立分支（不切換）
`git branch fix 1a2b3c4`	在指定的 commit 建立分支
`git switch feature`	切換到分支
`git switch -c feature`	建立並切換
`git switch --detach v1.0`	進入 detached HEAD 查看舊版本
`git branch -d feature`	刪除已合併的分支（未合併會被拒絕）
`git branch -D feature`	強制刪除（它的 commit 可能變成懸空）
`git log --oneline --graph --all`	在終端機畫出所有分支的歷史
`HEAD~1`、`main~2`	「往回一步」「main 往回兩步」：沿第一個 parent 往回數

8延伸練習 More practice

Learn Git Branching（Peter Cottle 等人製作，MIT 授權，有繁體中文介面）是一套以關卡形式練習分支的網站。完成本單元後，可以先做它主要關卡裏的入門系列，熟悉提交、分支和切換；合併和 rebase 的關卡留到 M5、M7 之後再做。

9小測 Quiz

1. main 和 feature 都指向 commit B，HEAD 指向 main。執行 git commit 之後： main 和 feature 都移到新 commit 兩者都不動，只有 HEAD 移動 main 移到新 commit，feature 留在 B feature 移到新 commit，main 留在 B

2. git branch feature 之後，你在哪條分支上？ feature 原本的分支，沒有切換 detached HEAD 沒有任何分支

3. 你在 detached HEAD 下提交了一個 commit，然後 git switch main。那個 commit 怎樣了？自動合併進 main 被永久刪除 Git 會拒絕切換仍在物件資料庫，但沒有分支指向它；可用 git branch <名字> <編號> 救回

4. 想看 v1.0 時的檔案，又不想誤入 detached HEAD 而不自知，最清楚的命令是： git switch --detach v1.0 git switch v1.0 git branch v1.0 git restore v1.0

本單元重點 Summary

分支是會跟着提交往前走的標籤；只有 HEAD 所指的分支會走。
提交三步：新 commit 的 parent＝HEAD 所指 commit → 目前分支移到新 commit → 其他分支不動。
git switch 改變 HEAD，並把工作目錄換成那個 commit 的快照；不複製、不新增物件。
HEAD 有兩種狀態：指向分支（一般），或直接指向 commit（detached）。
detached HEAD 下的提交，離開前要用分支保住，否則會變成懸空 commit。
用 switch 切換分支、restore 還原檔案；checkout 兩者都做，看得懂就好。