當我們做了多次 git add、git commit 指令，又在工作目錄中做了一些更改時，很容易忘記在哪邊改了什麼，這時就可以用 git diff 指令比較。

在 git diff 給予不同的引數（arguments）後，將可指定不同的比較對象。我們先複習在 Day 5 文章中，提到檔案從工作目錄經預存區到成為 commit 快照的流程：

接著，我們就可以開始進行實驗！

實驗前置準備

為了可以比較 git diff 不同用法，我們先讓實驗設定滿足以下條件：

1. 形成至少兩個 commit。
2. 有檔案被放到預存區 index，但還沒形成 commit。
3. 工作目錄有還沒被放到預存區的更動。

要形成 1.，我們依序在一個經 git init 的資料夾輸入下列指令：

1. echo "First content" > file.txt
2. git add file.txt
3. git commit -m "Initial commit"
4. echo "Second content" > file.txt
5. git add file.txt
6. git commit -m "Second commit"

這時候共有兩筆 commit、同時預存區 index 存放的是第二筆 commit 的內容：

接著透過以下指令，把預存區的內容也改到跟最新 commit 不同：

1. echo "Third content" > file.txt
2. git add file.txt

目前預存區的檔案變成 "Third content" 版本：

最後再輸入以下指令，把工作目錄檔案也成跟預存區不同：

1. echo "Fourth content" > file.txt

經過以上操作，目前整體結構如下（物件雜湊碼與其關係由查看 .git/ 資料夾與多次下 git cat-file 指令得知）：

實驗開始

接下來我們將比較 git diff 的不同使用方法，分別在什麼地方之間做比較。

git diff

如果單純下 git diff，可發現下列結果：

現在我們依序檢視其內容：

diff --git a/file.txt b/file.txt

表示這是一個 diff 區塊，要比較的對象有舊的（以 a/ 前綴）file.txt 與新的（以 b/ 前綴）file.txt。

index 55d4074..b88ab8e 100644

這個 index 不是檔案經 git add 指令會加進去的預存區，只是說明這行要比較雜湊碼為 55d4074... 與 b88ab8e... 兩者；結尾的 100644 為檔案模式，表示一個正常的不可執行檔案。

透過 git cat-file 指令可知道 55d4074... 是 "Third content" 版本的 blob 物件雜湊碼，而目前還沒有 b88ab8e... 這個物件，既然沒這個物件，那 git diff 在比什麼？

目前還沒有 b88ab8e 這個物件

git diff 非常聰明，即便目前在工作目錄的最新版本（即內容為 "Fourth content" 的 file.txt 檔案）還沒有經 git add 做成 blob 物件，但它已經知道如果做成 blob 物件，其雜湊碼就會變成 b88ab8e...，以 git hash-object 指令觀察可證明：

以 git hash-object 觀察工作目錄檔案做成 blob 物件後的雜湊碼

為了方便解說，本文中如果再提到 b88ab8e...，就用「準 blob 物件」表示。

--- a/file.txt
+++ b/file.txt

首行以 a/ 為前綴，表示發生變動前的檔案、次行以 b/ 為前綴，表示變動後的檔案；在此範例中，發生變動前後的檔案都是 file.txt。

@@ -1 +1 @@

頭尾的 @@ 稱為「塊標頭（chunk header 或 hunk header）」，中間 -1 代表從舊檔案的第一行開始有變化、共影響一行；+1 代表在新檔案的第一行開始有變化、共影響一行。

-Third content
+Fourth content

-Third content 表示存在於舊檔案、但新檔案沒有的內容；+Fourth content 表示新檔案才出現、新檔案沒有的內容。

值得留意的是，使用 git diff 核對都是直接看一整行，就算只是改變一個單字、甚至是一個標點符號，也是以行為單位在比較。

由上述實驗可發現，直接下 git diff 比較的是「預存區」與「工作目錄」之間的差異，也就是哪些改動有被 git add、哪些還沒。

git diff <commit>

如果在 git diff 後面加上一個 commit 的雜湊碼，會出現什麼呢？

我們以既有的兩個 commit 雜湊碼 19b6609... 與 fd5ff72... 做實驗：

Git 雜湊碼為第二個 commit 19b6609... 時，由 index 開頭那行可發現比較的是 c44fde5... 這個 blob 物件與 b88ab8e... 這個「準 blob 物件」；最後兩行則顯示移除的內容為 "Second content"、新增的內容為 "Fourth content"。

Git 的雜湊碼為第一個 commit fd5ff72... 時，比較對象為 5db1980... 這個 blob 物件與 b88ab8e... 這個「準 blob 物件」；移除的內容為 "First content"、新增的內容為 "Fourth content"。

由上述實驗得知，當 git diff 後面接著一個 commit 雜湊碼時，比較對象為該 commit 指的 tree 物件所指向的 blob 物件，以及工作目錄中仍未被 git add 的狀態。

git diff --cached / --staged / --cached HEAD

這三個指令的結果相同，我們來觀察其比較的對象：

由三指令的 index 那行可以得知，比較對象為最新 commit 指的 tree 物件指向的 blob 物件 c44fde5... ，以及預存區 blob 物件雜湊碼 55d4074...；移除的內容為 "Second content"、新增的內容為 "Third content"。

由此得知，使用這三個指令比較的對象，包含最新 commit 指的 tree 物件所指向之 blob 物件、以及預存區中的 blob 物件。

git diff <commit> <commit>

如果在 git diff 後面加上兩個 commit 的雜湊碼如下：

比較對象即為兩個 commit 各自指向的 tree 物件所指的 blob 物件。

值得留意的是，先打的 commit 雜湊碼會變成前綴為 a/ 的舊檔案、後打的 commit 雜湊碼則為前綴為 b/ 的新檔案。

小結

git diff 可用來比較檔案差異，而依照後面接的引數不同，可指定不同比較對象：

1. git diff：若無引數，比較對象為「預存區」與「工作目錄」。
2. git diff <commit>：以一個 commit 雜湊碼為引數，比較對象為「指定 commit」與「工作目錄」。
3. git diff --cached / --staged / --cached HEAD：三者相同，都是比較「最新的 commit」與「預存區」。
4. git diff <commit> <commit>：比較兩個指定的 commit。

不管是哪一種情境，比較的都是 blob 物件（若從 commit 物件出發，則會先經過 tree 物件），以下圖示說明：

參考資料

1. git-diff
2. 30 天精通 Git 版本控管 (09)：比對檔案與版本差異