Linux系统编程——进程间的通信（三）消息队列原理以及用法

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（队列ID）来标识。
特点：
1、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
2、消息队列独立于发送与接收进程，进程终止时，消息队列中的内容不会被删除
3、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，也可以按照消息的类型读取
原理

消息队列常用API
头文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

函数原型
1、创建或者打开消息队列API，（成功返回队列ID，失败返回 -1）

int msgget(key_t key, int msgflg);

在以下情况中，msgget将创建一个新的消息队列
a：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

int msgget(key, IPC_CREAT);

b：key的参数为IPC_PRIVATE

int msgget(key, IPC_PRIVATE);

2、向队列中添加消息的API，（成功返回0，失败返回 -1）

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

msqid：消息队列的ID
msgp：向队列中写入的数据，指向消息缓冲区的指针，此位置用来暂时存储发送和接收的消息，是一个用户可定义的结构体**，如下

struct msgbuf{long mtype;//消息类型（>0）char mtext[128];//消息文本
};

msgsz：数据的长度
msgflg：0表示忽略，表示进程将被堵塞，直到进程从队列中得到消息为止，（还有其他形式）
3、读取消息队列中的消息，（成功返回消息的长度，失败返回 -1）

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);

msqid：消息队列的ID
msgp：写入的数据，指向消息缓冲区的指针，此位置 用来暂时存储发送和接收的消息，是一个用户可自定义的结构体如：

struct msgbuf{long mtype;//消息类型（>0）char mtext[128];//消息文本
};

msgtyp：
msgtyp等于0，则返回队列的最早的一个消息。
msgtyp大于0，则返回其类型为msgtyp的第一个消息
msgtyp小于0,则返回其类型小于或等于mtype参数的绝对值的最小的一个消息。
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。

msgsz：数据的长度
msgflg：0表示忽略，表示进程将被堵塞，直到进程从队列中得到消息为止，（还有其他形式)

4、控制消息队列，成功返回0，失败返回 -1

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

msqid：消息队列的ID

cmd：函数要对消息队列进行的操作：

IPC_STAT：取出系统保存的消息队列的msqid_ds 数据，并将其存入参数buf 指向的msqid_ds 结构
中。
IPC_SET：设定消息队列的msqid_ds 数据中的msg_perm 成员。设定的值由buf 指向的msqid_ds
结构给出。
IPC_RMID：将队列从系统内核中删除。
如：msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);//将队列从系统内核中删除
buf：队列中的内容，一般为NULL

5、系统IPC键值的格式转换函数 ，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

头文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>

函数原型

key_t ftok(const char *pathname, int proj_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：子序号。虽然是int类型，但是只使用8bits

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返回值就为0x26010002。

ls -i：查询文件索引节点号
ls -a //显示当前目录下的所有文件及文件夹包括隐藏的.和…等

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，如果要确保key_t值不变，要么确保ftok的文件不被删除，要么不用ftok，指定一个固定的key_t值。

例如

send.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct msgbuf{long mtype;char mtext[128];
};
int main()
{struct msgbuf writeBuf = {888,"hello world"}; //用来发送消息struct msgbuf readBuf;              //用来接收消息int msgId = msgget(0x1234,IPC_CREAT | 0777); //打开创建队列，0x1234表示索引节点号写死了的，0777表示权限if(msgId == -1){printf("failuer\n");}msgsnd(msgId,&writeBuf,strlen(writeBuf.mtext),0); //发送消息msgrcv(msgId,&readBuf,sizeof(readBuf.mtext),988,0);//读队列中的消息，988表示类型，0表示以默认的方式读数据printf("%s\n",readBuf.mtext);           //读出来打印msgctl(msgId,IPC_RMID,NULL);   //将队列从系统内核中删除return 0;
}

get.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct msgbuf{long mtype;   //表示消息类型char mtext[128];  //存数据
};
int main()
{struct msgbuf readBuf;     //接收消息struct msgbuf writeBuf = {988,"think you"};  //发送的消息int msgId = msgget(0x1234,IPC_CREAT | 0777);  //创建队列if(msgId == -1){printf("failuer\n");}msgrcv(msgId,&readBuf,sizeof(readBuf.mtext),888,0);  //读消息printf("%s\n",readBuf.mtext); msgsnd(msgId,&writeBuf,strlen(writeBuf.mtext),0);    //向队列发送数据msgctl(msgId,IPC_RMID,NULL);   //将队列从系统内核中删除return 0;
}

编译运行第二个可以发现堵塞在这里

编译运行第一个

可以看到堵塞已经没有了，成功读出数据

可以看到两个进程都可以向队列中发送和接收数据

当用ftok函数获取索引节点号

get.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct msgbuf{long mtype;char mtext[128];
};
int main()
{struct msgbuf readBuf;struct msgbuf writeBuf = {988,"think you"};int msgId = 0;key_t key; key = ftok(".",'z');//获取键值，可以是字母或者数字printf("%x\n",key); //16进制msgId = msgget(key,IPC_CREAT | 0777);if(msgId == -1){printf("failuer\n");}msgrcv(msgId,&readBuf,sizeof(readBuf.mtext),888,0);printf("%s\n",readBuf.mtext);    msgsnd(msgId,&writeBuf,strlen(writeBuf.mtext),0);msgctl(msgId,IPC_RMID,NULL);   //将队列从系统内核中删除return 0;
}

send.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct msgbuf{long mtype;char mtext[128];
};
int main()
{struct msgbuf writeBuf = {888,"hello world"};struct msgbuf readBuf; int msgId = 0;key_t key; key = ftok(".",'z');//获取键值可以是字母或者数字printf("%x\n",key);msgId = msgget(key,IPC_CREAT | 0777);if(msgId == -1){printf("failuer\n");}msgsnd(msgId,&writeBuf,strlen(writeBuf.mtext),0);   msgrcv(msgId,&readBuf,sizeof(readBuf.mtext),988,0);printf("%s\n",readBuf.mtext);msgctl(msgId,IPC_RMID,NULL);   //将队列从系统内核中删除return 0;
｝

编译

将队列号打印了出来，发送堵塞

在运行发送数据的进程，堵塞解决

可以发现两个进程的队列ID都是一样的，完成通信

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