ну теперь понятней. )

у тебя:

while(FCGX_Accept_r(&req) == 0)
{
  ...
  handler_pool_.put_request(req);
  ...
}

А вот код из libfcgi:

int FCGX_Accept_r(FCGX_Request *reqDataPtr)
{
  FCGX_Finish_r(reqDataPtr);
  ...
}

где FCGX_Finish_r() все чистит, закрывает и освобождает память. тобишь поток не успевает ответить, а дескрипторы закрываются, память освобождается.

нужно дописать строчку:

while(FCGX_Accept_r(&req) == 0)
{
  ...
  handler_pool_.put_request(req);
  FCGX_InitRequest( req, ... );  // < по коду фцги - не занимается освобождением ресурсов, такчто подайдет.
  ...
}

> верно.

ну да, до этого додумался, а в чем дальше трабл непонятно
в FCGX_InitRequest обнуляется память структуры и устанавливаются некоторые значения, но nginx почему то перестает принимает ответ от моей проги - выдает браузеру 502
как при memset'е может затронуться содержимое указателей?

Поэксперементировал.

Натолкнуло на мысль что разработчики fastcgi пи**расы. Полез в код и понял что разбираюсь в людях:

Accept_r(reqDataPtr) дергает NewReader(reqDataPtr, ...) для создания потока in, NewReader(reqDataPtr, ...) дергает NewStream(reqDataPtr, ...), который содержит вот такие строчки:

--------------
...
FCGX_Stream_Data *data = (FCGX_Stream_Data *)Malloc(sizeof(FCGX_Stream_Data));
data->reqDataPtr = reqDataPtr; // Указатель на себя прикапывают. :)
...
--------------

Тобишь паттерт поставщика-потребители в твоей реализации не прокатит. Нельзя реквест трогать, пока не отработает.

Вот такой суперкастыль популярен в мире. )) Хоть сам реализовывай.