Git手册中有一篇关于what an index includes的文章：
索引是一个二进制文件（通常保存在.git/index中），其中包含路径名的排序列表，每个路径名都有权限和blob对象的SHA1; git ls-files可以显示索引的内容：

$ git ls-files --stage
100644 63c918c667fa005ff12ad89437f2fdc80926e21c 0   .gitignore
100644 5529b198e8d14decbe4ad99db3f7fb632de0439d 0   .mailmap

Racy git problem给出了该结构的更多细节：
索引是git中最重要的数据结构之一。
它通过记录路径列表及其对象名称来表示虚拟工作树状态，并用作暂存区以写出要提交的下一个树对象。
状态是“虚拟的”，在这个意义上，它不一定必须，并且经常不匹配工作树中的文件。
2021年11月：另见Derrick Stolee中的“Make your monorepo feel small with Git’s sparse index”（Microsoft/GitHub）

Git索引是Git中的一个关键数据结构。它充当文件系统中的文件和提交历史之间的"暂存区"。

• 当运行git add时，工作目录中的文件将被散列并作为对象存储在索引中，从而使它们成为“阶段性更改”。
• 当运行git commit时，存储在索引中的阶段性更改将用于创建新的提交。
• 当你运行git checkout时，Git从一个提交中获取数据并将其写入工作目录和索引。

除了存储暂存的更改之外，索引还存储有关工作目录的文件系统信息。
这有助于Git更快地报告更改的文件。
要了解更多信息，请参阅。“git/git/blob/master/Documentation/gitformat-index.txt”：

Git索引文件格式如下

所有二进制数都是按网络字节顺序排列的。

• • 版本2**在此描述，除非另有说明。
• 一个12字节的标头，由以下内容组成：
• 4字节签名：

签名为{'D '，' I '，' R '，' C '}（代表“dircache”）

• 4字节版本号：

目前支持的版本为2、3和4。

• 索引条目的32位数。
• 已排序的索引条目的数量。
• • • 扩展名**：

扩展名由签名标识。
如果Git不理解可选扩展，则可以忽略它们。
Git目前支持缓存树和解析撤销扩展。

• 4字节扩展签名。如果第一个字节是'A'..'Z'，则扩展名是可选的，可以忽略。
• 扩展的32位大小
• 扩展数据
• 在此校验和之前，索引文件的内容使用160位SHA-1。

mljrgcomments：
如果索引是准备下一次提交的地方，为什么“git ls-files -s”在提交后不返回任何东西？
因为索引代表被跟踪的内容，在提交之后，被跟踪的内容与最后一次提交相同（git diff --cached不返回任何内容）。
因此git ls-files -s列出了所有跟踪的文件（输出中的对象名、模式位和阶段号）。
该列表（被跟踪的元素的列表）用提交的内容初始化。
当你切换分支时，索引内容被重置为你刚刚切换到的分支所引用的提交。
Git 2.20（Q4 2018）增加了索引条目偏移表（IET）：
参见Ben Peart ( benpeart )的commit 77ff112、commit 3255089、commit abb4bb8、commit c780b9c、commit 3b1d9e0、commit 371ed0d（2018年10月10日）。
参见commit 252d079（2018年9月26日）by Nguyễn Thái Ngọc Duy ( pclouds )。
（由Junio C Hamano -- gitster --合并于commit e27bfaa，2018年10月19日）

ieot：添加索引条目偏移表（IET）扩展

这个补丁可以通过向索引添加额外的数据来解决加载索引的CPU成本，这将允许我们有效地多线程加载和转换缓存条目。
它通过添加一个（可选的）索引扩展来实现这一点，该索引扩展是索引文件中缓存条目块的偏移量表。
为了使这适用于V4索引，当写入缓存条目时，它通过对当前条目进行编码来定期“重置”前缀压缩，就好像先前条目的路径名完全不同一样，并将该条目的偏移量保存在IEOT中。
基本上，使用V4索引，它会生成前缀压缩条目块的偏移量。
使用new index.threads config setting，索引加载现在更快了。
因此（of using IEOT），commit 7bd9631清理了Git 2.23（Q3 2019）的read-cache.c load_cache_entries_threaded()函数。
参见commit 8373037、commit d713e88、commit d92349d、commit 113c29a、commit c95fc72、commit 7a2a721、commit c016579、commit be27fb7、commit 13a1781、commit 7bd9631、commit 3c1dce8、commit cf7a901、commit d64db5b、commit 76a7bc0（2019年5月9日），作者Jeff King ( peff )。
（由Junio C Hamano -- gitster --合并于commit c0e78f7，2019年6月13日）

读缓存：从线程加载中删除未使用的参数

load_cache_entries_threaded()函数接受一个它不使用的src_offset参数。自77ff112（read-cache：在工作线程上加载缓存条目，2018 - 10 - 10，Git v2.20.0-rc0）。
在邮件列表上挖掘，该参数是earlier iteration of the series的一部分，但当代码切换到使用IEOT扩展时就变得不必要了。
在Git 2.29（2020年第4季度）中，格式描述调整为最近的SHA-256工作。
参见commit 8afa50a，commit 0756e61，commit 123712b，commit 5b6422a（2020年8月15日）by Martin Ågren ( none )。
（由Junio C Hamano -- gitster --合并到commit 74a395c，2020年8月19日）

index-format.txt：文件SHA-256索引格式

签字人：马丁·奥格伦

记录在SHA-1存储库中，我们使用SHA-1，在SHA-256存储库中，我们使用SHA-256，然后用更中性的东西替换所有其他“SHA-1”的用法。
避免引用“160位”哈希值。
technical/index-format现在在其手册页中包括：
所有二进制数都是按网络字节顺序排列的。
在使用传统SHA-1的存储库中，下面提到的校验和和对象ID（对象名称）都是使用SHA-1计算的。
类似地，在SHA-256存储库中，这些值是使用SHA-256计算的。
除非另有说明，否则在此描述版本2。

逐位分析

我决定做一些测试，以便更好地理解格式，并更详细地研究一些字段。
下面的结果对于Git版本1.8.5.2和2.3是相同的。
我用TODO标记了我不确定/没有找到的点：请随时补充这些要点。
正如其他人提到的，索引存储在.git/index下，而不是作为标准的树对象，其格式是二进制的，并在以下位置进行了记录：https://github.com/git/git/blob/master/Documentation/technical/index-format.txt
定义索引的主要结构位于cache.h，因为索引是用于创建提交的缓存。

设置

当我们启动一个测试仓库时：

git init
echo a > b
git add b
tree --charset=ascii

.git目录如下所示：

.git/objects/
|-- 78
|   `-- 981922613b2afb6025042ff6bd878ac1994e85
|-- info
`-- pack

如果我们得到唯一对象的内容：

git cat-file -p 78981922613b2afb6025042ff6bd878ac1994e85

我们得到a。这表明：

• index指向文件内容，因为git add b创建了一个blob对象
• 它将元数据存储在索引文件中，而不是树对象中，因为只有一个对象：blob（在常规Git对象上，blob元数据存储在树中）

高清解析

现在让我们看看索引本身：

hd .git/index

提供：

00000000  44 49 52 43 00 00 00 02  00 00 00 01 54 09 76 e6  |DIRC.... ....T.v.|
00000010  1d 81 6f c6 54 09 76 e6  1d 81 6f c6 00 00 08 05  |..o.T.v. ..o.....|
00000020  00 e4 2e 76 00 00 81 a4  00 00 03 e8 00 00 03 e8  |...v.... ........|
00000030  00 00 00 02 78 98 19 22  61 3b 2a fb 60 25 04 2f  |....x.." a;*.`%./|
00000040  f6 bd 87 8a c1 99 4e 85  00 01 62 00 ee 33 c0 3a  |......N. ..b..3.:|
00000050  be 41 4b 1f d7 1d 33 a9  da d4 93 9a 09 ab 49 94  |.AK...3. ......I.|
00000060

接下来我们将得出结论：

| 0           | 4            | 8           | C              |
  |-------------|--------------|-------------|----------------|
0 | DIRC        | Version      | File count  | ctime       ...| 0
  | ...         | mtime                      | device         |
2 | inode       | mode         | UID         | GID            | 2
  | File size   | Entry SHA-1                              ...|
4 | ...                        | Flags       | Index SHA-1 ...| 4
  | ...                                                       |

首先是header，定义在：结构缓存头：

• 44 49 52 43：DIRC。TODO：为什么需要这样做？
• 00 00 00 02：格式版本：2.索引格式随时间而演变。目前版本最高为4。在GitHub上的不同计算机之间进行协作时，索引的格式不应该是一个问题，因为裸存储库不存储索引：它在克隆时生成。
• 00 00 00 01：索引上的文件数：只有一个b

接下来开始一个索引条目列表，由struct cache_entry定义这里我们只有一个。它包括：

• a bunch束of file文件metadata元数据：8字节ctime，8字节mtime，然后4字节：device、inode、mode、UID和GID。

注意如何：

• ctime和mtime与预期相同（54 09 76 e6 1d 81 6f c6），因为我们没有修改文件

第一个字节是从EPOCH开始的秒数（十六进制）：

date --date="@$(printf "%x" "540976e6")"

提供：

Fri Sep  5 10:40:06 CEST 2014

所以我举了这个例子。
第二个4字节是纳秒。

• UID和GID为00 00 03 e8，十六进制为1000：单用户设置的常用值。

所有这些元数据（其中大部分不存在于树对象中）允许Git检查文件是否快速更改，而无需比较整个内容。

• 在30行的开头：00 00 00 02：文件大小：2字节（a和\n从echo）
• 78 98 19 22 ... c1 99 4e 85：20字节的SHA-1，覆盖条目的先前内容。请注意，根据my experiments with the assume valid flag，在此SHA-1中不考虑它后面的标志。
• 2字节标志：00 01
• 1位：假设有效标志。我的调查表明，这个命名不当的标志是git update-index --assume-unchanged存储其状态的地方：https://stackoverflow.com/a/28657085/895245
• 1位扩展标志。确定扩展标志是否存在。必须是版本2上的0，它没有扩展标志。
• 合并期间使用的2位阶段标志。阶段记录在man git-merge中：
• 0：常规文件，没有合并冲突
• 1：底座
• 2：我们的
• 3：他们的

在合并冲突期间，从1到3的所有阶段都存储在索引中，以允许像git checkout --ours这样的操作。
如果git add，则stage 0会添加到路径的索引中，Git会知道冲突已被标记为已解决。TODO：检查一下。

• 将遵循的路径的12位长度：0 01：仅1字节，因为路径为b
• 2字节扩展标志。只有在基本标志上设置了“扩展标志”时才有意义。TODO。
• 62（ASCII b）：可变长度路径在前面的标志中确定的长度，这里只有1个字节，b。

然后是00：1 - 8字节的零填充，以便路径将以空值终止，索引将以8字节的倍数结束。这只发生在索引版本4之前。
未使用延伸导线。Git知道这一点，因为文件中没有足够的空间来保存校验和。
最后，索引内容上有一个20字节的校验和ee 33 c0 3a .. 09 ab 49 94。

Git索引是工作目录和仓库之间的暂存区。您可以使用索引构建一组要一起提交的更改。当你创建一个提交时，提交的是当前在这个索引中的内容，而不是你的工作目录中的内容。
要查看索引中的内容，请执行以下命令：

git status

当你运行git status时，你可以看到哪些文件被暂存（当前在你的索引中），哪些文件被修改但还没有暂存，哪些文件完全没有被跟踪。
你可以读this。谷歌搜索抛出了许多链接，这应该是相当自给自足。

Git index是一个二进制文件（一般保存在.git/index中），包含一个路径名的排序列表，每个路径名都有权限和一个blob对象的SHA1;

git ls-files可以显示索引的内容。请注意，单词index、stage和cache在Git中是相同的：它们可互换使用。

Git index，即Git cache，有三个重要属性：

1.索引包含生成单个（唯一确定的）树对象所需的所有信息。
1.索引允许在它定义的树对象和工作树之间进行快速比较。
1.它可以有效地表示有关不同树对象之间的合并冲突的信息，允许每个路径名与有关所涉及的树的足够信息相关联，以便您可以在它们之间创建三向合并。

来源：

1. https://mincong.io/2018/04/28/git-index/
2. https://medium.com/hackernoon/understanding-git-index-4821a0765cf

作为对@ciro-santilli-%e9%83%9d%e6%b5%b7%e4%b8%9c%e5%86%a0%e7%8a%b6%e7%97%85%e5%85%ad%e5%9b%9b%e4%ba%8b%e4%bb%b6%e6%b3%95%e8%bd%ae%e5%8a%9f详细深入查看索引的响应，我正在分享 * TODO * 之一的输出。
如果你使用git add，那么stage 0会被添加到路径的索引中，Git会知道冲突已经被标记为已解决。TODO：检查一下。”
更具体地说，不同的合并阶段。

• 0：常规文件，不在合并冲突中
• 1：基底
• 2：我们的
• 3：他们的

详细说明了各个阶段的数字表示法，在本例中是一个带有冲突的文件.

$ git ls-files -s
100644 f72d68f0d10f6efdb8adc8553a1df9c0444a0bec 0       vars/buildComponent.groovy

$ git stash list
stash@{0}: WIP on master: c40172e turn off notifications, temporarily

$ git stash apply
Auto-merging vars/commonUtils.groovy
Auto-merging vars/buildComponent.groovy
CONFLICT (content): Merge conflict in vars/buildComponent.groovy

$ git ls-files -s
100644 bc48727339d36f5d54e14081f8357a0168f4c665 1       vars/buildComponent.groovy
100644 f72d68f0d10f6efdb8adc8553a1df9c0444a0bec 2       vars/buildComponent.groovy
100644 24dd5be1783633bbb049b35fc01e8e88facb20e2 3       vars/buildComponent.groovy

这就是你需要的，使用这个命令。
$ binwalk index

DECIMAL       HEXADECIMAL     DESCRIPTION
--------------------------------------------------------------------------------
1717          0x6B5           Unix path: /company/user/user/delete.php
1813          0x715           Unix path: /company/user/user/get.php
1909          0x775           Unix path: /company/user/user/post.php
2005          0x7D5           Unix path: /company/user/user/put.php
3373          0xD2D           Unix path: /urban-airship/channel/channel/post.php
3789          0xECD           Unix path: /urban-airship/named-user/named-user/post.php
3901          0xF3D           Unix path: /user/categories/categories/delete.php
4005          0xFA5           Unix path: /user/categories/categories/get.php
4109          0x100D          Unix path: /user/categories/categories/put.php
4309          0x10D5          Unix path: /user/favorites/favorites/delete.php

只是想把git ls-tree放进戒指里。
索引是git中最重要的数据结构之一。
它通过记录路径列表及其对象名称来表示虚拟工作树状态，并用作暂存区以写出要提交的下一个树对象。
状态是“虚拟的”，在这个意义上，它不一定必须，并且经常不匹配工作树中的文件。
如果说git ls-tree告诉我如果我 checkout 一个特殊的提交，应该存在哪些工作文件/对象，这是真的吗？在ls-tree的上下文中，我们说的是哪种树？
示例

git ls-tree -r -l HEAD
git ls-tree -r -l commit-hash

顺便说一句：ls-tree也适用于没有 checkout （-n）的克隆存储库，其中ls-files不返回任何内容。
https://stackoverflow.com/a/56242906/2623045
https://stackoverflow.com/a/67567058/2623045