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下面是用rust寫的一段測試程序，邏輯非常簡單，就是讀取用戶輸入，然后將其輸出。
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運行這個程序，然后按Ctrl-C：
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由上圖可見，該程序沒有收到任何輸入，當然也沒有任何輸出，這個程序就退出了。
為什么Ctrl-C會導致當前運行程序退出呢？
0x02 程序退出原因
上面的測試程序之所以會退出，是因為Ctrl-C會告訴linux內核，讓其發(fā)送SIGINT信號給當前運行程序，該信號的默認行為是殺掉目標進程，所以就有了上面的現(xiàn)象。
但是，SIGINT信號，以及其他的各種信號，都是可以捕獲的，這樣我們就可以修改信號的默認行為，比如將SIGINT信號的默認行為，修改成輸出一些日志，而不是殺掉當前進程。
將上面的測試代碼改成下面的樣子：
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上圖中我們捕獲了SIGINT信號，并且在收到該信號后，輸出 got SIGINT。
運行看下：
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這次再按Ctrl-C，程序就不會退出了，而且還會輸出 got SIGINT。
由上可見，Ctrl-C導致程序退出，確實是因為該按鍵使內核發(fā)送了SIGINT信號到目標進程，進而導致目標進程被殺死。
那為什么Ctrl-C會觸發(fā)SIGINT信號呢？
在回答這個問題之前，我們要先了解下terminal emulator，即終端模擬器，的運行機制。
0x03 Terminal Emulator的運行機制
我當前使用的terminal emulator為 alacritty，后面如果涉及到terminal emulator的源碼分析，就是基于這個項目。
當然，以下講的terminal emulator的運行機制，對于其他terminal emulator也同樣適用。
當我們在圖形化界面，打開一個terminal emulator時，terminal emulator會調用openpty函數(shù)，向linux內核申請一個pty數(shù)據(jù)通道，當該pty數(shù)據(jù)通道創(chuàng)建成功后，linux內核會返回兩個文件描述符，即兩個fd，給terminal emulator，這兩個fd，就代表了新創(chuàng)建pty數(shù)據(jù)通道的兩端，分別為master端和slave端。
當向master端的fd寫數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)就可以從slave端的fd讀出來，當向slave端的fd寫數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)就能從master端的fd讀出來。
當pty數(shù)據(jù)通道創(chuàng)建完畢后，terminalemulator就會調用fork函數(shù)，啟動一個子進程，該子進程用來運行shell程序，比如bash、zsh等，同時會將該shell的標準輸入，標準輸出，標準錯誤輸出，都設置為上面通過openpty函數(shù)獲取的slave端的fd。
shell在啟動成功后，會一直等待著從標準輸入，即slave fd，里接收要執(zhí)行的命令。
當terminal emulator啟動成功后，我們就可以在其內部輸入命令了，我們輸入的命令，會被terminal emulator寫入到master fd里，這樣在shell子進程中，就可以通過標準輸入，即slave fd，接收到這個命令，并開始執(zhí)行。
shell在執(zhí)行接收到的命令時，也是通過fork函數(shù)，創(chuàng)建一個子進程，然后在子進程里執(zhí)行該命令對應的程序。
不過，這里需要注意的是，子進程中運行的命令程序，其標準輸入，標準輸出、標準錯誤輸出都是繼承自shell，即它的標準輸入，標準輸出、標準錯誤輸出的值都是slave fd。
這樣，當命令程序寫日志到標準輸出時，其實際上是寫到了slave fd里，如此，在terminal emulator里，就可以通過master fd，讀取到這些日志信息，并在terminal emulator里顯示出來。
同樣的道理，當我們此時在terminal emulator里輸入內容時，該內容會被terminal emulator寫入到master fd，進而就可以被命令程序進程，從標準輸入，即slave fd，里讀出來。
這里大家可能會有個疑問，即shell進程和當前運行的命令程序進程，他們的標準輸入都是slave fd，那為什么我們寫入到terminal emulator里的內容，是被命令程序進程讀出來，而不是被shell進程讀出來呢？
這個就涉及到terminal emulator使用權的概念了。
當shell進程剛啟動成功后，terminal emulator的使用權自然是shell的，此時我們在terminal emulator里輸入的內容，會被shell從標準輸入，即slave fd，里讀出來。
當shell啟動一個子進程，并用該進程運行命令程序時，它會把terminal emulator的使用權，轉交給該命令程序進程，此時我們在terminal emulator里輸入的內容，會被該命令程序進程從它的標準輸入，即slave fd，里讀出來的。
當該命令程序進程退出后，linux內核會通知shell進程，告知它啟動的子命令進程已經(jīng)結束了，此時shell會把terminal emulator的使用權轉回給自己，進而shell又可以開始從terminal emulator接收新的命令了。
下面我們來看一些具體的例子：
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上圖是用ps命令輸出的信息，看圖中的選中行，第一行為alacritty進程，即我們最開始啟動的terminal emulator，第二行為alacritty啟動的子進程，在該子進程中，運行的是bash程序，第三行為bash啟動的子進程，在該子進程中，運行的是我們文章最開始時使用的測試程序hello。
這三個進程的層級關系，和我們上面的描述是一致的。
我們再來看下alacritty啟動bash子進程的相關代碼：
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上圖中make_pty函數(shù)內會調用openpty函數(shù)獲取master fd和slave fd，在獲取到master fd和slave fd后，slave fd被賦值到builder的stdin stderr里，這樣，在下面執(zhí)行builder.spawn函數(shù)啟動shell子進程時，其標準輸入、標準輸入、標準錯誤輸出就都指向slave fd了。, stdout,
另外，在上圖中，master fd被保存到了Pty里，并和其他信息一起返回給該函數(shù)的調用方，這樣，alacritty如果想要發(fā)送數(shù)據(jù)給shell時，就從Pty里獲取到master fd，然后將數(shù)據(jù)寫入到master fd里就好了。
0x04 Ctrl-C是如何處理的
上面我們講過，我們在terminal emulator中輸入的內容，會被terminal emulator寫到內核的pty數(shù)據(jù)通道中，進而這些數(shù)據(jù)會被轉發(fā)給shell進程，或者是在shell中運行的子進程。
那在terminal emulator里按Ctrl-C，也是這么處理的嗎？
首先，Ctrl-C確實是被當作一個字符來處理的，且terminal emulator在接收到這個字符后，會直接寫入到內核的pty數(shù)據(jù)通道，并不做特殊處理。
但是，在內核的pty數(shù)據(jù)通道里，有一個組件叫做 line discipline，它會檢查要被傳輸?shù)淖址?，如果字符流中包含Ctrl-C，它就會把Ctrl-C這個特殊字符從字符流中移除掉，并生成一個SIGINT信號，發(fā)送給目標進程。
如果目標進程沒有捕獲該信號，內核就會執(zhí)行該信號的默認行為，即殺掉目標進程。
以下是生成SIGINT信號的內核代碼：
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上圖中，光標所在行就是在判斷該字符是否是Ctrl-C，如果是，則發(fā)送SIGINT信號給目標進程。
由上圖我們還可以看到，其實不止Ctrl-C這個特殊字符會轉化成信號，QUIT字符Ctrl-\，SUSP字符Ctrl-Z等，都會被轉化成對應的信號。
0x05 精致全景圖
以上講了很多理論，下面我們來畫一幅圖，來梳理下完整流程。
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首先，在terminal emulator啟動成功后，我們在其中輸入./hello命令，該命令沿著terminal emulator中的第一個輸出箭頭，即第一條虛線，經(jīng)由內核pty數(shù)據(jù)通道，到達bash進程的stdin。
然后，bash從標準輸入中讀取到要執(zhí)行的命令./hello，fork一個新的子進程，并在子進程中開始執(zhí)行hello程序，此時bash也把terminal emulator的使用權交給了hello進程。
hello程序在開始運行后，就嘗試從標準輸入中讀取數(shù)據(jù)。
接著，我們在terminal emulator中再輸入hello world，該數(shù)據(jù)會沿著terminal emulator中的第二個輸出箭頭，即第一條實線，經(jīng)由pty數(shù)據(jù)通道，到達hello進程的stdin。
hello進程從標準輸入中讀到hello world字符串，然后直接將其寫入到了標準輸出，該數(shù)據(jù)又經(jīng)由內核pty數(shù)據(jù)通道，到達terminal emulator的master fd端。
terminal emulator從master fd中讀取到hello world字符串，并將其顯示在界面中。
hello進程在寫完hello world字符串后，自己主動退出，bash檢測到hello進程退出后，又把terminal emulator的使用權轉回給自己。
bash寫命令提示符 > 到標準輸出，該數(shù)據(jù)再經(jīng)由pty數(shù)據(jù)通道到達terminal emulator的master fd端。
terminal emulator從master fd中讀取到bash的命令提示符，并將其顯示在界面上，提示用戶可以輸入下一條命令了。
以上就是在terminal emulator中執(zhí)行hello程序的完整流程。
從上圖中我們還可以看到，假設我們在terminal emulator中按Ctrl-C，該數(shù)據(jù)在到達內核pty數(shù)據(jù)通道時，line discipline組件會將其轉換成SIGINT信號，并發(fā)給目標進程。
這個也解答了我們此篇文章的疑問，現(xiàn)在你應該豁然開朗了吧。
另外，內核中 line discripline 組件的能力也是可以被修改的，比如我們可以修改成按Ctrl-B觸發(fā)SIGINT信號，甚至是直接關閉SIGINT信號的生成，具體方式，可以查看stty命令的man文檔。
這篇文章就這些內容，希望對你有所幫助。
文章名稱：為什么Ctrl-C會中斷當前運行程序
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