克隆后如何访问errno（或：如何设置errno位置）

Question

根据传统的 POSIX，errno 只是一个整数左值，它与 fork 完美配合，但显然不能与线程配合使用。根据 pthreads，errno 是线程局部整数左值。在 Linux/NTPL 下，作为实现细节，errno 是一些“扩展为返回整数左值的函数的宏”。

在我的 Debian 系统上，这似乎是 *__errno_location ()，在其他一些系统上，我见过类似 &(gettib()->errnum 的东西。

TL;DR
假设我已经使用clone 创建了一个线程，我可以直接调用errno 并期望它会起作用，还是我必须做一些特殊的雨舞？例如，我是否需要读取线程信息块中的一些特殊字段，或者一些特殊的 TLS 值，或者，我是否需要设置 glibc 以某种方式存储错误值的线程局部变量的地址？可能是__set_errno_location() 之类的东西？

或者，它会“正常工作”吗？

不可避免地，有人会想回复“简单地使用 phtreads”——请不要。我不想使用 pthreads。我想要clone。我不想要 pthread 的任何不明智的功能，我不想处理它的任何怪癖，也不想要实现这些怪癖的开销。我认识到 pthreads 中的大部分杂乱无章来自于它必须工作（而且，令人惊讶的是，它成功工作）以及其他一些完全崩溃的系统，这些系统已经有近 30 年的历史了，但是并不意味着它对每个人和每种情况都一定是一件好事。在这种情况下，可移植性不是问题。
在这种特殊情况下，我想要的只是启动另一个与父进程在同一地址空间中运行的进程，通过一个简单的锁（例如，futex）进行同步，并且write 正常工作（这意味着我也 em> 必须能够正确读取errno）。尽可能少的开销，不需要甚至不需要其他功能或特殊行为。

Answer 1

如果errno是线程局部变量，那么clone()会复制到新进程的地址空间吗？我在 2001 年左右覆盖了 errno_location() 函数，以使用基于 pid 的 errno。

http://tamtrajnana.blogspot.com/2012/03/thread-safety-of-errno-variable.html

因为 errno 现在被定义为“__thread int errno;” （见上面的评论）这解释了如何处理 __thread 类型：Linux's thread local storage implementation

Answer 2

根据glibc source code，errno被定义为线程局部变量。不幸的是，这需要大量的 C 库支持。使用pthread_create() 创建的任何线程都将知道线程局部变量。我什至不会费心让 glibc 接受你的外来线程。

另一种方法是使用不同的 libc 实现，如果 errno 是其中的一部分，您可以提取它的一些内部结构并手动设置线程控制块。这将是令人难以置信的hacky和不可靠的。我怀疑你会找到像 __set_errno_location() 这样的东西，而是像 __set_tcb() 这样的东西。

#include <bits/some_hidden_file.h>

void init_errno(void)
{
    struct __tcb* tcb;

    /* allocate a dummy thread control block (malloc may set errno
     * so might have to store the tcb on stack or allocate it in the
     * parent) */
    tcb = malloc(sizeof(struct __tcb));

    /* initialize errno */
    tcb->errno = 0;

    /* set pointer to thread control block (x86) */
    arch_prctl(ARCH_SET_FS, tcb);
}

这假设 errno 宏扩展为：((struct __tcb*)__read_fs())->errno。

当然，您始终可以选择自己实现极小的 libc 子集。或者，您可以编写自己的 write() 系统调用实现，并使用自定义存根来处理 errno，并使其与所选的 libc 实现共存。

#define my_errno /* errno variable stored at some known location */

ssize_t my_write(int fd, const void* buf, size_t len)
{
    ssize_t ret;

    __asm__ (
        /* set system call number */
        /* set up parameters */
        /* make the call */
        /* retrieve return value in c variable */
    );

    if (ret >= -4096 && ret < 0) {
        my_errno = -ret;
        return -1;
    }

    return ret;
}

我不记得 GCC 内联汇编的确切细节，系统调用调用细节因平台而异。

就我个人而言，我只是实现了一个非常小的 libc 子集，它只包含一个小汇编程序和一些常量。这非常简单，有很多可用的参考代码，尽管它可能过于雄心勃勃。