借助AI学习开源代码git0.7之六write-tree

write-tree.c 的作用是根据当前的索引（cache）内容创建一个树（tree）对象，并将其写入Git的对象数据库。
树对象代表了项目在某个时间点的目录结构。

代码的主要逻辑：

main 函数:
- 通过 read_cache() 读取索引（.git/index）的内容到 active_cache 中。
- 检查索引中是否存在未合并（unmerged）的文件。如果存在，则报错并退出，不能无法为一个包含冲突的索引创建树对象。
- 调用 write_tree() 函数来递归地创建树对象。
- write_tree() 的初始调用传入了
  active_cache（所有索引条目的数组）、条目总数、一个空字符串作为基础路径（base）以及0作为基础路径长度（baselen）。这表示从项目的根目录开始处理。
- 最后，将返回的顶层树对象的SHA-1值以十六进制格式打印到标准输出。
write_tree() 函数:
- 这是一个递归函数，负责将一个目录（及其子目录）的内容转换成一个Git的树对象。
- 它遍历 cachep 数组中的索引条目。
- 对于每个条目，它会检查该条目是否属于当前正在处理的目录（由 base 和 baselen 定义）。
- 处理子目录: 如果一个条目的路径中包含 /，说明它位于一个子目录中。这时，函数会递归调用 write_tree()
  来为这个子目录创建树对象。递归调用会传入剩余的索引条目、更新后的基础路径和路径长度。递归调用返回后，write_tree 会将子目录作为一个特殊的条目（模式为
  S_IFDIR）写入当前正在生成的树对象中。
- 处理文件: 如果条目是一个文件，它会直接将文件的模式（mode）、文件名和SHA-1值格式化后添加到一个缓冲区（buffer）中。
- 在将任何对象（文件或子目录）添加到树之前，它会调用 check_valid_sha1() 来确保该对象确实存在于对象数据库中。
- 当一个目录中的所有条目都处理完毕后，write_tree() 会调用 write_sha1_file()。这个函数会计算缓冲区的SHA-1值，并将缓冲区的内容（即树对象）以 “tree”
  类型写入对象数据库。
- 函数返回它处理的索引条目数量。
check_valid_sha1() 函数:
- 这是一个辅助函数，通过 sha1_file_name() 构建对象文件的路径，然后使用 access() 系统调用检查该文件是否存在且可读。这是一种快速验证对象是否有效的方法。

编码技巧

write-tree.c 的代码虽然不长，但包含了一些非常经典和高效的C语言编程技巧，这些技巧在早期Git的性能和简洁性方面起到了关键作用。

1. 将扁平数据结构递归地转换为树状结构

这是整个文件的核心算法，也是最巧妙的地方。

输入：一个扁平的、已按字母顺序排序的文件路径列表（active_cache）。
输出：一个代表目录层级的树（tree）对象的SHA-1值。
技巧：代码没有在内存中构建一个显式的树形数据结构（例如，使用struct Node和子节点指针）。相反，它通过对已排序的扁平列表进行一次遍历和递归来直接生成树对象。
- write_tree 函数通过 base 和 baselen 这两个参数来追踪当前正在处理的目录“前缀”。
- 因为它知道列表是排序的，所以一旦遇到一个文件路径的前缀与 base 不匹配了（memcmp(base, pathname, baselen)），就意味着当前目录的所有条目都已处理完毕。
- 当遇到一个包含子目录的路径时（例如，在处理 base=“src/” 时遇到了 src/a/main.c），它会识别出 a 是一个子目录，然后递归调用 write_tree，并将新的 base 设置为
  “src/a/”。这种递归调用处理了子目录，然后将子目录的树对象SHA-1返回，父目录再将这个子目录作为一个条目记录下来。

这个方法极大地节省了内存，并且因为只遍历一次数据，所以非常高效。

2. 高效的指针和字符串操作

代码中大量使用了指针运算来处理字符串（文件路径），避免了不必要的内存分配和字符串拷贝，这是C语言性能优化的关键。

计算子路径：filename = pathname + baselen; 这一行不是创建一个新的子字符串，而是简单地将指针向前移动 baselen 个字节，直接指向了相对于当前目录的文件名部分。
计算路径长度：dirname - pathname 直接通过两个指针的地址差来计算子目录的长度，非常快。
查找字符：使用 strchr(filename, ‘/’) 来快速定位下一个子目录分隔符。

3. 动态内存管理（“猜测并增长”策略）

在构建树对象的内容时，最终的大小是未知的。代码采用了一种常见的策略：

初始猜测：size = 8192; buffer = xmalloc(size); 先分配一个比较合理的初始大小（8KB）。
检查并扩展：在每次向 buffer 添加新内容之前，都会检查剩余空间是否足够 (if (offset + entrylen + 100 > size)）。
按需重新分配：如果空间不足，就使用 xrealloc 来扩展缓冲区。alloc_nr是个宏或函数，用于计算一个更合适的、更大的新尺寸，以避免频繁地进行 realloc。

这种模式在处理未知大小的输出时非常高效和灵活。

4. “数组切片”式的递归

在递归调用 write_tree 时，注意这一行：
write_tree(cachep + nr, maxentries - nr, …)

这里没有为递归调用创建一个新的数组副本。cachep + nr 只是将指向 cachep 数组第 nr
个元素的指针传递给下一层函数。
这相当于在说：“请处理从这个点开始的剩余部分”。
这是一种零开销的“数组切片”方法，是C语言中处理数组子集的标准高效技巧。

5. 混合数据格式的直接构建

Git的树对象是一种混合了文本和二进制的格式："<%mode> <%filename>\0<%20_byte_sha1>".

代码非常直接地构建了这个格式：

sprintf(buffer + offset, “%o %.*s”, mode, entrylen, filename); 用 sprintf 来格式化文本部分（模式和文件名）。
buffer[offset++] = 0; 手动添加空字符（\0）分隔符。
memcpy(buffer + offset, sha1, 20); 用 memcpy 直接拷贝20字节的二进制SHA-1值。

这种方法避免了任何中间转换或复杂的格式化库，直接在内存中按字节构建出最终需要的数据，速度极快。