持锁分叉

Question

我有以下程序：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>


int main() {
   pthread_mutex_t lock_;
   pthread_mutexattr_t ma;
   pthread_mutexattr_init( &ma );
   pthread_mutexattr_setpshared( &ma, PTHREAD_PROCESS_SHARED );
   pthread_mutexattr_settype( &ma, PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK );
   pthread_mutex_init( &lock_, &ma );

   pthread_mutex_lock( &lock_ );

   if(fork()==0) {
      std::cout << "child" << std::endl;
      pthread_mutex_lock( &lock_ );
      std::cout << "finish" << std::endl;
   } else {
      std::cout << "parent" << std::endl;
      sleep(1);
      pthread_mutex_lock( &lock_ );
      std::cout << "parent done" << std::endl;
   }

}

我看到的行为是父母可以重新锁定互斥锁，但不能重新锁定孩子。我本来希望 fork() 分叉当前线程的所有上下文，所以孩子最终会得到一个它已经锁定的锁（IE，我不想共享锁 - 两个进程都有自己的锁是我想要的）。为什么这不起作用/我该如何完成？

Answer 1

它不起作用只是因为它被明确记录为不起作用，以一种有点令人困惑的方式。 fork() 和多线程进程不能很好地协同工作。

虽然fork() 手册页最初声称它“通过复制调用进程创建一个新进程”，但这是一个小小的善意谎言。如果fork() 真的这样做并复制了整个进程，它必须忠实地复制所有进程的执行线程。因为这就是您的流程的全部意义所在：构成整个流程的所有执行线程。

但事实并非如此。

如果您keep reading the fork(2) manual page，您将进入此部分：

子进程是用一个线程创建的——那个线程 调用 fork()。

这将是您的鸣喇叭线索编号 #1，fork() 并没有真正复制整个过程。它只复制它的一个执行线程。

父级的整个虚拟地址空间是 在孩子中复制，包括互斥体的状态、条件 变量和其他 pthreads 对象；

现在，停下来想想这意味着什么：只有一个执行线程被分叉，但所有这些都在子进程中精心复制。我们必须从中得出的结论相当丑陋。

如果您考虑一下：子进程继续使用一个单独的执行线程，其互斥锁最初被其他线程锁定。但是子进程中不存在其他线程。它不是分叉的。只派生了一个线程。

这其实在pthread_atfork(3) manual page中已经澄清了：

例如，在调用 fork(2) 时，其他线程可能 已锁定在用户空间内存中可见的互斥锁 在孩子身上重复。这样的互斥锁永远不会被解锁，因为 放置锁的线程不会在子进程中重复。

所以最重要的是，在您的示例代码中，子进程最终会拿着一个袋子，其中包含一堆在子进程中不再处于任何有效状态的互斥体。