《unix高级环境编程》线程控制——线程和 fork
多线程的父进程调用 fork 函数创建子进程时，子进程继承了整个地址空间的副本。子进程里面只有一个线程，它是父进程中调用 fork 函数的线程的副本。在子进程中的线程继承了在父进程中相同的状态，即有相同的互斥量、读写锁和条件变量。如果父进程中的线程占用锁，则子进程也同样占有这些锁，只是子进程不包含占有锁的线程的副本，所以并不知道具体占有哪些锁并且需要释放哪些锁。
如果子进程从 fork 返回之后没有立即调用 exec 函数，则需要调用 fork 处理程序清理锁状态。可以调用 pthread_atfork 函数实现清理锁状态：
/* 线程和 fork */ /* * 函数功能：清理锁状态； * 返回值：若成功则返回0，否则返回错误编码； * 函数原型： */ #include <pthread.h> int pthread_atfork(void (*prepare)(void), void (*parent)(void), void (*child)(void)); /* * 说明： * 该函数最多可以安装三个帮助清理锁的函数； * prepare fork处理程序由父进程在fork创建子进程前调用，这个fork处理程序的任务是获取父进程定义的所有锁； * * parent fork处理程序是在fork创建子进程以后，但在fork返回之前在父进程环境中调用的，这个fork处理程序的任务是对prepare fork处理程序 * 获取的所有锁进行解锁； * * child fork处理程序在fork返回之前在子进程环境中调用，与parent fork处理程序一样，child fork处理程序必须释放prepare fork处理程序获得的所有锁； */
可以多次调用 pthread_atfork 函数从而设置多套 fork 处理程序。如果不需要使用其中某个处理程序，可以给特定的处理程序参数传入空指针，这样就不会起任何作用作用。使用多个 fork 处理程序时，处理程序的调用顺序并不相同。 parent 和 child fork 处理程序时与它们注册时的顺序进行调用的。而 prepare fork 处理程序的调用顺序与它们注册的顺序相反，这样可以允许多个模块注册它们自己的 fork 处理函数，并且保持锁的层次。
例如，模块A调用模块B中的函数，而且每个模块有自己的一套锁。如果所的层次是A在B之间，模块B必须在模块A之前设置fork处理程序，当父进程调用fork时，就会执行以下步骤，假设子进程在父进程之前运行。
1.调用模块A的 prepare 处理程序获取模块A的所有锁。
2.调用模块B的 prepare 处理程序获取模块B的所有锁。
3.创建子进程。
4.调用模块B中的 child 处理程序释放子进程中模块B的所有锁。
5.调用模块A中的 child 处理程序释放子进程中模块A的所有锁。
6.fork 函数返回到子进程。
7.调用模块B中的 parent 处理程序释放子进程中模块B的所有锁。
8.调用模块A中的 parent 处理程序释放子进程中模块A的所有锁。
9.fork 函数返回到父进程。
测试程序：
#include "apue.h"
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
pthread_mutex_t lock1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t lock2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void prepare(void)
{
printf("preparing locks...\n");
pthread_mutex_lock(&lock1);
pthread_mutex_lock(&lock2);
}
void parent(void)
{
printf("parent unlocking locks...\n");
pthread_mutex_unlock(&lock1);
pthread_mutex_unlock(&lock2);
}
void child(void)
{
printf("child unlocking locks...\n");
pthread_mutex_unlock(&lock1);
pthread_mutex_unlock(&lock2);
}
void* thread_func(void *arg)
{
printf("thread started...\n");
pause();
return 0;
}
int main(void)
{
pid_t pid;
pthread_t tid;
int err;
err = pthread_atfork(prepare,parent,child);
if(err != 0)
err_exit(err, "can't install fork handlers");
err = pthread_create(&tid,NULL,thread_func,NULL);
if(err != 0)
err_exit(err, "can't create thread");
sleep(2);
printf("parent about to fork.\n");
pid = fork();
if(pid == -1)
err_quit("fork failed: %s\n", strerror(err));
if(pid == 0)
printf("child returned from fork.\n");
else
printf("parent returned form fork.\n");
exit(0);
}
输出结果：
thread started... parent about to fork. preparing locks... parent unlocking locks... parent returned form fork. child unlocking locks... child returned from fork.
参考资料：
《UNIX高级环境编程》