Поток может перейти в ждущее состояние, и спать, пока его не разбудит другой поток.
Так ничего "греться" не будет.
К сожалению, такой переход в другое состояние сам по себе относительно долгий (на нынешних мейистримных железе и системах всегда связан с переходом в режим ядра). Поэтому перед тем, как осуществлять такой переход, полезно сделать хотя бы одну описанную в вопросе итерацию проверки атомиков. Или более одной в цикле.
Ожидание и пробуждение - сервисы операционной системы. Некоторые реализации системных механизмов включают и атомарную предварительную проверку.
Ещё уточнение про атомарную переменную:
- переход из "свободен" в "занят" - это не атомарное чтение и последующая атомарная запись, а одна атомарная операция. в терминах
std::atomic
это может быть exchange
, compare_exchange_...
, fetch_and
, fetch_or
, или atomic_flag::test_and_set
- попытки занять мьютекс при это лучше не делать как попытки чтения-и-записи в цикле, а всё же пытаться просто читать в цикле, и пытаться сделать атомарную операцию чтения-и-записи только после чтения "хорошего" значения.
- ещё между попытками чтения вставляют особую инструкцию с "семантикой спинлока", если таковая имеется для данной архитектуры. Это
pause
инструкция (_mm_pause
интринсик) для x86. Делать она может много чего полезного такого для сценария; что именно по факту делает - зависит от процессора.
- переход из "занят" в "свободен" тоже будет не просто запись в реализации с состоянием ожидания, потому что надо проверить, нужно ли будить другой поток.
В Windows для ожидания могут быть взяты Mutex, Semaphore, Event, но в такой мьютекс не будет встроена атомарная переменная, её нужно прикрутить сверху.
Лучше сделать мьютекс из CRITICAL_SECTION
, SRWLOCK
или WaitOnAddress
, в эти механизмы цикл с атомарной переменной уже встроен (кроме того, этот подход безопаснее и экономичнее в плане выделения ресурсов).
Реализация в актуальных Visual Studio (начиная с 2015) использует SRWLOCK
на актуальных ОС, с откатом на запасный вариант на устаревших.
В POSIX мьютекс просто может использовать pthread mutex. В системах, где есть фьютексы, может использовать фьютекс.