linux終端關閉時為什麼會導致在其上啟動的程式退出？

現象

經常在linux下開發的人應該都有這樣的經驗，就是在終端上啟動的程式，在關閉終端時，這個程式的程式也被一起關閉了。看下面這個程式，為了使程式永遠執行，在輸出helloworld後，迴圈呼叫sleep：

直接關閉這個終端，在另一個終端上查詢該程式，已經找不到了：

這個行為看起來似乎是理所當然的，也符合人的第一感覺：”在終端上啟動的程式是屬於終端的，所以當關閉終端時，這個終端裡的一包裹程式都一起被解決掉了”。但這種說法是不能使一個會思考且充滿好奇心的人信服的。

下面我們就從linux程式管理的細節來剖析其根本原因。

終端程式

linux系統是基於程式的，幾乎每個命令都可以在相應的目錄下找到它們的程式，執行一個命令相當於啟動一個或多個程式，終端也不例外，在我centos下面終端對應一個bash程式(不同作業系統終端的bash程式可能不一樣)，它位於/usr/bin/下面：

每當開啟一個終端都會啟動一個bash程式，我這裡啟動了兩個終端，可以看到有兩個bash程式：

終端程式與啟動程式的關係

linux系統裡面所有的程式的關係可以看做一個樹形結構，系統持續執行，程式的不斷啟動就是不斷fork的過程（fork是linux系統api，作用是複製自己來生成子程式），從系統啟動、初始化、登入終端、到執行命令都是生成子程式的過程:

init程式是所有程式的祖先，它的pid（程式id）為1，ppid（父程式id）也為1，因為它沒有父程式，系統內的其他程式都是由它或者它的子程式fork而來。

我們在linux上作業的終端對應了一個bash程式，在其上執行的命令和程式都是bash的子程式，或由bash的子程式衍生。

用hw程式驗證一下，可以看到hw程式的父程式正好是bash程式：

但這並不能解釋為什麼終端關閉了在上面執行的程式也跟著退出，因為在linux下，程式之間的關係並不像執行緒那樣，當主執行緒退出時，子執行緒一起被強制退出。程式之間沒有主次的區別，但有父子關係，而父子程式的執行是相對獨立的，一方的退出不會導致另一方退出。

程式session-揭開真相

在linux下，一個session是由一組程式組構成的，每個程式組又由多個程式構成。

在一個bash上執行的程式都歸屬於一個session（除非特別處理），而這個bash就是這個session的leader。每個session又可以關聯一個控制終端（Controlling Terminal）。

圖片：

1. hw程式的ppid=5933，說明父程式為第一個bash，這個bash的父程式為gnome-ternimal程式，gnome-ternimal是centos視覺化介面的終端管理程式，每開啟一個終端，它都會啟動一個bash程式，而使用者的命令也是直接由bash程式執行的。
2. hw程式和第一個bash同屬於一個session（sid=5933），這個sid等於bash的pid，所以第一個bash是這個session的leader。
3. 圖片中還顯示了bash和hw程式擁有共同的終端裝置pts/2，它是一種字元裝置，不同於上面提到的gnome-ternimal程式。
4. 當控制終端（對應gnome-ternimal）檢測到終端裝置斷（對應pts/2）開連線時，會通知裝置的控制程式，即傳送SIGHUP訊號給session leader（對應bash程式）。
5. bash程式在收到SIGHUP後，將訊號發給session下的所有程式,導致使用者啟動的程式退出。

下面通過strace命令來驗證以上結論:

1. 跟蹤hw程式（命令意為跟蹤pid為6367的程式上與signal有關的系統呼叫）:

   strace -e trace=signal -p 6367

2. 跟蹤bash程式（命令意為跟蹤pid為5933的程式上與signal有關的系統呼叫）:

   strace -e trace=signal -p 5933

3. 關閉啟動hw程式的終端，觀察strace輸出.

hwd的strace如下，si_pid=5933說明是5933這個程式發了SIGHUP給它，也就是bash程式：

bash的strace略微複雜：

1. kill(4294960929, SIGHUP)

   kill第一個引數是32位有符號整數，轉換成int就是-6367，當引數為負時表示傳送給這個數絕對值的程式組，即pgrp=6367的所有程式，在上面的圖片中可以看到hw程式正好屬於該程式組。

2. kill(5933, SIGHUP)

   5933是自己的pid，bash在第一次收到SIGHUP時先把訊號發給session內其他程式，然後再次傳送SIGHUP命令給自己，將自己殺死，後面的si_pid=5933也證實了這一點。

如何讓終端關閉時程式不退出

根據上面的結論，要使終端關閉時程式不退出，有以下幾種情況：

1. 使用者程式攔截SIGHUP訊號。
2. 使用者程式和bash程式不在一個session。

下面依次驗證這兩種情況

攔截SIGHUP

修改hw程式，忽略SIGHUP訊號：

signal(SIGHUP, SIG_IGN);

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執行hw程式，並檢視程式，可以看到hw程式和父程式bash：

關閉終端，在另一個終端檢視程式：

bash程式已經退出，但hw程式還在，符合預期！！而且hw程式的ppid變成了1，說明hw在父程式bash退出後變成孤兒程式被init程式收養。

新建session&setsid

為了使使用者程式和bash不在同一個session，需要呼叫setsid方法，該方法的作用是新建一個新的session，並使自己成為leader。

// 先fork
int pid = fork();
if(pid > 0){
    // 父程式, 直接退出
    return 1;
}else if(pid == 0){
    // 子程式
    // 建立新的session
    setsid();
    //
    printf("Hello World!\n");
    printf("sleeping...\n");
    while(1){
        sleep(1);
    }
}

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呼叫setsid前先fork，因為若不fork，hw作為程式組的leader，是不允許重建session的，原因留給讀者自己思考。

編譯並執行hw，檢視程式：

可以看到，相比之前，有幾個不同的地方：

1. 程式啟動完，返回終端，hw切換到後臺執行。
2. hw程式的父程式不再是bash，而是init程式。
3. hw沒有關聯的終端裝置（pts/2）。

關閉終端，看到bash已經消失，但對hw程式沒有任何影響：

更簡單的方法

1. setsid命令，用setsid來啟動程式，這樣就不用修改任何程式碼也可以做到使啟動的程式在新的session中，並且終端關閉時，程式不退出。

   setsid ./hw

2. nohup命令，被nohup啟動的程式會忽略SIGHUP訊號。

   nohup ./hw

其他

命令列中&的作用：

./hw &

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&的作用是使程式在後臺執行，輸入fg命令又可以使程式切換到前臺。雖然在後臺執行，但並不能保證程式在終端關閉時不退出。

總結

簡而言之，終端在關閉時會傳送SIGHUP給對應的bash程式，bash程式收到這個訊號後首先將它發給session下面的程式，如果你的程式沒有對SIGHUP訊號做特殊處理，那麼程式就會隨著終端關閉而退出。