はじめに

現代のソフトウェア開発において、バージョン管理システムは必要不可欠なツールです。 この章では、GitとGitHubの基本概念を理解し、なぜこれらのツールが世界中の開発者に愛用されているのか、 その理由と仕組みを詳しく学んでいきます。

1.1 バージョン管理システムとは

バージョン管理が必要な理由

ソフトウェア開発を進めていくと、以下のような課題に直面します：

• 変更履歴の追跡 - いつ、誰が、何を変更したのかを把握したい
• バックアップとリカバリ - 間違った変更を元に戻したい
• チーム開発 - 複数人で同時に開発を進めたい
• 実験的な開発 - 本番に影響を与えずに新機能を試したい

バージョン管理システムの種類

バージョン管理システムは大きく分けて3つの世代に分類されます：

1.2 Gitの基本概念

Gitとは何か

Gitは2005年にLinus Torvalds（Linuxの創始者）によって開発された分散型バージョン管理システムです。 以下の特徴により、現在最も広く使われているVCSとなっています：

Gitの3つの状態

Gitでは、ファイルは以下の3つの状態のいずれかに存在します：

# 作業ディレクトリの状態を確認
git status
# 出力例：
# Changes not staged for commit:
#   modified:   index.html
# Untracked files:
#   newfile.js

# ファイルをステージングエリアに追加
git add index.html
# 特定の変更だけをステージング
git add -p index.html
# ステージングエリアの内容を確認
git diff --staged

# ステージングエリアの内容をリポジトリにコミット
git commit -m "Add new feature"
# コミット履歴を確認
git log --oneline
# 特定のコミットの詳細を確認
git show HEAD

1.3 GitHubとは

GitとGitHubの違い

GitとGitHubはよく混同されますが、全く異なるものです：

GitHubの主要機能

GitHubは単なるGitリポジトリのホスティングサービスではなく、開発を効率化する多くの機能を提供しています：

1.4 環境構築

Gitのインストール

各OSでのGitのインストール方法を説明します：

# Git for Windowsをダウンロードしてインストール
# https://git-scm.com/download/win

# または、wingetを使用
winget install --id Git.Git -e --source winget

# または、Chocolateyを使用
choco install git

# Homebrewを使用
brew install git

# または、Xcodeコマンドラインツールに含まれるGitを使用
xcode-select --install

# apt-getを使用
sudo apt-get update
sudo apt-get install git

# 最新版をインストールする場合
sudo add-apt-repository ppa:git-core/ppa
sudo apt update
sudo apt install git

Gitの初期設定

Gitをインストールしたら、ユーザー情報を設定します：

# ユーザー名の設定
git config --global user.name "あなたの名前"

# メールアドレスの設定
git config --global user.email "your.email@example.com"

# 設定の確認
git config --list

GitHubアカウントの作成

1. github.comにアクセス
2. 「Sign up」をクリック
3. ユーザー名、メールアドレス、パスワードを入力
4. メールアドレスの確認を完了

SSH鍵の設定（推奨）

GitHubとの通信を安全に行うため、SSH鍵を設定することを推奨します：

# SSH鍵の生成
ssh-keygen -t ed25519 -C "your.email@example.com"

# 生成された公開鍵を表示
cat ~/.ssh/id_ed25519.pub

# クリップボードにコピー（macOS）
pbcopy < ~/.ssh/id_ed25519.pub

# クリップボードにコピー（Linux）
xclip -sel clip < ~/.ssh/id_ed25519.pub

生成された公開鍵をGitHubに登録：

1. GitHubの Settings → SSH and GPG keys
2. 「New SSH key」をクリック
3. タイトルを入力し、公開鍵を貼り付け
4. 「Add SSH key」で保存

1.5 Gitの内部構造

Gitオブジェクトモデル

Gitの内部では、全てのデータは「オブジェクト」として管理されています。 主要なオブジェクトタイプは以下の4つです：

# ファイルのBlobオブジェクトを確認
git hash-object README.md
# 出力例: e69de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391

# Blobの内容を確認
git cat-file -p e69de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391

# 現在のTreeオブジェクトを確認
git cat-file -p HEAD^{tree}
# 出力例:
# 100644 blob a1b2c3d... README.md
# 100644 blob e4f5g6h... index.html
# 040000 tree i7j8k9l... src/

# コミットオブジェクトの詳細を確認
git cat-file -p HEAD
# 出力例:
# tree 4b825dc642cb6eb9a060e54bf8d69288fbee4904
# parent a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k1l2m3n4o5p6q7r8s9t0
# author John Doe  1638360000 +0900
# committer John Doe  1638360000 +0900
#
# Add new feature

# 注釈付きタグの作成
git tag -a v1.0.0 -m "Release version 1.0.0"

# タグオブジェクトの確認
git cat-file -p v1.0.0
# 出力例:
# object a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k1l2m3n4o5p6q7r8s9t0
# type commit
# tag v1.0.0
# tagger John Doe  1638360000 +0900
#
# Release version 1.0.0

Tag → Commit → Tree → Blob
         ↓
      Commit（親）→ Tree → Blob
                         ↓
                       Tree（サブディレクトリ）→ Blob
        

SHA-1ハッシュ

Gitでは全てのオブジェクトがSHA-1ハッシュによって識別されます。 これにより、データの整合性が保証され、効率的な重複排除が可能になります。

# オブジェクトのハッシュ値を確認
echo "Hello, Git!" | git hash-object --stdin
# 出力例: d564d0bc3dd917926892c55e3706cc116d5b165e

# 実際のリポジトリでコミットハッシュを確認
git log --oneline
# 出力例:
# a1b2c3d Fix bug in authentication
# e4f5g6h Add user profile feature
# i7j8k9l Initial commit

.gitディレクトリの構造

Gitリポジトリの心臓部である.gitディレクトリの主要な構成要素：

.git/
├── HEAD           # 現在のブランチへの参照
├── config         # リポジトリ固有の設定
├── description    # リポジトリの説明（GitWebで使用）
├── hooks/         # フック・スクリプト
├── index          # ステージングエリアの情報
├── info/          # 追加情報（exclude等）
├── logs/          # 参照の更新ログ
├── objects/       # オブジェクトデータベース
└── refs/          # ブランチとタグの参照
    ├── heads/     # ローカルブランチ
    ├── remotes/   # リモートブランチ
    └── tags/      # タグ

各ディレクトリ・ファイルの詳細説明

# HEADファイルの内容を確認
cat .git/HEAD
# 出力例: ref: refs/heads/main

# 切り離されたHEAD状態の場合
# 出力例: 4b825dc642cb6eb9a060e54bf8d69288fbee4904

[core]
    repositoryformatversion = 0
    filemode = true
    bare = false
    logallrefupdates = true
[remote "origin"]
    url = git@github.com:username/repo.git
    fetch = +refs/heads/*:refs/remotes/origin/*
[branch "main"]
    remote = origin
    merge = refs/heads/main

# objectsディレクトリの構造を確認
find .git/objects -type f | head -5
# 出力例:
# .git/objects/e6/9de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391
# .git/objects/4b/825dc642cb6eb9a060e54bf8d69288fbee4904
# .git/objects/pack/pack-a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k1l2m3n4o5p6.pack
# .git/objects/pack/pack-a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k1l2m3n4o5p6.idx

# インデックスの内容を確認
git ls-files --stage
# 出力例:
# 100644 e69de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391 0    README.md
# 100644 4b825dc642cb6eb9a060e54bf8d69288fbee4904 0    index.html

# ブランチの参照を確認
cat .git/refs/heads/main
# 出力例: a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k1l2m3n4o5p6q7r8s9t0

# 全ての参照を一覧表示
git show-ref
# 出力例:
# a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k1l2m3n4o5p6q7r8s9t0 refs/heads/main
# e4f5g6h7i8j9k0l1m2n3o4p5q6r7s8t9u0v1w2x3 refs/remotes/origin/main
# y4z5a6b7c8d9e0f1g2h3i4j5k6l7m8n9o0p1q2r3 refs/tags/v1.0.0

1.6 まとめと次のステップ

この章で学んだこと

• バージョン管理システムの必要性と種類
• Gitの基本概念と3つの状態
• GitとGitHubの違いと関係性
• 開発環境のセットアップ
• Gitの内部構造の基礎

理解度チェック

次章への準備

第2章では、実際にGitを使って基本的な操作を行います。 以下の準備が完了していることを確認してください：

• Gitがインストールされている
• ユーザー名とメールアドレスが設定されている
• GitHubアカウントが作成されている
• SSH接続が設定されている（推奨）