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= Git存储区操作 =

== 介绍 ==
Git存储区（Staging Area），也称为索引（Index），是Git版本控制系统中的一个核心概念。它位于工作目录（Working Directory）和本地仓库（Local Repository）之间，充当一个缓冲区，允许开发者精确控制哪些更改将被包含在下一次提交（Commit）中。

存储区的主要作用包括：
* 选择性提交：允许用户只提交部分修改的文件或文件中的部分更改
* 代码审查：在提交前可以查看即将被提交的更改
* 工作流程控制：支持分阶段提交复杂的功能实现

理解存储区操作是掌握Git高级工作流的关键，特别是对于需要精细控制版本历史的开发者。

== 存储区基础操作 ==

=== 查看存储区状态 ===
使用<code>git status</code>命令可以查看当前存储区的状态：

<syntaxhighlight lang="bash">
$ git status
On branch main
Changes to be committed:
  (use "git restore --staged <file>..." to unstage)
        new file:   README.md

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:   index.html
</syntaxhighlight>

输出解释：
* "Changes to be committed"：已暂存（在存储区）的更改
* "Changes not staged for commit"：已修改但未暂存的更改

=== 添加文件到存储区 ===
使用<code>git add</code>将工作目录的更改添加到存储区：

<syntaxhighlight lang="bash">
$ git add index.html  # 添加特定文件
$ git add .           # 添加所有更改
$ git add -p          # 交互式添加部分更改
</syntaxhighlight>

=== 从存储区移除文件 ===
将文件从存储区移回工作目录：

<syntaxhighlight lang="bash">
$ git restore --staged index.html
</syntaxhighlight>

== 高级存储区操作 ==

=== 交互式暂存 ===
Git允许交互式选择要暂存的更改（甚至文件中的部分更改）：

<syntaxhighlight lang="bash">
$ git add -p
diff --git a/index.html b/index.html
index 7a43b35..d7b332c 100644
--- a/index.html
+++ b/index.html
@@ -5,6 +5,7 @@
 <body>
     <h1>Welcome</h1>
     <p>Hello World</p>
+    <p>New paragraph</p>
 </body>
 </html>
Stage this hunk [y,n,q,a,d,s,e,?]? 
</syntaxhighlight>

选项说明：
* y - 暂存当前块
* n - 不暂存当前块
* s - 将当前块分割成更小的块
* e - 手动编辑当前块

=== 存储区与工作目录差异 ===
查看存储区与工作目录的差异：

<syntaxhighlight lang="bash">
$ git diff          # 工作目录与存储区的差异
$ git diff --cached # 存储区与最后一次提交的差异
</syntaxhighlight>

=== 存储区可视化 ===
使用mermaid展示Git存储区在工作流中的位置：

<mermaid>
graph LR
    A[工作目录] -->|git add| B[存储区]
    B -->|git commit| C[本地仓库]
    C -->|git push| D[远程仓库]
</mermaid>

== 实际应用案例 ==

=== 案例1：分阶段提交大型功能 ===
假设你正在开发一个包含多个文件修改的新功能，但希望分逻辑步骤提交：

<syntaxhighlight lang="bash">
# 第一步：提交核心功能文件
$ git add core_function.py
$ git commit -m "Add core functionality"

# 第二步：提交测试用例
$ git add tests/test_core.py
$ git commit -m "Add test cases"

# 第三步：提交文档更新
$ git add docs/usage.md
$ git commit -m "Update documentation"
</syntaxhighlight>

=== 案例2：修复紧急bug时的临时存储 ===
当正在开发新功能时需要紧急修复生产环境bug：

<syntaxhighlight lang="bash">
# 保存当前工作进度（不提交）
$ git stash

# 切换到生产分支修复bug
$ git checkout production
$ git add bugfix.py
$ git commit -m "Hotfix critical bug"

# 切换回开发分支恢复工作
$ git checkout feature-branch
$ git stash pop
</syntaxhighlight>

== 存储区数学表示 ==
Git存储区可以形式化表示为工作目录(W)和仓库(R)之间的映射函数：

<math>
S: W \rightarrow R, \quad S(w) = r
</math>

其中：
* <math>W</math>是工作目录状态空间
* <math>R</math>是仓库状态空间
* <math>S</math>是存储区转换函数

== 常见问题解答 ==

'''Q: 为什么需要存储区而不能直接从工作目录提交？'''
A: 存储区提供了更精细的控制，允许：
* 选择性提交（只提交部分更改）
* 在提交前审查更改
* 构建逻辑上独立的提交集

'''Q: 如何查看存储区中的内容？'''
A: 使用<code>git ls-files --stage</code>命令：

<syntaxhighlight lang="bash">
$ git ls-files --stage
100644 78981922613b2afb6025042ff6bd878ac1994e85 0       README.md
100644 e69de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391 0       index.html
</syntaxhighlight>

== 最佳实践 ==
* 保持提交原子性：每个提交应该只包含一个逻辑更改
* 频繁使用<code>git status</code>了解当前状态
* 利用<code>git add -p</code>进行精细控制
* 在提交前使用<code>git diff --cached</code>审查更改

== 总结 ==
Git存储区是Git强大版本控制能力的核心组件，掌握存储区操作可以：
1. 提高提交质量
2. 实现更复杂的工作流
3. 更好地组织代码变更历史
4. 提高团队协作效率

通过本文介绍的基础和高级操作，开发者可以更有效地利用Git管理项目开发。

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