【Git 内部】refs、HEAD 与 packed-refs

对象库里的 commit 只有 SHA，人类可读的 master、v1.0 来自引用（ref）：.git/refs/ 下的文本文件，或合并进 packed-refs 的一行记录。HEAD 则是「当前检出位置」的特殊引用。搞不清 ref 文件格式，就无法理解 detached HEAD、远程跟踪分支 refs/remotes/origin/main 从哪来。

本文说明 ref 的磁盘表示、git pack-refs 后的 packed-refs 格式，以及 peeled annotated tag 的 ^ 后缀。reflog 在 第 05 篇。

一、引用是什么

引用是指向对象 ID 的命名指针。规则（gitrepository-layout）：

• 普通 ref 文件：纯文本，内容为 40 字符十六进制 SHA-1（或 64 字符 SHA-256），末尾可选换行。
• 符号引用：内容为 ref: <path>，指向另一个 ref 文件。

示例：refs/heads/master 在一次提交后：

2b24b26a117ef5cfdbf88040e282ec86085e6b1f

git rev-parse master 读的就是这个文件（或通过 packed-refs 解析）。

二、HEAD：符号引用与 detached

初始 HEAD：

ref: refs/heads/master

git checkout 到某分支时，HEAD 仍常为符号引用，指向 refs/heads/<branch>。

git checkout <commit-sha> 进入 detached HEAD：HEAD 直接写 SHA，不再是 ref: 行。此时新提交若无分支指向，reflog 仍可找回（第 05 篇），但 refs/heads/* 不会自动前进。

三、refs 目录布局

git show-ref 列出解析后的 ref 与 SHA。fetch 更新 refs/remotes/…；push 更新远端服务器上的 refs（本机不自动改 remote 以外的分支，除非配置跟踪）。

四、packed-refs

引用文件过多时，每次解析都要打开大量小文件。git pack-refs --all 把可打包的 ref 合并到 .git/packed-refs，并删除已打包的松散 ref 文件（HEAD 等符号引用除外）。

实测 packed-refs 内容（Git 2.54.0）：

# pack-refs with: peeled fully-peeled sorted 
2b24b26a117ef5cfdbf88040e282ec86085e6b1f refs/heads/master

查找顺序：先读松散 refs/… 文件；不存在再查 packed-refs。松散文件覆盖 packed 中同名 ref（用于正在更新的引用）。

五、轻量标签与附注标签

• 轻量：refs/tags/v1.0 内容为 commit SHA。
• 附注：内容为 tag 对象 SHA；git show-ref --tags -d 可显示 peel 后的 commit。

packed-refs 的 peeled 选项会在 tag 行后追加 ^<commit-sha>，避免每次访问 tag 再解 tag 对象。

六、本文边界

• 不展开 fetch 如何写 refs/remotes（第 14 篇）。
• reftable 格式见 第 16 篇。

复现：

git pack-refs --all
cat .git/packed-refs
ls .git/refs/heads/   # 分支 ref 可能已被移除

参考资料

• Git documentation, gitrepository-layout
• git pack-refs manual page
• 实验环境：Git 2.54.0

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