2.6、进程通信之消息队列

　　顾名思义，消息队列就是一些消息的列表，用户可以在消息队列中添加消息和读取消息等。从这点上看，消息队列具有一定的FIFO特性，但是它可以实现消息的随机查询，比FIFO具有更大的优势。同时，这些消息又是存在于内核中的，由“队列ID”来标识。

　　消息队列是IPC对象的一种，消息队列由消息队列ID来唯一标识，消息队列可以按照类型来发送/接收消息。

　　消息队列的实现包括创建或打开消息队列、添加消息、读取消息和控制消息队列4种操作。

　　1、函数说明

　　（1）其中创建或打开消息队列使用的函数是msgget()，这里创建的消息队列的数量会受到系统消息队列数量的限制；

　　（2）添加消息使用的函数是msgsnd()，它把消息添加到已打开的消息队列末尾；

　　（3）读取消息使用的函数是msgrcv()，它把消息从消息队列中取走，与FIFO不同的是，这里可以取走指定的某一条消息；

　　（4）控制消息队列使用的函数是msgctl()，它可以完成多项功能。

　　2、函数格式

头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h>
函数原型	int msgget(key_t key, int msgflg);
作用	创建或打开消息队
参数	key	消息队列的键值，多个进程可以通过它访问同一个消息队列，其中有个特殊值IPC_PRIVATE，用于创建当前进程的私有消息队列
	msgflg	权限标志位
返回值	成功	消息队列ID
	失败	-1

 

头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h>
函数原型	int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
作用	消息添加到已打开的消息队列末尾
参数	msqid	消息队列的队列ID
	msgp	指向消息结构的指针，该消息结构msgbuf通常如下： struct msgbuf { 　　long mtype;        /* 消息类型，该结构必须从这个域开始 */ 　　char mtext[1];    /* 消息正文 */ }
	msgsz	消息正文的字节数（不包括消息类型指针变量）
	msgflg	IPC_NOWAIT：若消息无法立即发送（如当前消息队列已满），函数会立即返回 0：msgsnd调用阻塞直到发送成功为止
返回值	成功	0
	失败	-1

 

头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h>
函数原型	int msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long int msgtyp, int msgflg);
作用	把消息从消息队列中取走
参数	msqid	消息队列的队列ID
	msgp	消息缓冲区，同msgsnd()函数的msgp
	msgsz	消息正文的字节数（不包括消息类型指针变量）
	msgtyp	0：接收消息队列中第一个消息 大于0：接收消息队列中第一个类型为msgtyp的消息 小于0：接收消息队列中第一个类型值不小于msgtyp绝对值且类型值小的消息
	msgflg	MSG_NOERROR：若返回的消息比msgsz字节多，则消息就会截短到msgsz字节，且不通知消息发送进程 IPC_NOWAIT：若在消息队列中并没有相应类型的消息可以接收，则函数立即返回 0：msgsnd()调用阻塞直到接收一条相应类型的消息为止
返回值	成功	0
	失败	-1

 

头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h>
函数原型	int msgctl (int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );
作用	控制消息队列
参数	msqid	消息队列的队列ID
	cmd：命令参数	IPC_STAT：读取消息队列的数据结构msqid_ds，并将其存储在buf指定的地址中 IPC_SET：设置消息队列的数据结构msqid_ds中的ipc_perm域（IPC操作权限描述结构）值，这个值取自buf参数 IPC_RMID：从系统内核中删除消息队列
	buf	描述消息队列的msqid_ds结构类型变量
返回值	成功	0
	失败	-1

　　3、函数举例

　　下面的实例体现了如何使用消息队列进行两个进程（发送端和接收端）之间的通信，包括消息队列的创建、消息发送与读取、消息队列的撤销和删除等多种操作。

　　消息发送端进程和消息接收端进程间不需要额外实现进程间的同步。在该实例中，发送端发送的消息类型设置为该进程的进程号（可以取其他值），因此接收端根据消息类型来确定消息发送者的进程号。注意这里使用了fotk()函数，它可以根据不同的路径和关键字产生标准的key。

消息队列发送端的代码如下：
/* msgsnd.c */
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define BUFFER_SIZE    512

struct message
{
　　long msg_type;
　　char msg_text[BUFFER_SIZE];
};

int main()
{
　　int qid;
　　key_t key;
　　struct message msg;

　　/* 根据不同的路径和关键字产生标准的key */
　　if ((key = ftok(".", 'a')) == -1)
　　{
　　　　perror("ftok");
　　　　exit(1);
　　}
　　/* 创建消息队列 */
　　if ((qid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) == -1)
　　{
　　　　perror("msgget");
　　　　exit(1);
　　}
　　printf("Open queue %d\n",qid);
　　while(1)
　　{
　　　　printf("Enter some message to the queue:");
　　　　if ((fgets(msg.msg_text, BUFFER_SIZE, stdin)) == NULL)
　　　　{
　　　　　　puts("no message");
　　　　　　exit(1);
　　　　}

　　　　msg.msg_type = getpid();
　　　　/* 添加消息到消息队列 */
　　　　if ((msgsnd(qid, &msg, strlen(msg.msg_text), 0)) < 0)
　　　　{
　　　　　　perror("message posted");
　　　　　　exit(1);
　　　　}
　　　　if (strncmp(msg.msg_text, "quit", 4) == 0)
　　　　{
　　　　　　break;
　　　　}
　　}
　　exit(0);
}

消息队列接收端的代码如下：
/* msgrcv.c */
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define BUFFER_SIZE    512

struct message
{
　　long msg_type;
　　char msg_text[BUFFER_SIZE];
};
int main()
{
　　int qid;
　　key_t key;
　　struct message msg;

　　/* 根据不同的路径和关键字产生标准的key */
　　if ((key = ftok(".", 'a')) == -1)
　　{
　　　　perror("ftok");
　　　　exit(1);
　　}
　　/* 创建消息队列 */
　　if ((qid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) == -1)
　　{
　　　　perror("msgget");
　　　　exit(1);
　　}
　　printf("Open queue %d\n", qid);
　　do
　　{
　　　　/* 读取消息队列 */
　　　　memset(msg.msg_text, 0, BUFFER_SIZE);
　　　　if (msgrcv(qid, (void*)&msg, BUFFER_SIZE, 0, 0) < 0)
　　　　{
　　　　　　perror("msgrcv");
　　　　　　exit(1);
　　　　}
　　　　printf("The message from process %d : %s", msg.msg_type, msg.msg_text);    

　　} while(strncmp(msg.msg_text, "quit", 4));
　　/* 从系统内核中移走消息队列 */
　　if ((msgctl(qid, IPC_RMID, NULL)) < 0)
　　{
　　　　perror("msgctl");
　　　　exit(1);
　　}    
　　exit(0);
}

以下是程序的运行结果，输入“quit”则两个进程都将结束。

$ ./msgsnd 
Open queue 327680
Enter some message to the queue:first message
Enter some message to the queue:second message
Enter some message to the queue:quit
    
$ ./msgrcv
Open queue 327680
The message from process 6072 : first message
The message from process 6072 : second message
The message from process 6072 : quit