用UNIX消息队列实现IPC（以ATM为例）

　　清明假期三天没出寝室的门，先是把独立的博客折腾好了。域名备案还没好。域名是ilovecpp.com，意为“我爱C++”，好羞涩，掩面，逃：）。话说cnblogs.com的界面好丑 。其余大部分时间就是折腾这个小项目了，Unix 内核函数各种结构、flags即使查man手册还是看的头大。

　　用消息而不是Socket，是因为最近看Unix C比较多，于是写le这个小项目（玩具），更好的了解UNIX的消息机制。

　　

　　1，测试时，server端异常退出时消息队列没有及时的删除，之后client端收到的消息总是有偏差，最后调试好久用ipcs才发现消息队列里边还有内容。

　　2，由于调用函数比较频繁，调试时发现__LINE__宏挺好用的，可以很快的找到bug。　

　　代码：

　　一，公共部分包括定义的 宏和key，消息结构，账户结构。

　　1.bank.h

　　

 //定义消息类型的宏 ，声明产生message的key
 //key的定义放在 bank.c 中
 #ifndef _BANK_H
 #define _BANK_H
 #include "acstruct.h"
 //key_t 头文件
 #include <sys/ipc.h>

 extern const key_t key1;
 extern const key_t key2;

 //客户端消息类型
 #define CT_OPEN 1//开户
 #define CT_DELT  2//消户
 #define CT_SAVE 3//存钱
 #define CT_DRAW 4//取钱
 #define CT_QURY 5//查询
 #define CT_TRNS 6//转帐
 #define CT_LOGN 7//登陆

 //服务端消息
 #define SV_SUCS 8//操作成功
 #define SV_FAIL 9//操作失败

 // 保存退出时信号发送附加的数据
 //两个 msgid
 typedef struct Msg_id {
     int msgid1;
     int msgid2;
 } Msg_id;

 #endif

　　bank.c

 #include "bank.h"

 const key_t key1 = 0x20150405;
 const key_t key2 = 0x20150406;

　

　　account.h

 // 声明账户结构 和 消息结构
 #ifndef _ACSTRUCT_H
 #define _ACSTRUCT_H

 typedef struct {
     int id;
     char name[];
     char pwd[];
     double money;
 } Account;

 typedef struct {
     long mtype;
     Account data;
 } MSG;

 #endif

　　二、服务端

　　1.server.c

　　signal(SIGINT,sigq_send);
　　sigaction(SIGUSR1,&act,NULL);

　　完全可以只用SIGINT就可以了，我是为了使用sigqueue发送数据，以及使用sigaction操作信号。

　　

　　收到SIGINT信号时会调用sigq_send，sigq_send调用sigqueue发送SIGUSR1，和数据sigvalue（结构），然后通过sigaction结构的sa_sigaction函数拿到

　　info->si_ptr转换一下指针类型就拿到两个msgid了，就可以删除消息队列了。

　　我水平臭，写的比较绕。

 //服务端
 #include "bank.h"
 #include "server.h"
 #include <signal.h>
 #include <stdio.h>
 #include <unistd.h>
 #include <stdlib.h>

 extern const key_t key1;
 extern const key_t key2;

 union sigval sigvalue;

 int msgid1,msgid2;

 int main()
 {
     printf(STAR);
     printf(QUIT);
     printf(STAR);

     //初始化服务器,两个传出参数，返回msgid
     initserver(&msgid1,&msgid2);

     //信号绑定，用sigaction()
     //不用signal因为要传递两个参数，msgid1,msgid2
     Msg_id msg_id;
     msg_id.msgid1 = msgid1;
     msg_id.msgid2 = msgid2;

     sigvalue.sival_ptr = &msg_id;
     struct sigaction act = {};
     act.sa_handler = NULL;
     act.sa_sigaction = endserver;
     //使用 sa_sigaction 指针
     act.sa_flags = SA_SIGINFO;

     signal(SIGINT,sigq_send);
     sigaction(SIGUSR1,&act,NULL);

     // 接收客户端消息
     RcvMsg();
 }

　　2.server_func.c

 #include "bank.h"
 #include "acstruct.h"
 #include "server.h"
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <signal.h>
 #include <sys/ipc.h>
 #include <sys/msg.h>
 #include <unistd.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <string.h>
 #include <stdbool.h>

 extern union sigval sigvalue;

 extern const key_t key1;
 extern const key_t key2;

 extern int msgid1,msgid2;

 //服务器初始化
 //1.新建两个消息队列，接受和发送消息
 void initserver(int* m1,int* m2) {
     printf("服务器启动，正在新建消息队列...\n");
     sleep();//模拟等待 = =!
     int msgid1 =  msgget(key1,IPC_CREAT|);
     if(msgid1 == -) {
         printf("消息队列1创建失败！\n");
         exit(-);
     }
     int msgid2 = msgget(key2,IPC_CREAT|);
     if(msgid2 == -) {
         printf("消息队列2创建失败！\n");
         exit(-);
     }
     *m1 = msgid1;
     *m2 = msgid2;
     printf("发送和接受消息队列创建成功！\n");
 }

 //关闭
 void end(int sig)
 {
     exit();
 }

 //接受消息
 void RcvMsg() {
     MSG msg1;
     printf("正在等待客户端请求！\n");
     pid_t pid= vfork();
     if(pid == -) {
         printf("vfork %m\n");
         exit(-);
     }
     esle if(pid == ) {
         while() {
             signal(SIGUSR1,end);
             //type==-7 接受所有客户端发来的消息（1-7）
             int res = msgrcv(msgid1,&msg1,sizeof(msg1.data),-,);
             if(res == -){
                 perror("接受客户端消息失败！");
                 exit(-);
             }
             DealMsg(msg1);
         }
     }
     else {
         waitpid(pid,,);
         printf("处理结束！\n");
     }
 }

 //处理受到的消息
 void DealMsg(MSG msg)
 {
     switch(msg.mtype) {
         case :OpenAct(msg);
                break;
         case :DelAct(msg);
                break;
         case :SaveMny(msg);
                break;
         case :DrawMny(msg);
                break;
         case :QuryMny(msg);
                break;
         case :CheckAct(msg);
                break;
     }
 }

 //关闭服务器，删除消息队列
 void sigq_send(int sig) {
     sigqueue(getpid(),SIGUSR1,sigvalue);
 }

 void endserver(int sig,siginfo_t* info,void* p)
 {
     int msgid1,msgid2;
     msgid1 = ((Msg_id*)(info->si_ptr))->msgid1;
     msgid2 = ((Msg_id*)(info->si_ptr))->msgid2;
     printf("正在关闭服务器，删除msgqueue!\n");
     int m1 = msgctl(msgid1,IPC_RMID,NULL);
     if(m1 == -) {
         perror("msgid1");
         exit(-);
     }
     int m2 = msgctl(msgid2,IPC_RMID,NULL);
     if(m2 == -) {
         perror("msgid2");
         exit(-);
     }
     printf("删除消息队列成功！\n");
     printf("正常退出！\n");
     exit();
 }

 //创建ID对应的文件，写入账户信息
 void OpenAct(MSG msg) {
         //先读取可用的ID
         int fd = open("Data/id.dat",O_RDWR);
         if(fd == -) {
             printf("打开ID文件失败！\n");
             exit(-);
         }
         int id,oldid;
         read(fd,&id,);

         //客户端查询时都是提交的id作为参数，不然会找不到文件
         //用之前的没写这行创建的帐号找bug，找了好久好久
         //吃一堑长一智 只能这样安慰自己 T_T
         msg.data.id = id;

         oldid = id;//要传递给客户端
         const char* path = FindPath(id);
         //id+1 存入 id.dat
         ++id;
         lseek(fd,,SEEK_SET);
         write(fd,&id,);
         close(fd);
         fd = open(path,O_CREAT|O_RDWR,);
         if(fd == -) {
             printf("创建ID文件失败！\n");
             exit(-);
         }
         printf("创建id文件成功,正在写入账户信息...\n");
         sleep();
         printf("%d,%s,%s,%lf",msg.data.id,msg.data.name,msg.data.pwd,msg.data.money);
         int r = write(fd,&msg,sizeof(msg));
         if(r==-){
             printf("写入账户信息到文件失败！\n");
             exit(-);
         }
         close(fd);
         msg.mtype = SV_SUCS;
         msg.data.id = oldid;
         SndBack(msg);
         printf("客户端开户请求已经通过，成功返回给客户端！\n");
 }

 //返回处理结果给客户端
 void SndBack(MSG msg)
 {
     int r = msgsnd(msgid2,&msg,sizeof(msg.data),);
     if(r == -) {
         printf("返回消息给客户端时失败T_T!\n");
         exit(-);
     }
 }

 //根据id找到，信息文件的路径
 const char* FindPath(int id)
 {
     //这两行不能写成
     //static char path[15] ={"Data/"};
     //否则 path会变长
     static char path[] ={};
     strcpy(path,"Data/");

     char buf[] = {"0000.id"};
     ctos(buf,id);
     strcat(path,buf);
     return path;
 }

 //检查客户端的登陆的id和密码
 void CheckAct(MSG msg){
     MSG msg1 = ReadMsg(msg.data.id);
     if(!strncmp(msg.data.pwd,msg1.data.pwd,)) {
         msg.mtype = SV_SUCS;
         SndBack(msg);
         printf("客户端登陆密码正确，等待服务请求...\n");
     }
     else {
         msg.mtype = SV_FAIL;
         SndBack(msg);
         printf("客户端登陆密码错误。\n");
     }
 } 

 //删除账户
 void DelAct(MSG msg) {
     const char* path = FindPath(msg.data.id);
     int res = remove(path);
     if(res==-) {
         msg.mtype =SV_FAIL;
         SndBack(msg);
         exit(-);
     }
     else {
         msg.mtype =SV_SUCS;
         SndBack(msg);
         printf("%d的信息文件已经删除，账户已销户！\n",msg.data.id);
         //此时客户端收到SV_SUCS消息就会关闭。
         printf("等待下一个客户端...\n");
     }
 }

 void SaveMny(MSG msg){
     MSG msg1 = ReadMsg(msg.data.id);
     msg1.data.money += msg.data.money;
     WriteMsg(msg1);
     msg1.mtype =SV_SUCS;
     SndBack(msg1);
 }

 void DrawMny(MSG msg) {
     MSG msg1 = ReadMsg(msg.data.id);
     //判断是否大于存款
     if(msg1.data.money < msg.data.money) {
         msg1.mtype =SV_FAIL;
         SndBack(msg1);
         printf("等待下一个客户端请求！\n");
     }
     else {
         msg1.data.money -= msg.data.money;
         WriteMsg(msg1);
         msg1.mtype =SV_SUCS;
         SndBack(msg1);
     }
 }

 void QuryMny(MSG msg) {
     msg = ReadMsg(msg.data.id);
     msg.mtype =SV_SUCS;
     SndBack(msg);
     printf("查询余额结果已经返回！\n");
 }

 //读取账户文件的信息
 MSG ReadMsg(int id){
     MSG msg = {};
     msg.data.id =id;
     const char* path = FindPath(id);
     int fd = open(path,O_RDWR);
     if(fd == -) {
         msg.mtype =SV_FAIL;
         SndBack(msg);
         exit(-);
     }
     else{
         read(fd,&msg,sizeof(msg));
         close(fd);
     }
     return msg;
 }

 void WriteMsg(MSG msg) {
     const char* path = FindPath(msg.data.id);
     int fd = open(path,O_RDWR);
     if(fd == -) {
         msg.mtype =SV_FAIL;
         SndBack(msg);
         exit(-);
     }
     else {
         write(fd,&msg,sizeof(msg));
         close(fd);
     }
 }

 //数字id转成字符串，方便建立文件
 void ctos(char* buf,int id) {
     int i=;
     for(;i<;++i) {
         buf[-i] = id% + '';
         id /= ;
     }
 }

　　三、客户端

　　1.client

　　

 //客户端
 #include "client.h"

 int msgid1,msgid2;

 int main()
 {
     //获取msgid
     Getmid(&msgid1,&msgid2);

     //显示 client login 界面
     Login();

 }

　　2.client_func.c

Unix C给我的感觉就是头文件太多了。

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>
 #include <sys/ipc.h>
 #include <stdbool.h>
 #include <sys/msg.h>
 #include <unistd.h>
 #include <signal.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <string.h>
 #include "bank.h"
 #include "acstruct.h"
 #include "client.h"

 extern int msgid1,msgid2;

 void Getmid(int* p1,int* p2) {
     int msgid1,msgid2;
     msgid1 = msgget(key1,IPC_CREAT|);
     if(msgid1 == -) {
         printf("获取msgid1失败！\n");
         exit(-);
     }
     msgid2 = msgget(key2,IPC_CREAT|);
     if(msgid2 == -) {
         printf("获取msgid2失败！\n");
         exit(-);
     }
     *p1 = msgid1;
     *p2 = msgid2;
 }

 void initclient(int id) {
     int choice;
     int iscontinue = ;
     while(iscontinue){
         printf(LINE);
         printf(CHO1);
         printf(CHO2);
         printf(CHO3);
         printf(ENDL);
         printf(SELC);
         scanf("%d",&choice);
         switch(choice) {
             case :iscontinue=;
                    break;
             case :DelAct(id);
                    break;
             case :SaveMny(id);
                    break;
             case :DrawMny(id);
                    break;
             case :QuryMny(id);
                    break;
             case :TrnsMny(id);
                    break;
             default:printf("没有这个选项!\n");
                     break;
         }
     }
     printf("谢谢使用,再见！\n");
 }

 void Login() {
     printf(LINE);
     printf(CHO5);
     printf(ENDL);
     printf("退出请按CRTL+C\n");
     printf(SELC);
     int choice;
     scanf("%d",&choice);
     switch(choice) {
         case :CheckAct();
                break;
         case :CreatAct();
                break;
         default:printf("没有这个选项！\n");
                 exit(-);
     }
 }

 void CreatAct() {
     Account account = {};
     bool flag = false;
     bool isfst = true;
     char tmp[];
     while(!flag) {
         printf("%s",isfst?"请输入姓名:":"两次密码不一致，请重新输入姓名:");
         scanf("%s",account.name);
         printf("请设置密码(前6位有效):");
         scanf("%s",account.pwd);
         printf("请确认密码:");
         scanf("%s",tmp);
         if(!strncmp(tmp,account.pwd,))
             flag = true;
         isfst = false;
     }
     printf("输入有效，请输入存款金额：");
     scanf("%lf",&account.money);
     MSG msg={CT_OPEN,account};
     printf("正在为您开户...\n");
     MSG bkres = SendMsg(&msg);
     if(bkres.mtype) {
         printf("开户成功，您的ID是%d,这是登陆凭据,请牢记！\n",bkres.data.id);
         printf("正在进入ATM服务系统...\n");
         initclient(bkres.data.id);
     }
     else {
         printf("开户失败！\n");
         exit(-);
     }
 }

 MSG SendMsg(MSG* pMsg) {
     MSG bkres = {};//保存服务器处理结果
     int r = msgsnd(msgid1,pMsg,sizeof(pMsg->data),);
     if(r == -) {
         printf("发送给服务器的请求失败了T_T!\n");
         exit(-);
     }
     //mtype==-9 接受 消息 类型为 8-9的消息
     //头文件内只定义了这两个
     r = msgrcv(msgid2,&bkres,sizeof(bkres),-,);
     if(r== -) {
         printf("接受服务器处理结果失败！\n");
         exit(-);
     }
     return bkres;
 }

 void CheckAct(){
     signal(SIGQUIT,CheckAct);
     MSG msg;
     msg.mtype = CT_OPEN;
     int id;
     char pwd[]= {};
     printf("\n请输入的卡号：");
     scanf("%d",&id);
     printf("你输入的卡号是%d,",id);
     printf("如需重新输入，请按CRTL+‘\\’\n");
     printf("现在请输入密码：");
     scanf("%s",pwd);
     Account account = {};
     account.id = id;
     strcpy(account.pwd,pwd);
     msg.mtype = CT_LOGN;
     msg.data = account;
     MSG bkres = SendMsg(&msg);
     if(bkres.mtype == SV_SUCS) {
         printf("密码正确登陆成功！\n");
         initclient(id);
     }
     else {
         printf("密码有误，登陆失败！\n");
         exit(-);
     }
 }

 void DelAct(int id) {
     MSG msg;
     msg.data.id = id;
     msg.mtype = CT_DELT;
     MSG bkres = SendMsg(&msg);
     if(bkres.mtype == SV_SUCS) {
         printf("账户已注销，您已被迫退出系统！\n");
         exit();
     }
     else {
         printf("删除失败，请联系客服人员！\n");
         exit(-);
     }
 }

 void SaveMny(int id) {
     double save = ;
     while(save <= ) {
         printf("请输入存款金额：");
         scanf("%lf",&save);
     }
     MSG msg;
     msg.data.id = id;
     msg.data.money = save;
     msg.mtype = CT_SAVE;
     printf("%d\n",msg.data.id);
     MSG bkres = SendMsg(&msg);
     printf("%d\n",bkres.mtype);
     if(bkres.mtype == SV_SUCS)
         printf("存款成功！\n");
     else {
         printf("存款失败，请联系客服人员！\n");
         exit(-);
     }
 }

 void DrawMny(int id){
     double draw = ;
     while(draw <= ) {
         printf("请输入取款金额：");
         scanf("%lf",&draw);
     }
     MSG msg;
     msg.data.id = id;
     msg.data.money = draw;
     msg.mtype = CT_DRAW;
     MSG bkres = SendMsg(&msg);
     if(bkres.mtype == SV_SUCS)
         printf("取款成功！\n");
     else {
         printf("没钱取你妹!\n");
         exit(-);
     }
 }

 double QuryMny(int id) {
     double mny=;
     MSG msg;
     msg.data.id = id;
     msg.mtype = CT_QURY;
     MSG bkres = SendMsg(&msg);
     if(bkres.mtype == SV_SUCS) {
         printf("你的余额:%lf\n",bkres.data.money);
         mny = bkres.data.money;
     }
     else {
         printf("查询失败！\n");
         exit(-);
     }
     return mny;
 }

 void TrnsMny(int id) {
     int destid=;
     printf("请输入转帐的ID：");
     scanf("%d",&destid);
     if(!ActExist(destid)) {
         printf("不存在这个账户！\n");
         exit(-);
     }
     double money = ;
     while(money <=  ) {
         printf("输入要转的金额：");
         scanf("%lf",&money);
     }
     if(QuryMny(id) < money) {
         printf("你自己的钱都不够呢！\n");
         exit(-);
     }
     else {
         Change(id,-money);
         Change(destid,money);
         printf("转帐成功！\n");
     }
 }

 void Change(int id,double money) {
     MSG msg;
     msg.data.id = id;
     msg.data.money = money;
     msg.mtype = CT_SAVE;
     MSG bkres = SendMsg(&msg);
 }

 //转帐时检测，目标账户是否存在
 int ActExist(int id) {
     MSG msg;
     msg.data.id = id;
     msg.mtype = CT_QURY;
     MSG bkres = SendMsg(&msg);
     if(bkres.mtype == SV_SUCS)
         return ;
     else
         return ;
 }