IPC进程间通信---消息队列

消息队列

消息队列：消息队列是一个存放在内核中的消息链表，每个消息队列由消息队列标识符标识。与管道不同的是消息队

列存放在内核中，只有在内核重启（即操作系统重启）或者显式地删除一个消息队列时，该消息队列才会被真正的删除。

Linux内核中，每个消息队列都维护一个结构体msqid_ds，此结构体保存着消息队列当前的状态信息。该结构定义在

头文件linux/msg.h中，具体如下：

struct msqid_ds
{
   struct_ipc_perm  msg_perm;   //是一个ipc_perm的结构，保存了消息队列的存取权限，以及队列的用户ID、组ID等信息
   struct_msg  *msg_first;   //指向队列中的第一条消息
   struct_msg  *msg_last;   //指向队列中的最后一条消息
   __kernel_t time_t  msg_stime;   //向消息队列发送最后一条信息的时间
   __kernel_t time_t  msg_rtime;   //从消息队列取最后一条信息的时间
   __kernel_t time_t  msg_ctime;  //最后一次变更消息队列的时间
   unsigned long  msg_lcbytes;
   unsigned long  msg_lqbytes;
   unsigned short  msg_cbytes;    //消息队列中所有消息占的字节数
   unsigned short  msg_qnum;     //消息队列中消息的数目
   unsigned short  msg_qbytes;   //消息队列的最大字节数
   __kernel_ipc_pid_t  msg_lspid;  //向消息队列发送最后一条消息的进程ID
   __kernel_ipc_pid_t  msg_lrpid;   //从消息队列读取最后一条信息的进程ID
};

消息队列是随着内核的存在而存在的，每个消息队列在系统范围内对应惟一的键值。要获得一个消息队列的描述符，

只需提供该消息队列的键值即可，该键值通常由函数ftok返回，该函数原形为：

#include <sys/ipc.h>

key_t ftok(const char *pathname,int proj_id);

创建一个新的消息队列或访问一个已存在的消息队列前需要使用ftok函数得到key值，下面是ftok函数的包裹函数：

key_t Ftok(const char *pathname,int proj_id)
{
  key_t key= ftok(pathname,proj_id);
  if(key== -)
  {
    perror("ftok.");
    exit();
  }
  return key;
}

消息队列的创建或打开：

使用函数msgget进行消息队列的创建或打开。该函数定义在头文件<sys/msg.h>中，该函数的原形为：

#include <sys/ipc.h>
   #include <sys/msg.h>
   int semget(key_t key,int msgflg);

该函数如果调用成功则返回一个消息队列的描述符，否则返回-1。函数的第一个参数为ftok()函数得到的键值，第二

个参数msgflg是一个标志参数，可以取如下值：

• IPC_CREAT：如果内核中不存在键值与key相等的消息队列，则新建一个消息队列；如果存在这样的消息队列，返回该

消息队列的描述符。

• IPC_EXCL：和IPC_CREAT一起使用，如果对应键值的消息队列已经存在，则出错，返回-1。

消息队列的读写：

创建了一个消息队列后，就可以对消息队列进行读写了，函数msgsnd用于向消息队列发送写数据，该函数定义在头文

件<sys/msg.h>中，函数原形为：

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

函数中，参数msgqid为函数向msgid标识的消息队列发送一个消息（msqid是由msgget返回的标识符）；参数msgp指向

发送的消息是一个结构指针，该结构如下所示；参数msgsz为要发送的消息的大小，不包含消息类型占用的4个字节；参数

msgflg为操作标志位，可以设置为0或者IPC_NOWAIT，如果msgflg为0，则当消息队列已满时，msgsnd将会阻塞，直到消息

可以写进消息队列，如果msgflg为IPC_NOWAIT，当消息队列已满的时候，msgsnd函数将不等待立即返回。msgsnd函数成功

返回0，失败返回-1。

struct msgbuf
{
   long mtype;           //代表消息类型,给消息指定类型，可以使得消息在一个队列中重复使用
   char mtext[];        //消息内容
};

消息队列中放入数据后，其它进程就可以读取其中的消息了。读取消息的系统调用为msgrcv()函数，该函数定义在头

文件<sys/msg.h>中，函数原形为：

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

函数中，参数msqid为消息队列描述符（由msgget返回的标识符）；参数msgp同上面的参数相同；参数msgsz为消息缓

冲区的大小；参数msgtyp为请求读取的消息类型；参数msgflg为操作标志位，msgflg可以为IPC_NOWAIT、IPC_EXCEPT、IP

C_NOERROR三个常量，IPC_NOWAIT：如果没有满足条件的消息，调用立即返回，此时错误码为ENOMSG.IPC_EXCEPT：与msgt

yp配合使用，返回队列中第一个类型不为msgtyp的消息.IPC_NOERROR：如果队列中满足条件的消息内容大于所请求的msgs

z字节，则把该消息截断，截断部分将被丢弃。msgrcv函数成功会返回读出消息的实际字节数，否则返回-1。

消息队列的控制：

消息队列的属性保存在系统维护的数据结构msqid_ds中，用户可以通过函数msgctl获取或设置消息队列的属性。msg

ctl定义在头文件<sys/msg.h>中，函数原形为：

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

函数中，第一个参数为由msgget返回的标识符；第二个参数为执行的cmd操作；第三个参数为上面已经定义的msqid_d

s的结构体类型。系统中定义了3种cmd操作：IPC_STAT、IPC_SET、IPC_RMID，它们的含义如下：

• IPC_STAT：该命令用来获取消息队列对应的msqid_ds数据结构，并将其保存到buf指向的地址空间。
• IPC_SET：该命令用来设置消息队列的属性，要设置的属性存储在buf中，可设置的属性包括：msg_perm.uid、msg_pe

rm.gid、msg_perm.mode和msg_qbytes。

• IPC_RMID：从内核中删除msqid标识的消息队列。

下面是使用消息队列进行发送消息的例子：

// myipc.h
#pragma once

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/msg.h>

union semun
{
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *array;
    struct seminfo *__buf;
};

key_t Ftok(const char *pathname,int proj_id)
{
    key_t key= ftok(pathname,proj_id);
    if(key== -)
    {
        perror("ftok.");
        exit();
    }
    return key;
}

//utili.h
#pragma once

#define MSG_BUFFER_LEN 256
#define SERVER_SEND_FLAG 100
#define SERVER_RECV_FLAG 200

#define CLIENT_SEND_FLAG 200
#define CLIENT_RECV_FLAG 100

typedef struct Msg
{
    long msg_type;
    char msg_text[MSG_BUFFER_LEN];
}Msg;

//server.c
#include "myipc.h"
#include "utili.h"

int main(int argc,char *argv[])
{
    key_t msg_key= Ftok(argv[],atoi(argv[]));
    int msg_id= msgget(msg_key,IPC_CREAT|);
    if(msg_id== -)
    {
        perror("msgget");
        exit();
    }
    Msg msg;
    while()
    {
        printf("Ser:");
        scanf("%s",msg.msg_text);
        msg.msg_type= SERVER_SEND_FLAG;
        msgsnd(msg_id,&msg,strlen(msg.msg_text)+ ,);

        msgrcv(msg_id,&msg,MSG_BUFFER_LEN,SERVER_RECV_FLAG,);
        printf("Cli:%s\n",msg.msg_text);
    }
    msgctl(msg_id,IPC_RMID,NULL);
    return ;
}

//client.c
#include "myipc.h"
#include "utili.h"

int main(int argc,char *argv[])
{
    key_t msg_key= Ftok(argv[],atoi(argv[]));
    int msg_id= msgget(msg_key,);
    Msg msg;
    while()
    {
        msgrcv(msg_id,&msg,MSG_BUFFER_LEN,CLIENT_RECV_FLAG,);
        printf("Ser:%s\n",msg.msg_text);
        printf("Cli:");
        scanf("%s",msg.msg_text);
        msg.msg_type= CLIENT_SEND_FLAG;
        msgsnd(msg_id,&msg,strlen(msg.msg_text)+ ,);
    }
    return ;
}