CPU 忙等的死锁案例

一个死锁案例

代码部分逻辑：

for (int i = tid; i < work_size; i += thread_num) {
  while (is_work_ready[i] == 0) {
     // spin lock
  }
  // do work
  foo(work[i]);
}

下面这段代码看起来是合理的，线程执行的状态依赖于 is_work_ready[i]，通过这个变量实现主线程和子线程之间通信。但是实际上由于 CPU 会陷入忙等（busy-waiting），导致当主线程更新 flag 之后，子线程不会读取这个变量，陷入死锁。即「如果 is_work_ready 为 1，正常执行」，但是「is_work_ready 为 0 时，陷入死锁，无法恢复」。

有关多线程编程的方式：

1. 如果代码涉及到主线程与子线程的通信，最好使用同步 API，不要使用简单的 dead loop 。比如 ChatGPT 建议使用 std::mutex + std::conditional_variable 通信。
2. dead loop 内部增加 std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1)); 可以避免死锁的出现
3. 为什么把预处理放到线程内可以避免出现死锁？因为此时主线程与子线程没有发生通信，仅仅只有子线程拷贝主线程的内存，而且没有子线程的内存写入冲突，所以总体来看，是没有死锁的。（也没有使用基于 while 的 dead loop）