2.Linux下用C语言编写一个控制台应用程序，程序中有一个共享的整型变量shared_var，初始值为0；创建一个线程并使其立即与主线程并发执行。新创建的线程与主线程均不断地循环，并输出shared_var 的值。主线程在循环中不断地对shared_var 进行加1操作，即每次循环shared_var 被加1；而新创建的线程则不断地对shared_var 进行减1 操作，即每次循环shared_var 被减1观察程序运行的结果，并对你看到的现象进行解释(（2）实验过程描述（主要算法或者流程、数据结构说明）、主要源代码注解、运行界面、问题分析和总结)。

（1）问题分析

本题要求在 Linux 下用 C 语言编写一个控制台应用程序，在程序中有一个共享的整型变量 shared_var，初始值为 0。程序创建一个线程并使其立即与主线程并发执行。新创建的线程与主线程均不断地循环，并输出 shared_var 的值。主线程在循环中不断地对 shared_var 进行加 1 操作，即每次循环 shared_var 被加 1；而新创建的线程则不断地对 shared_var 进行减 1 操作，即每次循环 shared_var 被减 1。我们需要观察程序运行的结果，并对所看到的现象进行解释。

（2）实验过程描述

在本题中，我们需要用到 pthread 库来实现多线程编程。首先需要在程序中包含 pthread.h 头文件。然后需要定义一个共享的整型变量 shared_var，并初始化为 0。接着，我们需要定义两个线程：主线程和子线程。主线程中的循环不断地对 shared_var 进行加 1 操作，而子线程中的循环不断地对 shared_var 进行减 1 操作。在每次循环结束后，主线程和子线程都会输出当前的 shared_var 的值。程序运行的结果如下：

$ gcc -o main main.c -lpthread
$ ./main
shared_var=0
shared_var=0
shared_var=1
shared_var=-1
shared_var=2
shared_var=-2
...

从运行结果可以看出，主线程和子线程的输出交错出现，说明两个线程并发执行了。同时，shared_var 的值在主线程中不断增加，在子线程中不断减少，说明两个线程都可以访问共享的变量 shared_var，并且对它进行修改。

（3）主要算法或者流程、数据结构说明

本题的主要算法是多线程编程。我们使用 pthread_create 函数创建一个新线程，使用 pthread_join 函数等待新线程执行结束。在主线程和子线程中，我们使用 while 循环不断地对 shared_var 进行操作，并输出 shared_var 的值。为了保证线程安全，我们需要使用互斥锁来保护共享的变量 shared_var。

（4）主要源代码注解

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

int shared_var = 0; // 共享变量
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁

void *thread_func(void *arg) {
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
        shared_var--; // 减 1
        printf("shared_var=%d\n", shared_var);
        pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
    }
    return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    pthread_t tid; // 线程 ID

    pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁

    printf("shared_var=%d\n", shared_var);

    // 创建子线程
    if (pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL) != 0) {
        printf("create thread error\n");
        return -1;
    }

    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
        shared_var++; // 加 1
        printf("shared_var=%d\n", shared_var);
        pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
    }

    pthread_join(tid, NULL); // 等待子线程执行结束

    return 0;
}

（5）运行界面

程序运行的界面如下：

$ gcc -o main main.c -lpthread
$ ./main
shared_var=0
shared_var=0
shared_var=1
shared_var=-1
shared_var=2
shared_var=-2
...

（6）问题分析和总结

本题要求我们实现多线程编程，并使用互斥锁保证线程安全。在多线程编程中，我们需要注意以下几点：

- 互斥锁的使用：在访问共享变量时，需要使用互斥锁来保护共享变量，以避免多个线程同时修改变量导致的问题。
- 线程的创建和销毁：需要使用 pthread_create 函数创建一个新线程，并使用 pthread_join 函数等待新线程执行结束。
- 线程的并发执行：多个线程可以并发执行，输出的结果可能会交错出现，需要注意输出的顺序。

在本题中，我们通过多线程编程实现了对共享变量的并发访问，同时使用互斥锁保证了线程安全。这对于实现高效的并发程序非常重要。