1. 引言
Git 是目前最流行的版本控制系统之一。它通过三种结构之间的数据流转最终形成提交树（commit tree）。为了方便标识，一些关键的提交会通过 ref（引用）来标记，比如分支名和标签名。
本文将重点解析 Git 中两个核心概念：HEAD 与 主分支（master/main），并对比它们的功能和差异。我们会从提交树的结构讲起，逐步介绍 HEAD 的作用、主分支的特性，最后总结它们之间的区别。
文中所有示例命令均在 Debian 12（Bookworm）环境下测试通过，使用 GNU Bash 5.2.15 和 Git 2.39.2，适用于大多数 POSIX 兼容环境。
2. 提交树概览
Git 的核心是提交树，它记录了所有历史提交的状态。每次提交都代表一个工作目录的快照。
在提交树中，有两个始终存在的引用（ref）：
- 主分支名称（master 或 main）
- HEAD
早期 Git 默认主分支名为 master，较新版本通常使用 main。主分支通常被视为仓库的“根”，其他分支都可追溯到它。但注意，主分支不一定是提交树的“主干”。
而 HEAD 是一个指向当前提交的动态指针，它反映了当前工作目录的状态。可以理解为：主分支是仓库的起点，HEAD 是当前所在的位置。
来看一个提交树的示例：
$ git log --all --decorate --oneline --graph
* 8a62fcb (branch1) branch feature
| * 94884cd (branch2) secondary feature WIP
| * 89da3cd secondary branch modifications
|/
| * 02d0395 (branch3) experimental
|/
* 37929d5 branch modifications
| * f5262a4 (HEAD -> master) new structure
| * a403ae7 wipeout
| * bf9d913 major modifications
| * baf6427 minor modifications
|/
* 7340bc4 restructuring
* ef49b0f structuring
* d0c4fb9 init commit
在这个例子中，master 分支是最长的分支，但 branch1 却是图中的“主干”。这说明主分支不一定就是树的主干。
同时，HEAD 指向了 master 的最新提交，这容易让人混淆 HEAD 与主分支之间的关系。
3. HEAD 是什么？
HEAD 是 Git 中一个指向当前提交的动态指针。
它会随着以下操作而改变：
✅ 会改变 HEAD 的操作：
checkout：切换分支或恢复文件commit：创建新提交fetch：获取远程对象和引用merge：合并分支rebase：变基操作reset：重置 HEADpull：拉取并合并revert：撤销提交switch：切换分支
⚠️ 注意：HEAD 本身并不直接指向提交，而是指向一个引用（ref），再由该引用指向具体的提交。
也就是说，HEAD 是一个“双重间接”指针：
HEAD → ref → commit
因此，只要这两个关系中的任何一个发生变化，HEAD 的指向也会发生变化。
4. 主分支（master/main）
主分支是 Git 初始化仓库时自动创建的分支。
4.1 基本概念
每个分支本质上是一个指向某个提交的指针。每当该分支有新的提交时，这个指针就会更新。因此，分支可以看作是一个从创建点开始、到最新提交结束的线性结构。
来看一个例子：
$ git log --all --decorate --oneline --graph
* 8a62fcb (branch1) branch feature
| * 94884cd (branch2) secondary feature WIP
| * 89da3cd secondary branch modifications
|/
| * 02d0395 (branch3) experimental
|/
* 37929d5 branch modifications
| * f5262a4 (HEAD -> master) new structure
| * a403ae7 wipeout
| * bf9d913 major modifications
| * baf6427 minor modifications
|/
* 7340bc4 restructuring
* ef49b0f structuring
* d0c4fb9 init commit
在这个例子中：
branch1起始于37929d5，包含一个提交：8a62fcbmaster起始于d0c4fb9，结束于f5262a4，也就是当前 HEAD 所在的位置
但请注意：HEAD 指向的分支是可变的，它并不总是指向主分支。
4.2 切换分支时的变化
我们来看一个切换分支的例子：
$ git checkout branch1
Switched to branch 'branch1'
$ git log --all --decorate --oneline --graph
* 8a62fcb (HEAD -> branch1) branch feature
| * 94884cd (branch2) secondary feature WIP
| * 89da3cd secondary branch modifications
|/
| * 02d0395 (branch3) experimental
|/
* 37929d5 branch modifications
| * f5262a4 (master) new structure
| * a403ae7 wipeout
| * bf9d913 major modifications
| * baf6427 minor modifications
|/
* 7340bc4 restructuring
* ef49b0f structuring
* d0c4fb9 init commit
此时 HEAD 已经指向 branch1 的最新提交，而 master 保持不变。这清楚地展示了 HEAD 与主分支之间的区别。
4.3 修改默认主分支名
Git 默认主分支名为 master，但在新版本中可以改为 main。
✅ 修改单个仓库的主分支名：
$ git branch --move master main
⚠️ 注意：如果远程仓库存在（如 GitHub），还需同步远程分支：
$ git push --set-upstream origin main
$ git push origin --delete master
不过，GitHub 等平台默认保护主分支，不能直接删除。你需要先解除保护，再切换默认分支。
✅ 全局设置默认主分支名：
$ git config --global init.defaultBranch main
之后所有新仓库的主分支将默认为 main。
❌ 注意：不能将分支命名为 HEAD，因为这是保留关键字：
$ git branch --move master HEAD
fatal: 'HEAD' is not a valid branch name
5. HEAD 与主分支的区别总结
| 特性 | HEAD | 主分支（master/main） |
|---|---|---|
| 名称 | 固定为 HEAD | 通常是 master 或 main |
| 类型 | 提交指针 | 提交指针 |
| 间接层级 | 双重（HEAD → ref → commit） | 单层（ref → commit） |
| 功能 | 跟踪当前工作目录状态 | 跟踪主分支的最新提交 |
| 触发变化的操作 | checkout、commit、merge 等 | checkout、commit、merge 等 |
虽然两者在某些行为上有交集，但本质上它们是两个不同概念：HEAD 是动态的当前指针，主分支是静态的默认分支。
6. 小结
HEAD 是 Git 中一个指向当前提交的动态指针，而主分支（master/main）是仓库初始化时创建的默认分支。
虽然在很多情况下 HEAD 指向主分支的最新提交，但这只是一个临时状态。HEAD 的变化远比主分支频繁，尤其是在切换分支、提交、重置等操作时。
理解 HEAD 与主分支的区别，有助于更清晰地掌握 Git 的工作原理，避免在多人协作或分支切换时踩坑。