Бинарный семафор – это средство синхронизации процессов, которое может находиться в одном из двух состояний: свободном или занятом. Семафор позволяет ограничивать доступ одному или нескольким процессам к общему ресурсу или устройству, чтобы предотвратить конфликты и ошибки в работе. Для создания бинарного семафора в языке программирования C необходимо использовать функции библиотеки POSIX. Они позволяют создавать семафоры, устанавливать их начальное значение, изменять состояние и удалять их после окончания работы. Например, следующий код создаст бинарный семафор и установит его начальное значение в свободное состояние:

c
#include <semaphore.h>
#include <fcntl.h>

sem_t* semaphore = sem_open("my_semaphore", O_CREAT, 0666, 1);

if (semaphore == SEM_FAILED) {
  perror("Semaphore initialization failed");
  exit(1);
}

В данном случае, функция `sem_open` создает бинарный семафор с именем "my_semaphore". Флаг `O_CREAT` указывает, что семафор должен быть создан, если он не существует. Значение 1 – начальное состояние семафора, которое обозначает свободный ресурс (доступ разрешен). Для изменения состояния семафора в процессе выполнения программы используются функции `sem_wait` и `sem_post`. Функция `sem_wait` блокирует выполнение процесса, если семафор занят, и освобождает его, когда доступ к ресурсу становится возможным. Функция `sem_post` увеличивает значение семафора на 1, что соответствует освобождению ресурса и разрешению доступа другим процессам. Для создания очереди для обмена данными между задачами в языке C можно использовать функции библиотеки POSIX `mq_open`, `mq_send`, `mq_receive`, `mq_close` и `mq_unlink`. Они позволяют создавать и управлять сообщениями в очереди, устанавливать ее параметры и свойства, отправлять и получать данные. Например, следующий код создаст очередь сообщений с именем "my_queue", которая может содержать до 10 сообщений, каждое из которых может иметь максимальный размер 1024 байта:

c
#include <mqueue.h>
#include <fcntl.h>

mqd_t queue = mq_open("my_queue", O_CREAT | O_RDWR, 0666, NULL);

if (queue == -1) {
  perror("Queue initialization failed");
  exit(1);
}

struct mq_attr attr;
mq_getattr(queue, &attr);

attr.mq_maxmsg = 10;
attr.mq_msgsize = 1024;

mq_setattr(queue, &attr, NULL);

В данном примере, функция `mq_open` создает очередь с именем "my_queue", с флагами `O_CREAT` и `O_RDWR`, которые указывают на необходимость создать очередь (если она не существует) и открыть ее для чтения и записи. Последний аргумент функции `mq_open` – это установка атрибутов очереди, которые указывают на максимальное количество сообщений и их размер. Для отправки и получения сообщений используются функции `mq_send` и `mq_receive`. Функция `mq_send` добавляет новое сообщение в очередь, а функция `mq_receive` читает первое доступное сообщение и удаляет его из очереди. Оба этих метода блокируют выполнение процесса, если очередь пуста или заполнена. Например, следующий код позволит отправить сообщение размером 100 байт в очередь "my_queue":

c
char message[100] = "Hello world";

mq_send(queue, message, 100, 0);

А следующий код позволит получить первое доступное сообщение из очереди и сохранить его в буфере `read_buffer`:

c
char read_buffer[1024];

mq_receive(queue, read_buffer, 1024, NULL);

Важно учесть, что для корректной работы с бинарным семафором и очередью сообщений необходимо правильно их синхронизировать. Для этого можно использовать различные техники синхронизации, такие как мьютексы, условные переменные, атомарные операции и т.д.