差分
差分
原作者ダグラス・マキロイ（AT&Tベル研究所）
開発者さまざまなオープンソースおよび商用開発者
初回リリース1974年6月 （1974-06）
書かれたC
オペレーティング·システムUnix、Unixライク、V、Plan 9、Inferno
プラットフォームクロスプラットフォーム
タイプ指示
ライセンスプラン9: MITライセンス

diffは、ファイルの内容を比較し、差異を報告するシェルコマンドです。diffという用語は、コマンドの出力を識別するためにも使用され、コマンドを実行する動詞としても使用されます。ファイルの差分を取得するには、diffを実行して差分を作成します。[ 1 ]

通常、このコマンドはテキストファイルの比較に使用されますが、バイナリファイルの比較もサポートしています。入力ファイルの1つにテキスト以外のデータが含まれている場合、コマンドはデフォルトで簡易モードに設定され、ファイルの違いについての概要のみを報告します。--textオプションを使用すると、常に行単位の差異を報告しますが、バイナリデータは一般的にテキストのように行構造化されていないため、出力が理解しにくい場合があります。[ 2 ]

このコマンドは主に2つのファイル間の変更を分析するためにアドホックに使用されますが、特別な用途として、コマンドで使用するためのパッチファイルpatchを作成するというものがあります。このコマンドは、diff出力レポートをパッチファイルとして使用するために特別に設計されています。POSIX は、共有ファイル形式を含むコマンドdiffとコマンドを標準化しました。 [ 3 ]patch

歴史

最初のdiffユーティリティは、1970年代初頭、ニュージャージー州マレーヒルのベル研究所でUnixオペレーティングシステム向けに開発されました。これは1974年にリリースされたUnix第5版の一部であり、 [ 4 ]ダグラス・マキロイとジェームズ・ハントによって開発されました。この研究は、 diffの初期プロトタイプを開発したジェームズ・W・ハントとの共著による1976年の論文で発表されました。[ 5 ]この論文で説明されたアルゴリズムは、ハント・シマンスキーアルゴリズムとして知られるようになりました。

マキロイの研究は、スティーブ・ジョンソンのGECOSの比較プログラムとマイク・レスクの証明プログラムに先行し、影響を受けていた。証明も Unix で始まり、diffと同様に行単位の変更を生成し、プログラム出力で行の挿入と削除を表すために山括弧 (>" と "<") さえ使用していた。しかし、これらの初期のアプリケーションで使用されたヒューリスティックスは信頼できないと判断された。 diff ツールの潜在的な有用性に刺激を受けたマキロイは、さまざまなタスクに使用でき、PDP -11のハードウェアの処理とサイズの制限内で十分に機能する、より堅牢なツールの研究と設計に取り組むことになった。この問題に対する彼のアプローチは、ベル研究所のアルフレッド・エイホ、エリオット・ピンソン、ジェフリー・ウルマン、ハロルド・S・ストーン などの人々との共同作業から生まれた。

Unixの文脈では、edラインエディタの使用により、 diff はマシンが利用可能な「編集スクリプト」を自然に作成することができました。これらの編集スクリプトは、ファイルに保存されると、元のファイルと共にedによって完全に再構成され、変更されたファイルにすることができます。これにより、ファイルの複数のバージョンを維持するために必要な二次記憶装置が大幅に削減されました。McIlroy は、様々な出力形式を設計・実装できるdiffのポストプロセッサを作成することを検討しましたが、 edコマンドが受け入れる構文と逆順入力の生成をdiffに任せる方が、より簡素でシンプルであると判断しました。

1984年、ラリー・ウォールはテキストファイルにパッチを適用するためのパッチユーティリティ（mod.sourcesとnet.sourcesニュースグループ[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]でソースコードを公開）を作成しました。これは、 diffの出力と変更前の内容を含むdiff入力ファイルを使用して、変更後の内容を含むファイルを作成するものです。

X/Open Portability Guide 1987年第2版にはdiffが含まれています。コンテキストモードはPOSIX.1-2001（第6版）で追加されました。ユニファイドモードはPOSIX.1-2008（第7版）で追加されました。[ 9 ]

diffの初期の用途としては、ソフトウェアコードと技術文書のマークアップのソースコードの変更点の比較、プログラムのデバッグ出力の検証、ファイルシステムリストの比較、コンピュータアセンブリコードの解析などが一般的でした。ed の出力対象は、ファイルに加えられた一連の変更を圧縮することを目的としていました。ソースコード管理システム（SCCS）とそのリビジョンアーカイブ機能は、1970年代後半にdiffの編集スクリプトを保存したことから生まれました。

アルゴリズム

他の目的で使用される編集距離の概念とは異なり、diffは文字指向ではなく行指向ですが、1 つのファイルを他のファイルから作成するために削除と挿入の最小セットを決定しようとする点では レーベンシュタイン距離に似ています。

diffの操作は、最長共通部分列問題を解くことに基づいています。[ 5 ]この問題では、2つの項目のシーケンスが与えられます。 

a b c d f g h j q z
a b c d e f g i j krxy z

そして、両方の元のシーケンスに同じ順序で存在するアイテムの最長シーケンスを見つけたいとします。つまり、最初の元のシーケンスからいくつかのアイテムを削除し、2番目の元のシーケンスから他のアイテムを削除することで得られる新しいシーケンスを見つけたいのです。また、このシーケンスは可能な限り長くしたいとします。この場合、 

abcdfgjz

最長共通部分列からdiffのような出力を得るのは、ほんの少しのステップで済みます。ある項目が部分列には存在しないが、最初の元の列には存在する場合、その項目は削除されているはずです（下の「-」マークで示されています）。また、ある項目が部分列には存在しないが、2番目の元の列に存在する場合、その項目は挿入されているはずです（下の「+」マークで示されています）。 

ehiqkrxy + - + - + + + +

使用

このdiffコマンドは、 のような2つの引数を受け取ります。通常、これらの引数は通常のファイルを指しますが、2つの引数がディレクトリを指す場合、コマンドはディレクトリ内の対応するファイルを比較します。 オプションを指定すると、一致するサブディレクトリを再帰的に下降し、対応する相対パスを持つファイルを比較します。 diff originalnew-r

デフォルトの出力形式

以下の例は、元のファイルと新しいファイルの内容、そしてdiffデフォルト形式での出力結果を示しています。読みやすさを向上させるため、出力は色分けして表示されています。デフォルトでは diff はプレーンテキストを出力しますが、GNU diff はオプションを使用するとカラーハイライトを使用します--color。

このデフォルト形式では、aは追加、dは削除、 はc変更を表します。元のファイルの行番号は1文字コードの前に表示され、新しいファイルの行番号はその後に表示されます。小なり記号と大なり記号（追加、削除、または変更された行の先頭）は、行がどのファイルに存在するかを示します。追加行は元のファイルに追加され、新しいファイルに表示されます。削除行は元のファイルから削除され、新しいファイルには表示されません。

デフォルトでは、両方のファイルに共通する行は表示されません。移動された行は、新しい場所に追加された行と、古い場所から削除された行として表示されます。[ 10 ]ただし、一部のdiffツールでは、移動された行が強調表示されます。

スクリプトを編集する

最新バージョンのdiffでは、オプションを使用してedスクリプトを生成できます-e。この例の編集スクリプトは次のようになります。 

24時この段落には、このドキュメントに対する重要な新規追加が含まれています。 。 17 cこの文書を確認してください。 。 11,15 d 0 aこれは重要なお知らせです！したがって、この文書の冒頭に記載する必要があります。 。

edを使って元のファイルの内容を新しいファイルの内容に変換するには、この diff ファイルに2行追加します。1行目には(write) コマンド、もう1行には(quit) コマンド（例えば）が含まれます。ここでは diff ファイルにmydiffという名前を付け、 を実行した際に変換が実行されるようにします。 wqprintf"w\nq\n">>mydiffed-soriginal<mydiff

コンテキスト形式

Unix の Berkeley ディストリビューションでは、コンテキストフォーマット( -c) と、ファイル システムのディレクトリ構造の再帰機能 ( ) を追加することに重点が置かれ-r、これらの機能は 1981 年 7 月にリリースされた 2.8 BSD に追加されました。Berkeley で導入された diff のコンテキスト フォーマットは、最小限の変更が行われた可能性のあるソース コードのパッチを配布するのに役立ちました。

コンテキスト形式では、変更された行は、その前後の変更されていない行と並べて表示されます。変更されていない行を任意の数だけ含めることで、パッチにコンテキストが提供されます。コンテキストは、2つのファイル間で変更されていない行で構成され、変更されたファイル内での行の位置を特定し、行番号が一致しているかどうかに関係なく、変更を適用する場所を見つけるための参照として機能します。コンテキスト形式は、パッチ適用時の可読性と信頼性を向上させ、パッチプログラムへの入力として受け入れられる出力を実現します。このインテリジェントな動作は、従来のdiff出力では実現できません。

変更ハンクの上下に表示される変更されていない行の数はユーザーが定義でき、0行も指定できますが、通常は3行がデフォルトです。変更されていない行のコンテキストが隣接するハンクと重なる場合、diffは変更されていない行の重複を避け、ハンクを1つのハンクにマージします。

「!」は 2 つのファイルで対応する行間の変更を表します。一方、「+」は行の追加を表し、「-」は行の削除を表します。空白は変更されていない行を表します。パッチの先頭には、タブ文字で区切られたフルパスとタイムスタンプを含むファイル情報が記述されます。各ハンクの先頭には、ファイル内の対応する変更に適用される行番号が記述されます。3 つのアスタリスクで囲まれた数値範囲は元のファイルに適用され、3 つのダッシュで囲まれた数値範囲は新しいファイルに適用されます。ハンク範囲は、それぞれのファイルの開始行番号と終了行番号を指定します。

このコマンドはdiff -c original new次の出力を生成します。 

*** /path/to/original timestamp --- /path/to/new timestamp *************** *** 1,3 **** --- 1,9 ---- + これは重要なお知らせです!従って、この文書の冒頭に記載する必要があります! +この部分は バージョンから変更されていません  *************** *** 8,20 **** 変更のサイズを圧縮します 。 - この段落には、古いテキストが含まれています。- 近い将来に削除されます。スペルミスは重要です ！この文書を確認してください。ただし、 スペルミスが あっても世界が終わるわけではありません。--- 14,21 ----変更のサイズを圧縮します 。 スペルミスは重要です ！この文書をチェックしてください。ただし、 スペルミスが あっても世界が終わるわけではありません。 *************** *** 22,24 **** --- 23,29 ----この段落は 変更が必要です。 この段落の後には内容を追加できます。 + + この段落には、この文書への重要な追加事項が含まれています。

統一フォーマット

ユニファイド形式（またはユニディフ形式）[ 11 ] [ 12 ]は、コンテキスト形式の技術的改良を継承していますが、古いテキストと新しいテキストが隣接して表示される、より小さな差分を生成します。ユニファイド形式は通常、「-u」コマンドラインオプションを使用して呼び出されます。この出力は、パッチプログラムの入力としてよく使用されます。多くのプロジェクトでは、「差分」をユニファイド形式で提出することを明示的に要求しているため、ユニファイド差分形式はソフトウェア開発者間の交換において最も一般的な形式となっています。

統合コンテキスト diff は、1990年8月に Wayne Davison によって開発されました（comp.sources.misc の第14巻に掲載されたunidiffで）。1か月後、 Richard Stallman がGNU プロジェクトの diffに統合 diff のサポートを追加し、この機能は1991年1月にリリースされたGNU diff 1.15 で初めて導入されました。その後、GNU diff はコンテキスト形式を一般化し、任意のフォーマットで diff を表示できるようになりました。

フォーマットはコンテキストフォーマットと同じ2行のヘッダーで始まりますが、元のファイルの先頭に「---「そして新しいファイルの先頭には「+++"。これに続いて、ファイル内の行の差異を含む1 つ以上の変更ハンクが続きます。変更されていないコンテキスト行の前にはスペース文字が付き、追加行の前にはプラス記号が付き、削除行の前にはマイナス記号が付きます。

ハンクは範囲情報で始まり、その直後に行の追加、行の削除、そして任意の数のコンテキスト行が続きます。範囲情報は二重のアットマーク（@）で囲まれ、コンテキスト形式（上記）で2行に渡って表示される内容を1行にまとめます。範囲情報行の形式は以下のとおりです。 

@@ -l,s +l,s @@オプションのセクション見出し

ハンク範囲情報には、2つのハンク範囲が含まれます。元のファイルのハンク範囲にはマイナス記号が付き、新しいファイルの範囲にはプラス記号が付きます。各ハンク範囲はl,sという形式です。ここで、 lは開始行番号、sは各ファイルにおける変更ハンクが適用される行数です。多くのバージョンのGNU diffでは、各範囲のカンマと末尾の値sを省略できます。その場合、sはデフォルトで1になります。実際に重要な値は最初の範囲のl行番号のみであり、その他の値はすべてdiffから計算できます。

元のファイルのハンク範囲は、すべてのコンテキストハンク行と削除ハンク行（変更を含む）の合計である必要があります。新しいファイルのハンク範囲は、すべてのコンテキストハンク行と追加ハンク行（変更を含む）の合計である必要があります。ハンクサイズ情報がハンク内の行数と一致しない場合、diffは無効とみなされ、拒否される可能性があります。

オプションとして、ハンク範囲の後に、そのハンクが含まれるセクションまたは関数の見出しを記述することができます。これは主に、diffを読みやすくするために役立ちます。GNU diffでdiffを作成する場合、見出しは正規表現マッチングによって識別されます。[ 13 ]

行が変更された場合、それは削除と追加として表現されます。元のファイルと新しいファイルのハンクは同じハンクに出現するため、これらの変更は互いに隣接して表示されます。[ 14 ] 以下の例では、この現象が見られます。 

-この文書を確認してください。 +この文書を確認してください。

このコマンドはdiff -u original new次の出力を生成します。 

--- /path/to/original timestamp +++ /path/to/new timestamp @@ -1,3 +1,9 @@ +これは重要なお知らせです!従って、このドキュメントの先頭に配置する必要があります! +ドキュメントのこの部分は バージョンから@@ -8,13 +14,8まで変更 されていません 。 @@ 変更のサイズを圧縮します 。-この段落には古いテキストが含まれています。 -近い将来に削除されます。-この文書のスペルチェックは重要です 。この文書をチェックしてください。ただし、 スペルミスがあっても大した問題ではありません 。 @@ -22,3 +23,7 @@この段落は 変更する必要があります。この段落の後には内容 を追加できます。 + +この段落には、この文書への重要な追加事項が含まれています。

ファイル名とタイムスタンプをきちんと区別するために、両者の間にはタブ文字が区切り文字として使用されています。タブ文字は画面上では表示されず、コンソールやターミナル画面から差分をコピー＆ペーストすると失われる可能性があります。

拡張機能

特定のプログラムや特定のコンテキストで使用され、理解されるdiff形式には、いくつかの修正や拡張が存在します。例えば、Subversionなどの一部のリビジョン管理システムでは、diffのヘッダーセクションにタイムスタンプの代わりに、またはタイムスタンプに加えて、バージョン番号、「作業コピー」、その他のコメントを指定します。

一部のツールでは、変更されたファイルごとに次のようなヘッダーを使用して、複数の異なるファイルの diff を 1 つにマージできます。 

インデックス: path/to/file.cpp

改行で終わらないファイルという特殊なケースは処理されません。POSIX標準unidiffも、diffこの種のファイルの処理方法も定義されていません。（実際、このようなファイルは厳密なPOSIX定義では「テキスト」ファイルではありません。[ 15 ]）GNU diffとgitは「\ No newline at end of file」（または翻訳版）という診断メッセージを出力しますが、この動作は移植性がありません。[ 16 ] GNU patchはこのようなケースを処理できないようですが、git-applyは処理できます。[ 17 ]

patchプログラムは必ずしも実装固有のdiff出力を認識するわけではありません。しかし、GNU patchはgitパッチを認識し、少し異なる動作をすることが知られています。[ 18 ]

1975年以降の変更には、コアアルゴリズムの改良、コマンドへの便利な機能の追加、新しい出力形式の設計が含まれます。基本的なアルゴリズムは、Eugene W. Myersによる論文「An O(ND) Difference Algorithm and its Variations」[ 19 ] およびWebb MillerとMyersによる「A File Comparison Program」[ 20 ]で説明されています。このアルゴリズムは、 Esko Ukkonenによる「Algorithms for approximate String Matching 」 [ 21 ] で独立に発見され説明されました。diffプログラムの最初のバージョンは、改行文字が行を区切ること を期待してテキストファイルの行比較用に設計されました。1980年代までには、バイナリファイルがサポートされたため、アプリケーションの設計と実装が変更されました。

GNU diffとdiff3は、他のdiffおよびpatch関連のユーティリティとともにdiffutilsパッケージに含まれています。[ 22 ]

フォーマッタとフロントエンド

ポストプロセッサsdiffとdiffmk は、それぞれ並べて比較する差分リストと、印刷された文書に変更マークを適用します。どちらも1981年以前にベル研究所の別の場所で開発されました。

Diff3は、2つの差分を照合することで、1つのファイルと他の2つのファイルを比較します。これは元々、Paul Jensenによって、2人が共通のソースを編集する際に行われた変更を照合するために考案されました。また、RCSなどのリビジョン管理システムでもマージに使用されています。[ 23 ]

Emacs には、パッチ ファイルの対話型編集機能とマージ機能を組み合わせたユーザー インターフェイスでパッチが提供する変更を表示するための Ediffがあります。

Vimは2～8個のファイルを比較し、差異を色で強調表示するvimdiffを提供しています。 [ 24 ] 歴史的にはdiffプログラムを呼び出していましたが、最近のvimはgitのxdiffライブラリ（LibXDiff）コードのフォークを使用しており、速度と機能が向上しています。[ 25 ]

GNU Wdiff [ 26 ]は、単語の折り返しや列幅の違いがあっても、テキスト文書内で変更された単語やフレーズを表示するdiffのフロントエンドです。

colordiffはPerlの「diff」ラッパーで、追加・削除されたビットを色分けした同じ出力を生成します。[ 27 ] diff-so-fancyとdiff-highlightは新しい類似品です。[ 28 ]「delta」はRustの書き換えで、変更部分とコードを同時に強調表示します。[ 29 ]

Patchutilsには、コンテキストdiffと統合diffを結合、並べ替え、比較、修正するツールが含まれています。[ 30 ]

アルゴリズム微分

ソースファイルを構文構造で比較するユーティリティは、主にいくつかのプログラミング言語の研究ツールとして開発されてきました。[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]一部は商用ツールとして利用可能です。[ 34 ] [ 35 ]さらに、構文を考慮したdiffを実行する無料のツールには次のものがあります。

  • C++: zograscope、ASTベース。[ 36 ]
  • HTML: Daisydiff、[ 37 ] html-differ。
  • XML: MicrosoftのxmldiffpatchとIBMのxmldiffmerge 。 [ 38 ] [ 39 ]
  • JavaScript : astii (AST ベース)。
  • 多言語対応：Pretty Diff（コードをフォーマットしてから比較）[ 40 ]

spiffはdiffの変種で、浮動小数点演算における丸め誤差や空白文字による差異を無視します。これらの誤差や空白文字は、一般的にソースコードの比較には無関係です。オリジナル版はBellcoreが作成しました。 [ 41 ] [ 42 ] HPUXポートが最新の公開リリースです。spiffはバイナリファイルをサポートしていません。spiffは標準のdiff形式で標準出力に出力し、 C、Bourneシェル、Fortran、Modula-2、Lispプログラミング言語での入力を受け付けます。[ 43 ] [ 44 ] [ 41 ] [ 45 ] [ 42 ]

LibXDiffは、1998年から多くのアルゴリズムへのインターフェースを提供するLGPLライブラリです。当初は、 Rabinフィンガープリントを用いた改良版Myersアルゴリズムが実装されていました（2008年の最終リリース時点）[ 46 ]。しかし、gitとlibgit2のフォークによってリポジトリが拡張され、独自のアルゴリズムが多数追加されました。「ヒストグラム」と呼ばれるアルゴリズムは、速度と品質の両面でオリジナルのMyersアルゴリズムよりもはるかに優れていると一般的に評価されています。[ 47 ] [ 48 ]これは、Vimで使用されているLibXDiffの最新バージョンです。[ 25 ]

参照

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さらに読む

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