Linux之旅(1): diff, patch和quilt （上）

diff和patch是在Linux环境为源代码制作和应用补丁的标准工具。diff可以比较文件或目录的差异，并将差异记录到补丁文件。patch可以将补丁文件应用到源代码上。quilt也是一个制作和应用补丁的工具，它适合于管理较多补丁。quilt有自己的特有的工作方式。本文通过简单的例子介绍这三个常用的工具。

0 示例工程

我们先准备一个用来做实验的工程，它包含若干子目录和文件。可以用find命令列出文件清单：

$ find old-prj/ -type f
old-prj/inc/def1.h
old-prj/inc/def2.h
old-prj/src/sys/sys1.c
old-prj/src/sys/sys1.h
old-prj/src/app/app1.c
old-prj/src/app/app2.c
old-prj/src/app/app2.h
old-prj/src/app/app1.h
old-prj/src/drv/drv1.h
old-prj/src/drv/drv2.c
old-prj/src/drv/drv1.c
old-prj/src/drv/drv2.h
old-prj/build/Makefile

find命令的"-type f"参数选择普通文件，可以省略掉目录。希望自己操作的读者可以下载这个。

1 diff和patch

1.1 比较一个文件

将old-prj.tar.bz2放到我们的工作目录，然后建立一个子目录，进入后解压示例工程：

$ mkdir test1; cd test1; tar xvjf ../old-prj.tar.bz2

用分号分隔多个命令可以节省篇幅。将old-prj复制到new-prj：

$ cp -a old-prj/ new-prj

让我们编辑一个文件。src/drv/drv1.h的内容本来是：

$ cat -n old-prj/src/drv/drv1.h
     1  #ifndef DRV1_H
     2  #define DRV1_H
     3
     4  #include "def1.h"
     5
     6  typedef struct {
     7    int p1;
     8    int p2;
     9    int p3;
    10  } App1;
    11
    12  void do_app1(void);
    13
    14  #endif

cat命令的"-n"参数可以增加行号。我们用vi将它修改成：

$ cat -n new-prj/src/drv/drv1.h
     1  #ifndef DRV1_H
     2  #define DRV1_H
     3
     4  #include "def1.h"
     5
     6  typedef struct {
     7    int a;
     8    int b;
     9  } App1;
    10
    11  void do_app1(void);
    12
    13  #endif

现在可以用diff命令比较文件了：

$ diff -u old-prj/src/drv/drv1.h new-prj/src/drv/drv1.h
--- old-prj/src/drv/drv1.h      2008-03-01 12:59:46.000000000 +0800
+++ new-prj/src/drv/drv1.h      2008-03-01 13:07:14.000000000 +0800
@@ -4,9 +4,8 @@
 #include "def1.h"
 
 typedef struct {
-  int p1;
-  int p2;
-  int p3;
+  int a;
+  int b;
 } App1;
 
 void do_app1(void);

diff程序按行比较文本文件。比较文件的diff命令格式是：

$ diff -u 旧文件 新文件

"-u"参数指定diff命令使用 unified 格式，这是一种最常用的格式，我们来看看它的含义。

1.2 diff的 unified 格式

以"---"开头的行是旧文件信息，以"+++"开头的行是新文件信息：

--- old-prj/src/drv/drv1.h      2008-03-01 12:59:46.000000000 +0800
+++ new-prj/src/drv/drv1.h      2008-03-01 13:07:14.000000000 +0800

unified 格式默认在变化部分的前后各显示三行上下文。在上例中，旧文件的7、8、9行被替换成新文件的7、8行。旧文件的变化部分是7-9行，前后多显示3行，因此显示4-12行。新文件的变化部分是7-8行，前后多显示3行，因此显示4-11行。以"@@"包围的行指示补丁的范围：

@@ -4,9 +4,8 @@

'-4,9'中，'-'表示旧文件，'4,9'表示从第4行开始，显示9行，即显示4-12行。'+4,8'中，'+'表示新文件，'4,8'表示从第4行开始，显示8行，即显示4-11行。"@@"行之后是上下文和变化的文本，其中'-'开头的行是旧文件特有的，'+'开头的行是新文件特有的，其它行是两个文件都有的，即补丁的上下文。例如：

 #include "def1.h"
 
 typedef struct {
-  int p1;
-  int p2;
-  int p3;
+  int a;
+  int b;
 } App1;
 
 void do_app1(void);

1.3 制作和应用补丁

所谓制作补丁就是diff的输出重定向到一个文件，这个文件就是补丁文件。例如：

$ diff -u old-prj/src/drv/drv1.h new-prj/src/drv/drv1.h>../drv1.diff

我们将old-prj解压到另一个目录，准备应用这个补丁：

$ cd ..; mkdir test2; cd test2; tar xvjf ../old-prj.tar.bz2; mv old-prj myprj; cd myprj

在真实场景中,test2目录通常是在用户2的电脑上。用户2可能不使用 old-prj 作为第一级目录的名字。例如：用户1的第一级目录名是 linux-2.6.23.14, 用户2的第一级目录名是linux。所以我们将 old-prj 改为 myprj 以模拟这种情况。

我们在 myprj 目录使用patch命令应用补丁：

$ patch -p1 < ../../drv1.diff 
patching file src/drv/drv1.h

patch命令行中为什么没有出现要打补丁的文件？这是因为patch命令可以使用补丁文件中的文件信息：

--- old-prj/src/drv/drv1.h      2008-03-01 12:59:46.000000000 +0800

"-pn"参数（上例中n=1）中的n表示要从补丁文件的文件路径中去掉几层目录，可以理解为去掉几个'/'。例如：p1表示去掉一层目录，"old-prj/src/drv/drv1.h"去掉一层就成为"src/drv/drv1.h"。patch命令在 myprj 目录找到"src/drv/drv1.h"后应用补丁。

我们通常都在代码树的上一层目录制作补丁，在代码树的根目录应用补丁。因此，最常用的patch命令格式是：

$ patch -p1 < 补丁文件 

1.4 比较目录

我们回到test1目录，再对 new_prj 做一些改动。这次我们删除掉src/sys目录及其中的文件。再建立src/usr目录，并在该目录增加两个文件usr1.h和usr1.c。

$ cd ../../test1; rm -rf new-prj/src/sys; mkdir new-prj/src/usr
$ echo -e "#ifndef USR1_H/n#define USR1_H/n#include /"def1.h/"/n#endif">new-prj/src/usr/usr1.h
$ echo -e "#include /"usr1.h/"">new-prj/src/usr/usr1.c

echo命令的"-e"参数打开对转义符的支持，bash默认是不支持转义符的。

现在我们比较目录并制作补丁：

$ diff -Nur old-prj/ new-prj/ > ../prj.diff

读者可以cat这个补丁文件的内容。根据前面的介绍，读者应该能看懂补丁文件了吧。

比较目录的常用命令是：

$ diff -Nur 旧目录 新目录 > 补丁文件

或

$ diff -Naur 旧目录 新目录 > 补丁文件

"-u"参数前面已经介绍过了。"-N"参数将不存在的文件当作空文件。如果没有这个参数，补丁就不会包含孤儿文件（即另一方没有的文件）。"-r"参数表示比较子目录。"-a"参数表示将所有文件当作文本文件。

我们再准备一个目录来应用补丁：

$ cd ..; mkdir test3; cd test3; tar xvjf ../old-prj.tar.bz2; mv old-prj myprj; cd myprj

在源代码树的根目录应用补丁：

$ patch -p1 < ../../prj.diff 
patching file src/drv/drv1.h
patching file src/sys/sys1.c
patching file src/sys/sys1.h
patching file src/usr/usr1.c
patching file src/usr/usr1.h

好了，读者可以用"diff -Nur"比较一下"test1/new_prj"和"test3/myprj"，没有输出就表示完全相同。

$ cd ../..; diff -Nur test1/new-prj test3/myprj

1.5 很多的补丁...

一个大项目可能有不同开发者提供很多补丁。这些补丁可能还存在依赖关系，例如补丁B必须打在补丁A上。我们当然可以凭着程序员的“心细如发”去管理好这些补丁，不过有一个叫quilt的工具可以使我们轻松一些。当然，即使有工具的帮助，细心和认真也是必需的。 

附录

为了简单起见，前面只介绍了一个"diff -Nur 老目录 新目录"的用法。有时候，新目录里只放了修改过的文件。这时可以不使用-N参数以忽略孤儿文件，即"diff -ur 老目录 新目录"。diff会输出孤儿文件的提示，我们可以删除或保留这些提示，它们对patch没有影响。

使用diff时可以用--exclude排除文件和目录，例如：

diff -ur -exclude=.* --exclude=CVS prj_old prj_new

上例排除了源代码树中以'.'开头的文件和所有CVS目录。其实对于CVS项目，可以直接在源代码树根目录中执行：

cvs diff -u3 > 补丁文件名

u3表示输出3行上下文的unified 格式。打补丁时在源代码树根目录中执行：

patch -p0 < 补丁文件名

"cvs diff"会自动忽略CVS项目外的文件。通过CVS的tag和补丁文件，我们可以方便地保存工作快照。