IPC 共享内存和消息队列（发送、接收、移除）以及键值的生成

一、消息对列
消息队列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标识。
特点：

消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取。

原型：

 #include <sys/msg.h>// 创建或打开消息队列：成功返回队列ID，失败返回-1，flag是打开队列的方式。int msgget(key_t key, int flag);// 添加消息：成功返回0，失败返回-1，ptr是消息，size是消息的大小，flag是标志位。int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t size, int flag);// 读取消息：成功返回消息数据的长度，失败返回-1，ptr是消息，size是消息的大小，type是消息的类型，flag是标志位。int msgrcv(int msqid, void *ptr, size_t size, long type,int flag);// 控制消息队列：成功返回0，失败返回-1int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

在以下两种情况下，msgget将创建一个新的消息队列：

如果没有与键值key相对应的消息队列，并且flag中包含了IPC_CREAT标志位。
key参数为IPC_PRIVATE。

函数msgrcv在读取消息队列时，type参数有下面几种情况：

type == 0，返回队列中的第一个消息；
type > 0，返回队列中消息类型为 type 的第一个消息；
type < 0，返回队列中消息类型值小于或等于 type 绝对值的消息，如果有多个，则取类型值最小的消息。

可以看出，type值非 0 时用于以非先进先出次序读消息。也可以把 type 看做优先级的权值。（其他的参数解释，请自行Google之）

ftok函数
系统建立IPC通讯（消息队列、信号量和共享内存）时必须指定一个ID值。通常情况下，该id值通过ftok函数得到。

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok( const char * fname, int id )

fname就是你指定的文件名（已经存在的文件名），一般使用当前目录，如：
key_t key;
key = ftok(".", 1); 这样就是将fname设为当前目录。
id是子序号。虽然是int类型，但是只使用8bits(1-255）。
在一般的UNIX实现中，是将文件的索引节点号取出，前面加上子序号得到key_t的返回值。
如指定文件的索引节点号为65538，换算成16进制为0x010002，而你指定的ID值为38，换算成16进制为0x26，则最后的key_t返回值为0x26010002。
查询文件索引节点号的方法是： ls -i
当删除重建文件后，索引节点号由操作系统根据当时文件系统的使用情况分配，因此与原来不同，所以得到的索引节点号也不同。

接收代码演示

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include<string.h>
struct msgbuf
{long mtype; //信息的类型，必须大于0char mtext[128];//信息数据存放
};
int main()
{//1.huoqu  duiliekey_t key;key=ftok(".",'z');struct msgbuf readbuf;printf("key =%x\n",key);//%x   是六进制的形式struct msgbuf sendbuf={988,"thank you for reach"};int msgid=msgget(key,IPC_CREAT|0777);//IPC_CREAT|0777分别表示创建队列，和队列的权限
//      printf("ID=%x",msgid);if(msgid==-1){printf("creat fail\n");}msgrcv(msgid,&readbuf,sizeof(readbuf.mtext),888,0);// 如果最后一个为0，以默认的方式来读，读不到的话会堵塞msgsnd(msgid,&sendbuf,strlen(sendbuf.mtext),0);printf("read from que:%s\n",readbuf.mtext);msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);return 0;
}

发送代码演示

 <sys/msg.h>
#include<string.h>
struct msgbuf
{long mtype;char mtext[128];
};
int main()
{key_t key;key=ftok(".",'z');printf("key =%x\n",key);struct msgbuf sendbuf={888,"this is message from quen"};//888  是消息类型struct msgbuf readbuf;int msgid=msgget(key,IPC_CREAT|0777);if(msgid==-1){printf("creat fail\n");}msgsnd(msgid,&sendbuf,strlen(sendbuf.mtext),0);msgrcv(msgid,&readbuf,sizeof(readbuf.mtext),988,0);printf("return from get:%s\n",readbuf.mtext);msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);//IPC_RMID将消息队列的链表从内核中移除。一般最后一个写NULL，第一个是队列id。return 0;
}

共享内存
共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。

特点：

共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。

思路：
（1）创建共享内存、若已经存在则直接打开
（2）映射将共享内存映射到进程独自的内存空间
（3）数据交换
（4）释放共享内存
（5）干掉共享内存
相关API

#include <sys/shm.h>// 创建或获取一个共享内存：成功返回共享内存ID，失败返回-1，共享内存的大小必须以兆对齐。int shmget(key_t key, size_t size, int flag);// （映射）连接共享内存到当前进程的地址空间：成功返回指向共享内存的指针，失败返回-1void *shmat(int shm_id, const void *addr, int flag);// 断开与共享内存的连接：成功返回0，失败返回-1int shmdt(void *addr); // 控制共享内存的相关信息：成功返回0，失败返回-1int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);

当用shmget函数创建一段共享内存时，必须指定其 size；而如果引用一个已存在的共享内存，则将 size 指定为0 。

当一段共享内存被创建以后，它并不能被任何进程访问。必须使用shmat函数连接该共享内存到当前进程的地址空间，连接成功后把共享内存区对象映射到调用进程的地址空间，随后可像本地空间一样访问。

shmdt函数是用来断开shmat建立的连接的。注意，这并不是从系统中删除该共享内存，只是当前进程不能再访问该共享内存而已。

shmctl函数可以对共享内存执行多种操作，根据参数 cmd 执行相应的操作。常用的是IPC_RMID（从系统中删除该共享内存）。

写端代码

#include<stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include<stdlib.h>
#include <string.h>
//int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
int main()
{int shmid;char* shmaddr;key_t key;key=ftok(".",1);shmaddr=(char*)malloc(1024*4);shmid=shmget(key,1024*4,IPC_CREAT|0666);//IPC_CREAT|0666   创建共享内存，注明内存权限可读可写if(shmid==-1){printf("creat fail\n");exit(-1);//  异常退出返回-1，正常退出返回0.}else{shmaddr=shmat(shmid,0,0);//第二个一般写0，linux内核为我们自动的安排共享内存，第三个写0，表示映射进来的共享内存是可读可写的。printf("shmat ok\n");strcpy(shmaddr,"I am handsome");//将内容写入共享内存sleep(5);shmdt(shmaddr);//将映射的地址放入，卸载共享内存shmctl(shmid,IPC_RMID,0);//第三个参数用来存放卸载共享内存时产生的信息，不关心就写0.IPC_RMID删除共享内存printf("quit\n");}return 0;
}

读端代码

#include<stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include<stdlib.h>
#include <string.h>
//int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
int main()
{int shmid;char* shmaddr;key_t key;key=ftok(".",1);shmaddr=(char*)malloc(1024*4);shmid=shmget(key,1024*4,0);// 读的时候只获取不创建所以最后的代码写0.if(shmid==-1){printf("creat fail\n");exit(-1);}else{shmaddr=shmat(shmid,0,0);printf("shmat ok\n");printf("data is %s\n",shmaddr);shmdt(shmaddr);printf("quit\n");shmctl(shmid,IPC_RMID,0);}return 0;
}

ipcs -m -------查看系统中有哪些共享内存
ipcrm -m + 共享内存ID号------删除共享内存

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