第9章：分支基础 —— Git 的杀手锏
第9章：分支基础 —— Git 的杀手锏
如果 Git 只有一个功能值得炫耀，那一定是分支。其他版本控制系统（如 SVN）的分支又慢又重，而 Git 的分支轻如鸿毛、快如闪电。这一章，我们来揭开 Git 分支的神秘面纱。
9.1 什么是分支？代码的平行宇宙
想象一下：你正在写代码，突然需要同时做两件事——修复一个紧急 Bug，同时开发一个新功能。怎么办？复制整个项目到另一个文件夹？太笨了！Git 分支就是解决方案。
分支的比喻
比喻1：平行宇宙
- 主宇宙（main 分支）：稳定运行的代码
- 平行宇宙 A（feature 分支）：开发新功能
- 平行宇宙 B（hotfix 分支）：修复紧急 Bug
- 每个宇宙独立发展，互不干扰
比喻2：游戏存档
- main 分支：主存档
- feature 分支：尝试新玩法的存档
- 随时可以切换回主存档
- 新玩法成功了，可以合并回主存档
比喻3：树枝
- 主干（main）：树的 trunk
- 分支：从主干分出的树枝
- 树枝可以独立生长
- 最终可以合并回主干
分支的本质
Git 的分支本质上是一个指向提交的指针。创建分支就是创建一个指向当前提交的指针，切换分支就是移动 HEAD 指针。
创建分支前：
A --- B --- C (HEAD -> main)
创建 feature 分支后：
A --- B --- C (HEAD -> main, feature)
在 feature 分支上提交 D 后：
A --- B --- C (main)
\
D (HEAD -> feature)
切换回 main，提交 E 后：
A --- B --- C --- E (HEAD -> main)
\
D (feature)
9.2 为什么需要分支？老板突然让你修 Bug 怎么办
没有分支的世界：
- 你在写新功能，代码改了一半
- 老板突然说：“线上出 Bug 了，马上修复！”
- 你：“等我先把这堆代码注释掉…”
- 修复完 Bug，再取消注释，继续写功能
- 一团糟！
有分支的世界：
- 你在 feature 分支写新功能
- 老板：“线上出 Bug 了！”
- 你：
git switch main，git switch -c hotfix - 修复 Bug，合并，部署
- 切回 feature 分支，继续写功能
- 井井有条！
分支的典型使用场景
场景1：功能开发
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| # 每个功能一个分支
feature/user-login
feature/payment
feature/dashboard
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场景2：Bug 修复
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| # 紧急修复
hotfix/critical-bug
# 普通修复
fix/login-error
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场景3：版本发布
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| # 准备发布
release/v1.0.0
release/v1.1.0
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场景4：实验性代码
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| # 尝试新想法
experiment/new-algorithm
experiment/refactor
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场景5：代码审查
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| # 审查时创建的分支
review/fix-memory-leak
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分支的好处
- 隔离开发：不同功能互不影响
- 并行工作：多人同时开发不同功能
- 安全实验：尝试新想法，失败了直接删除分支
- 版本管理：维护多个版本
- 代码审查：通过 Pull Request 审查代码
9.3 分支的本质：只是一个 41 字节的指针
Git 的分支为什么这么快？因为它本质上只是一个文件，里面存着一个 40 字符的 SHA-1 哈希值。
分支的物理存储
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| # 查看分支文件
ls .git/refs/heads/
# 输出：main feature hotfix
# 查看分支内容
cat .git/refs/heads/main
# 输出：a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k1l2m3n4o5p6q7r8s9
# 查看文件大小
ls -la .git/refs/heads/main
# 输出：41 字节（40 字符 + 换行符）
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创建分支有多快？
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| # 创建分支只需写入 41 字节
# 时间复杂度：O(1)
# 实际时间：< 1 毫秒
git branch new-feature
# 瞬间完成！
# 对比 SVN：
# SVN 创建分支需要复制整个目录
# 时间复杂度：O(n)，n 是文件数量
# 实际时间：几秒到几分钟
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分支 vs 提交
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| # 提交（commit）包含完整信息
# - 作者、时间、提交信息
# - 父提交指针
# - 文件树快照
# 大小：几百字节到几 MB
# 分支（branch）只包含一个指针
# - 指向某个提交
# 大小：41 字节
|
分支的存储结构
.git/
├── refs/
│ └── heads/
│ ├── main # 内容：a1b2c3d...
│ ├── feature # 内容：b2c3d4e...
│ └── hotfix # 内容：c3d4e5f...
├── HEAD # 内容：ref: refs/heads/main
└── ...
为什么这么快？
- 创建分支：写入 41 字节
- 切换分支：更新 HEAD 文件
- 合并分支：找到共同祖先，应用差异
都是 O(1) 或 O(n) 操作，n 是差异的文件数，不是总文件数。
9.4 HEAD 是什么？当前位置的指南针
HEAD 是 Git 中最重要的概念之一，它指向你当前所在的位置。
HEAD 的本质
HEAD 是一个指向当前分支的指针（或者指向某个具体的提交）。
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| # 查看 HEAD
cat .git/HEAD
# 输出：ref: refs/heads/main
# 这意味着 HEAD 指向 main 分支
# main 分支又指向某个提交
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HEAD 的两种状态
状态1：指向分支（正常状态）
HEAD -> main -> a1b2c3d
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| # 查看当前分支
git branch --show-current
# 输出：main
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状态2：指向具体提交（分离 HEAD 状态）
HEAD -> a1b2c3d
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| # 切换到某个提交
git checkout a1b2c3d
# 查看 HEAD
cat .git/HEAD
# 输出：a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k1l2m3n4o5p6q7r8s9
# 警告：你处于分离 HEAD 状态
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分离 HEAD 状态
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| # 进入分离 HEAD 状态
git checkout a1b2c3d
# 在这个状态下提交
git commit -m "实验性改动"
# 新提交没有分支指向它！
# 如果切换回 main，这个提交就"丢失"了
# 需要用 git reflog 找回
# 解决方案：创建一个分支
git checkout -b experiment
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HEAD 的相对引用
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| # HEAD 的父提交
git show HEAD~1
# HEAD 的祖父提交
git show HEAD~2
# HEAD 的第一个父提交（用于合并提交）
git show HEAD^1
# HEAD 的第二个父提交（用于合并提交）
git show HEAD^2
# 组合使用
git show HEAD~2^2 # 祖父的第二个父提交
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实际应用
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| # 撤销最后一次提交（保留改动）
git reset --soft HEAD~1
# 查看上次提交改了什么
git show HEAD
# 比较上次提交和这次提交的差异
git diff HEAD~1 HEAD
# 回到上次提交的状态
git checkout HEAD~1
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9.5 创建分支：git branch vs git switch -c
创建分支有两种方式，老派和新派，效果一样，但新派更清晰。
老派：git branch
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| # 创建分支
git branch feature-x
# 注意：创建后不会自动切换
git branch
# * main # 当前还在 main
# feature-x # 新分支已创建
# 需要手动切换
git checkout feature-x
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新派：git switch -c
Git 2.23 引入的新命令，职责更清晰：
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| # 创建并切换分支
git switch -c feature-x
# -c 是 --create 的缩写
# 查看当前分支
git branch
# main
# * feature-x # 已经切换过来了
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对比
| 操作 | 老派 | 新派 |
|---|
| 创建分支 | git branch name | git switch -c name |
| 创建并切换 | git checkout -b name | git switch -c name |
| 切换分支 | git checkout name | git switch name |
基于特定提交创建分支
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| # 基于某个提交创建分支
git branch feature-x a1b2c3d
# 基于某个标签创建分支
git branch release-v1.0 v1.0.0
# 基于远程分支创建分支
git branch feature-x origin/feature-x
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创建空分支（无历史）
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| # 创建一个没有提交历史的分支
git checkout --orphan empty-branch
# 删除所有文件
git rm -rf .
# 添加新文件
git add README.md
git commit -m "Initial commit"
# 这个分支没有历史，适合发布文档等场景
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9.6 切换分支：git switch 与 git checkout 的爱恨情仇
切换分支是日常操作，但 Git 提供了多种方式，容易让人困惑。
老派：git checkout
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| # 切换分支
git checkout feature-x
# 创建并切换
git checkout -b feature-y
# 切换到远程分支
git checkout -b feature-x origin/feature-x
# 或者简写
git checkout --track origin/feature-x
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新派：git switch
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| # 切换分支
git switch feature-x
# 创建并切换
git switch -c feature-y
# 切换到远程分支
git switch -c feature-x origin/feature-x
# 或者
git switch --track origin/feature-x
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为什么推荐 git switch？
git checkout 功能太多，职责不清：
- 切换分支：
git checkout branch - 恢复文件：
git checkout -- file - 创建分支：
git checkout -b branch
git switch 只做一件事：切换分支。更清晰，更安全。
切换分支时的冲突
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| # 如果工作区有未提交的改动，与目标分支冲突
git switch feature-x
# error: Your local changes to the following files would be overwritten by checkout:
# src/main.js
# Please commit your changes or stash them before you switch branches.
# 解决方案1：提交改动
git add .
git commit -m "WIP: 临时提交"
git switch feature-x
# 解决方案2：暂存改动
git stash push -m "切换分支前的改动"
git switch feature-x
# 解决方案3：强制切换（会丢失改动！）
git switch -f feature-x # 危险！
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切换到远程分支
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| # 获取远程分支列表
git fetch origin
# 查看远程分支
git branch -r
# 切换到远程分支（创建本地跟踪分支）
git switch -c feature-x origin/feature-x
# 或者简写
git switch --track origin/feature-x
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9.7 切换分支前的注意事项：未提交修改怎么办？
切换分支前，Git 会检查工作区和暂存区。如果有未提交的改动，可能会阻止切换。
Git 的检查逻辑
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| # 情况1：改动与目标分支不冲突
# 文件 A 在工作区修改了
# 目标分支的文件 A 与当前分支相同
# 结果：可以切换，改动会保留
git switch feature-x
# 成功，改动还在
# 情况2：改动与目标分支冲突
# 文件 A 在工作区修改了
# 目标分支的文件 A 与当前分支不同
# 结果：阻止切换，要求处理
git switch feature-x
# error: 无法切换
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处理未提交改动的 4 种方法
方法1：提交改动
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| # 如果改动已经完成
git add .
git commit -m "feat: 完成功能 X"
git switch feature-x
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方法2：暂存改动（推荐）
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| # 如果改动还没完成
git stash push -m "功能 X 进行中"
git switch feature-x
# 处理完其他事情后，切回来
git switch main
git stash pop # 恢复改动
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方法3：放弃改动
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| # 如果改动不重要
git restore .
git switch feature-x
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方法4：强制切换（危险）
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| # 会丢失未提交的改动！
git switch -f feature-x
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git stash 详解
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| # 暂存当前改动
git stash push -m "描述信息"
# 查看 stash 列表
git stash list
# stash@{0}: On main: 描述信息
# stash@{1}: On feature-x: 另一个描述
# 恢复最近的 stash
git stash pop
# 恢复指定的 stash
git stash pop stash@{1}
# 应用但不删除 stash
git stash apply
# 删除 stash
git stash drop stash@{0}
# 清空所有 stash
git stash clear
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9.8 查看所有分支：git branch -a、-r、-vv
管理分支的前提是先知道有哪些分支。
查看本地分支
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| # 查看本地分支
git branch
# 带详细信息
git branch -v
# 带上游分支信息
git branch -vv
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输出示例：
feature-x a1b2c3d 添加功能 X
feature-y b2c3d4e 添加功能 Y
* main c3d4e5f [origin/main] 修复 Bug
experiment d4e5f6g 实验性改动
查看远程分支
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| # 查看远程分支
git branch -r
# 输出示例：
# origin/main
# origin/feature-x
# origin/hotfix-login
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查看所有分支（本地 + 远程）
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| # 查看所有分支
git branch -a
# 输出示例：
# feature-x
# feature-y
# * main
# remotes/origin/main
# remotes/origin/feature-x
# remotes/origin/feature-y
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分支信息解读
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| # -v 显示最后一次提交
git branch -v
# feature-x a1b2c3d 添加功能 X
# -vv 显示上游分支关系
git branch -vv
# feature-x a1b2c3d [origin/feature-x: ahead 2] 添加功能 X
# ↑
# 本地领先远程 2 个提交
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过滤分支
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| # 查看已合并到当前分支的分支
git branch --merged
# 查看未合并到当前分支的分支
git branch --no-merged
# 查看已合并到 main 的分支
git branch --merged main
# 查看包含某个提交的分支
git branch --contains a1b2c3d
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9.9 删除分支：用完就扔，保持整洁
分支用完就该删除，保持仓库整洁。Git 提供了安全的删除方式。
删除本地分支
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| # 删除已合并的分支
git branch -d feature-x
# 强制删除未合并的分支（会丢失提交！）
git branch -D feature-x
# 等同于 git branch --delete --force feature-x
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删除远程分支
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| # 方法1：push 空分支
git push origin --delete feature-x
# 方法2：使用冒号
git push origin :feature-x
# 方法3：先删除本地跟踪分支，再删除远程分支
git branch -d -r origin/feature-x
git push origin --delete feature-x
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删除已合并的本地分支
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| # 批量删除已合并到 main 的本地分支
git branch --merged main | grep -v "^\*" | grep -v "main" | xargs git branch -d
# 解释：
# git branch --merged main # 列出已合并到 main 的分支
# grep -v "^\*" # 排除当前分支
# grep -v "main" # 排除 main 分支
# xargs git branch -d # 逐个删除
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清理远程已删除的分支
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| # 远程分支已被删除，但本地还有引用
git branch -a
# remotes/origin/feature-x # 这个分支在远程已删除
# 清理本地引用
git remote prune origin
# 或者获取时自动清理
git fetch --prune origin
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9.10 分支重命名：改个更合适的名字
分支命名不规范？想改个更合适的名字？Git 支持重命名分支。
重命名本地分支
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| # 重命名当前分支
git branch -m new-name
# 重命名指定分支
git branch -m old-name new-name
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重命名远程分支
Git 没有直接重命名远程分支的命令，需要间接操作：
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| # 1. 重命名本地分支
git branch -m old-name new-name
# 2. 删除远程旧分支
git push origin --delete old-name
# 3. 推送新分支到远程
git push origin new-name
# 4. 设置上游分支
git push --set-upstream origin new-name
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批量重命名
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| # 将所有 fix/ 开头的分支改为 bugfix/
for branch in $(git branch --list "fix/*"); do
newname=$(echo $branch | sed 's/fix\//bugfix\//')
git branch -m "$branch" "$newname"
done
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9.11 查看分支历史：分支的演变过程
了解分支的创建和演变过程，有助于理解项目的开发历史。
图形化查看分支历史
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| # 查看所有分支的图形历史
git log --oneline --graph --all
# 查看特定分支的历史
git log --oneline --graph main feature-x
# 查看分支合并关系
git log --oneline --graph --decorate --all
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查看分支从哪分叉
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| # 查看 feature-x 是从哪个提交分叉的
git merge-base main feature-x
# 查看分叉点的详细信息
git log --oneline $(git merge-base main feature-x)
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查看分支之间的关系
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| # 查看 feature-x 有但 main 没有的提交
git log main..feature-x --oneline
# 查看两个分支的差异提交
git log main...feature-x --oneline
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9.12 分支命名规范：让人一眼看懂你在干嘛
好的分支命名规范，能让团队一眼看出分支的用途和状态。
推荐命名格式
<type>/<description>
类型（type）：
feature/：新功能fix/：Bug 修复hotfix/：紧急修复release/：发布准备experiment/：实验性代码docs/：文档更新refactor/：重构
命名示例
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| # 功能分支
feature/user-login
feature/payment-integration
feature/dark-mode
# 修复分支
fix/login-error
fix/memory-leak
fix/null-pointer
# 紧急修复
hotfix/security-vulnerability
hotfix/critical-bug
# 发布分支
release/v1.0.0
release/v1.1.0-beta
# 实验分支
experiment/new-algorithm
experiment/vue3-migration
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命名原则
- 简短但有描述性：
feature/login 比 feature/implement-user-authentication-system 好 - 使用连字符分隔：
feature/user-login 比 feature/userLogin 好 - 避免特殊字符：只使用字母、数字、连字符、斜杠
- 包含 issue 编号：
feature/123-user-login（如果团队使用 issue 追踪）
9.13 实战：一个完整的分支开发流程
让我们通过一个完整的例子，演示分支的实际使用。
场景设定
- 你在开发一个电商网站
- 需要添加用户登录功能
- 同时需要修复一个结算页面的 Bug
步骤1：创建功能分支
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| # 确保在主分支上，且代码是最新的
git switch main
git pull origin main
# 创建功能分支
git switch -c feature/user-login
# 开始开发...
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步骤2：开发过程中需要修复 Bug
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| # 暂存当前改动
git stash push -m "登录功能：添加表单验证"
# 切换回 main
git switch main
# 创建修复分支
git switch -c hotfix/checkout-bug
# 修复 Bug...
git add .
git commit -m "hotfix: 修复结算页面计算错误"
# 合并到 main
git switch main
git merge hotfix/checkout-bug
# 推送到远程
git push origin main
# 删除修复分支
git branch -d hotfix/checkout-bug
git push origin --delete hotfix/checkout-bug
# 切换回功能分支继续开发
git switch feature/user-login
git stash pop
|
步骤3：完成功能开发
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| # 完成功能开发
git add .
git commit -m "feat: 添加用户登录功能"
# 获取 main 的最新更新
git fetch origin
# 如果有冲突，先解决冲突
git rebase origin/main
# 推送到远程
git push origin feature/user-login
# 创建 Pull Request 进行代码审查
# ...
# 审查通过后，合并到 main
# （在 GitHub/GitLab 上操作，或手动合并）
git switch main
git merge feature/user-login
# 推送
git push origin main
# 删除功能分支
git branch -d feature/user-login
git push origin --delete feature/user-login
|
完整流程图
main: A --- B --- C --- F --- G
\ /
feature: D --- E
hotfix: C --- F
常用命令速查
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| # 创建并切换分支
git switch -c feature/x
# 暂存改动
git stash push -m "描述"
# 恢复暂存
git stash pop
# 合并分支
git merge feature/x
# 删除分支
git branch -d feature/x
# 推送分支
git push origin feature/x
|
本章小结
本章我们学习了 Git 分支的基础知识：
| 主题 | 要点 |
|---|
| 分支的本质 | 只是一个 41 字节的指针 |
| 为什么用分支 | 隔离开发、并行工作、安全实验 |
| HEAD | 指向当前位置的指南针 |
| 创建分支 | git switch -c name |
| 切换分支 | git switch name |
| 查看分支 | git branch -vv |
| 删除分支 | git branch -d name |
| 命名规范 | type/description 格式 |
关键要点：
- Git 分支轻量快速，鼓励频繁使用
- 功能开发、Bug 修复、实验性代码都应该用分支
- 切换分支前处理好未提交的改动（stash 或 commit）
- 保持分支命名规范，方便团队协作
- 用完的分支及时删除，保持整洁
记忆口诀：
- 新功能 →
feature/ - 修 Bug →
fix/ 或 hotfix/ - 要发布 →
release/ - 做实验 →
experiment/
练习建议：
- 创建一个测试仓库，练习创建、切换、删除分支
- 模拟实际场景：开发功能时突然需要修复 Bug
- 制定团队的分支命名规范
下一章，我们将学习分支合并——让平行宇宙重新交汇！