1.消息队列（queue）

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一、基本概念

　　IPC：Linux下的进程通信。包括6种：信号(signal)、管道(pipe)和命名管道(FIFO)、消息队列(msq)、共享内存(shm)、信号量、套接字(socke)

 　  POSIX进程间通信包括：posix消息队列、posix信号灯、posix共享内存

    接下来主要讲解的时SYSTEM V消息队列：

          消息队列：提供了一种从一个进程向另一个进程发送一个数据块的方法。每个数据块都被认为含有一个类型，接收进程可以独立地接收含有不同类型的数据结构

二、为什么用消息队列？与管道的区别？

　　相同：

　　　　　　1> 通信的进程可以是不相关的进程（不同进程）

　　　　　　2> 都是通过发送和接收的方式来传递数据的

　　　　　　3> 对每个数据都有一个最大长度的限制

　　区别：

　　　　　　1> 避免命名管道的同步和阻塞问题

　　　　　　2> 接收程序可以通过消息类型有选择地接收数据，而不是像命名管道中那样，只能顺序地接收（msgtype,确定收发数据类型）

　　　　　　3> 消息队列也可以独立于发送和接收进程而存在，从而消除了在同步命名管道的打开和关闭时可能产生的困难

三、消息队列和共享内存查看方法：ipcs

                            

共享内存每列详解：

　　第一列就是共享内存的key；    　　　　第二列是共享内存的编号shmid；

    第三列就是创建的用户owner；  　　　 第四列就是权限perms；

    第五列为创建的大小bytes；    　　       第六列为连接到共享内存的进程数nattach；

    第七列是共享内存的状态status。其中显示“dest”表示共享内存段已经被删除，但是还有用户在使用，当该段内存的mode字段设置为SHM_DEST时

       就会显示“dest”。当用户调用shmctl的IPC_RMID时，内存先查看多少个进程与这个内存关联着，如果关联数为0，就会销毁这段共享内存，否者设置

       这段内存的mod的mode位为SHM_DEST，如果所有进程都不用则删除这段共享内存。

 

四、消息队列结构模型：

　　         

五、system v下的消息队列接口函数：创建、发送、接受和删除

　　int msgget (key_t key, int msgflg);

　　msgrcv (int msqid, struct msgbuf *msgp, size_t msgsz,long msg_typ, int msgflg);

　　msgsnd (int msqid, struct msgbuf *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

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

　　5.1 msgget函数 用来创建和访问一个消息队列 函数原型如下：

　　　  int msgget (key_t key, int msgflg);

　　　  key: 某个特定消息队列的键值

             msgflg:由九个权限标志构成，它们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的，IPC_CREAT时，key不存在创建，存在忽略。

       如果操作成功，msgget将返回一个非负整数，即该消息队列的标识码；如果失败，则返回“-1”

 

　　5.2 msgsnd函数  把消息添加到消息队列中 函数原型如下：

　　　int  msgsnd (int msgid, const void *msg_ptr, size_t msg_sz, int msgflg);

           msgid: 由msgget函数返回的消息队列标识码

　　    msg_ptr:是一个指针，指针指向准备发送的消息，但是消息的数据结构却有一定的要求，指针msg_ptr所指向的消息结构一定要是以一个长整型成员变量开始的结构                               体，接收函数将用这个成员来确定消息的类型：

　　　　　　　　struct my_message{

　　　　　　　　　　　　　　　　　　long message_type; /* The data you wish to transfer*/

　　　　　　　　　　　　　　　　　　char text[size]; /*the data*/

　　　　　　　　　　　　　　　　　};

msg_sz:是msg_ptr指向的消息长度，这个长度不能保存消息类型的那个“long int”长整型计算在内

          msgflg:控制着当前消息队列满或到达系统上限时将要发生的事情。msgflg=IPC_NOWAIT表示队列满不等待，返回EAGAIN错误

         “0”，如果失败，则返回“－1”

　　5.3 msgrcv函数  函数原型如下：

　　　   int  msgrcv(int msgid, void *msg_ptr, size_t msgsz, long int msgtype,int msgflg);　　　

　　　　msgid: 由msgget函数返回的消息队列标识码；

　　　　msg_ptr:是一个指针，指针指向准备接收的消息；

 　　　  msgsz:是msg_ptr指向的消息长度，这个长度不能保存消息类型的那个“long int”长整型计算在内；

　　　　msgtype:可实现简单的接收优先级；如果msgtype为0，就获取队列中的第一个消息。如果它的值大于零，将获取具有相同消息类型的第一个信息。

　　　　　　　　如果它小于零，就获取类型等于或小于msgtype的绝对值的第一个消息；

　　　　msgflg:控制着队列中没有相应类型的消息可供接收时将要发生的事；

　　　　操作成功，返回接受字符个数，如果失败，则返回“－1”；

　　5.4 msgctl函数 控制消息队列，与共享内存shmctl相似  函数原型如下：

　　　  int  msgctl(int msqid, int command, strcut msqid_ds *buf);　

　　　　msqid: 由msgget函数返回的消息队列标识码

　　　　command:是将要采取的动作,（有三个可取值）

　　　　如果操作成功，返回“0”；如果失败，则返回“－1”

　　　　其中command是将要采取的动作，它可以取3个值，

　　　　　　IPC_STAT：把msgid_ds结构中的数据设置为消息队列的当前关联值，即用消息队列的当前关联值覆盖msgid_ds的值。

　　　　　　IPC_SET：如果进程有足够的权限，就把消息列队的当前关联值设置为       msgid_ds结构中给出的值

　　　　　　IPC_RMID：删除消息队列

　　　　其中buf是指向msgid_ds结构的指针，它指向消息队列模式和访问权限的结构。

　　　　　　struct msgid_ds {

　　　　　　　　　　　　　　　　uid_t shm_perm.uid;

　　　　　　　　　　　　　　　　uid_t shm_perm.gid;

　　　　　　　　　　　　　　　　mode_t shm_perm.mode;

　　　　　　　　　　　　　　};

历程代码： 分为四个部分，创建消息队列、不同进程接收发和删除消息队列

1.创建key为0x1000的消息队列： msgget.c文件

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<sys/types.h>
 3 #include<sys/ipc.h>
 4 #include<sys/msg.h>
 5 #include<stdlib.h>
 6
 7
 8 int main(int argc, char *argv[])
 9 {
10     int ret = msgget((key_t)0x1000, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
11     if(ret == -1)
12     {
13         perror("msgget");
14         exit(EXIT_FAILURE);
15     }
16     printf("Message id = %d \n",ret);
17     return 0;
18 }

2.往0x1000消息队列写数据： msgsnd.c文件

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<sys/types.h>
 3 #include<sys/ipc.h>
 4 #include<sys/msg.h>
 5 #include<string.h>
 6 #include<stdlib.h>
 7 #include<getopt.h>
 8
 9 typedef struct msgbuf
10 {
11     long mtype;
12     char mtext[1024];
13 }msgbuf_t;
14 int main(int argc, char* argv[])
15 {
16     int msgid = msgget((key_t)0x1000, 0);
17     if(msgid == -1)
18     {
19         perror("msgget");
20         exit(EXIT_FAILURE);
21     }
22     char c;
23     msgbuf_t msg= {-1,0};
24     while((c = getopt(argc, argv, "t:m:")) != -1)
25     {
26         switch(c)
27         {
28             case 't':
29                 msg.mtype = atoi(optarg);
30             break;
31             case 'm':
32                 strcpy(msg.mtext, optarg);
33             break;
34             default:
35                 fprintf(stderr, "error option! \n");
36                 printf("%s -t msgttpe -m message \n",argv[0]);
37             break;
38         }
39     }
40     if(msg.mtype > 0 && msg.mtext[0] != 0)
41     {
42         if(msgsnd(msgid, &msg, strlen(msg.mtext), 0) == -1)
43         {
44             perror("msgsnd");
45             exit(EXIT_FAILURE);
46         }
47     }
48     return 0;
49 }

3.从0x1000消息队列读数据： msgrcv.c文件

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<sys/types.h>
 3 #include<sys/ipc.h>
 4 #include<sys/msg.h>
 5 #include<string.h>
 6 #include<stdlib.h>
 7 #include<getopt.h>
 8
 9 typedef struct msgbuf
10 {
11     long mtype;
12     char mtext[1024];
13 }msgbuf_t;
14
15 int main(int argc, char* argv[])
16 {
17     int msgid = msgget((key_t)0x1000, 0);
18     if(msgid == -1)
19     {
20         perror("msgget");
21         exit(EXIT_FAILURE);
22     }
23
24     char c;
25     msgbuf_t msg= {-1,0};
26     while((c = getopt(argc, argv, "t:m:")) != -1)
27     {
28         switch(c)
29         {
30             case 't':
31                 msg.mtype = atoi(optarg);
32             break;
33             default:
34                 fprintf(stderr, "error option! \n");
35                 printf("%s -t msgttpe -m message \n",argv[0]);
36             break;
37         }
38     }
39     if(msg.mtype > 0 )
40     {
41      if(msgrcv(msgid, &msg, sizeof(msg)-5, msg.mtype, IPC_NOWAIT) == -1)
42         {
43             perror("msgsnd");
44             exit(EXIT_FAILURE);
45         }
46         printf("msgtype = %ld, msg = %s \n",msg.mtype,msg.mtext);
47     }
48     return 0;
49 }

4.删除消息队列： msgctl.c文件

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<sys/types.h>
 3 #include<sys/ipc.h>
 4 #include<sys/msg.h>
 5 #include<stdlib.h>
 6 #include<string.h>
 7
 8 int main(int argc, char* argv[])
 9 {
10     int msgid = msgget((key_t)0x1000, 0);
11     if(msgid == -1)
12     {
13         perror("msgget");
14         exit(EXIT_FAILURE);
15     }
16     if(msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL) == -1)
17     {
18         perror("msgctl");
19         exit(EXIT_FAILURE);
20     }
21     return 0;
22 }

Linux下运行过程如下：