Как восстановить историю файла?

Но мне он кажется не оптимальным...

Ваш подход правильный. Остерегайтесь, что вам придется бороться с:

• Простое переименование (тот же хэш объекта, другое имя записи в дереве)
• Переименование и обновление контента происходят в одном и том же коммите (другой хэш, другое имя записи в дереве. Потребуется функция анализа содержимого файла и сравнения, которая недоступна в libgit2)
• История нескольких родителей (две ветки, которые были объединены и в которых один и тот же файл был изменен по-разному)

Может быть, есть какой-то другой подход, например, заглянуть прямо в папку .git и получить там нужную информацию?

Несмотря на то, что понимание макета папки .git всегда требует потраченного времени, я боюсь, что это не поможет вам с этой конкретной проблемой истории файлов.

Примечание. этот вопрос очень близок к этой проблеме libgit2sharp: Как получить последний коммит, затронувший данный файл?

Обновлять

Запрос на вытягивание #963 добавляет именно эту функцию.

Он доступен начиная с LibGit2Sharp.0.22.0-pre20150415174523 предварительного выпуска пакета NuGet.

Это в основном используется в issues/495 libgit2.
Несмотря на то, что реализовано в libgit2sharp (PR 963, для вехи 22), он по-прежнему доступен в самой libgit2.

Проблема задокументирована в issues/3041: Предоставить функции журнала, обертывающие revwalk.
Подход, упомянутый в вопросе, использовался в этот libgit2sharp example и может быть адаптирован к C с помощью libgit2. Это остается текущим обходным решением до принятия резолюции 3041.

При использовании C# эта функция была добавлена ​​в LibGit2Sharp 0.22.0 пакет NuGet (Pull Request 963). Вы можете сделать следующее:

var fileHistory = repository.Commits.QueryBy(filePathRelativeToRepository);
foreach (var version in fileHistory)
{
    // Get further details by inspecting version.Commit
}

В моем расширении Diff All Files VS (которое является открытым исходным кодом, поэтому вы можете просмотреть код), мне нужно было получить предыдущую фиксацию файла, чтобы я мог видеть, какие изменения были внесены в файл в данной фиксации. Вот как я получил предыдущую фиксацию файла:

/// <summary>
/// Gets the previous commit of the file.
/// </summary>
/// <param name="repository">The repository.</param>
/// <param name="filePathRelativeToRepository">The file path relative to repository.</param>
/// <param name="commitSha">The commit sha to start the search for the previous version from. If null, the latest commit of the file will be returned.</param>
/// <returns></returns>
private static Commit GetPreviousCommitOfFile(Repository repository, string filePathRelativeToRepository, string commitSha = null)
{
    bool versionMatchesGivenVersion = false;
    var fileHistory = repository.Commits.QueryBy(filePathRelativeToRepository);
    foreach (var version in fileHistory)
    {
        // If they want the latest commit or we have found the "previous" commit that they were after, return it.
        if (string.IsNullOrWhiteSpace(commitSha) || versionMatchesGivenVersion)
            return version.Commit;

        // If this commit version matches the version specified, we want to return the next commit in the list, as it will be the previous commit.
        if (version.Commit.Sha.Equals(commitSha))
            versionMatchesGivenVersion = true;
    }

    return null;
}