Linux系统编程---消息队列函数详解+通过父子进程实现互发消息代码实例

1、消息队列的简介

消息队列作为通信方式的一种，在本质上是位于内核空间的链表，每个链表的节点都是一条消息。每条消息都有自己的消息类型且消息类型必须大于0。每种消息类型都被所对应的链表所维护。
如图1,2,3,4表示不同的数据，消息类型为 0 的链表记录了所有消息加入队列的顺序，其中红色箭头表示消息加入的顺序。

图片及简介参考自：
简书博主小Q_wang

2、 linux 下消息队列查看和删除指令

• ipcs --查看进程间通信状态（包括键值、id.....如下）
• ipcs -q --只查看消息队列的信息
• ipcrm -q id --删除指定的消息队列（id为消息队列的标识符）

3、消息队列相关函数

#include 
#include 
#include 
// 访问或创建消息队列 并返回消息队列的标识符
int msgget(key_t key, int msgflg)
// 将消息发送到消息队列
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg)
// 从消息队列获取消息
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
// 查看、设置、删除消息队列
int msgctl(int msqid, int command,struct msqid_ds *buf)

4、msgget函数

函数作用：
访问一个消息队列或创建一个消息队列设置权限，并返回消息队列的标志符
参数使用：

int msgget(key_t key, int msgflg)
参数一：键值或者理解成暗号，大于0的32位整数
可以手动输入一个整形或者通过ftok返回的IPC键值
参数二：IPC_CREAT|0666  表示创建并设置权限
      （后面权限数字不固定）
       IPC_EXCL        表示访问
返回值：0 表示成功，-1 失败并设置 errno        

5、msgsnd函数

函数作用：
将消息写入到消息队列，或者说发送消息
参数使用：

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg)
参数一：消息队列标识符
参数二：发送到队列的信息结构体地址，可以是任意类型的结构体，只要求第一个字段必须为long
参数三：要发送信息的大小，不包含信息类型占用的4个字节
参数四：0：若消息队列满了，阻塞等待
        IPC_NOWAIT：若消息队列满了，不阻塞直接返回
        IPC_NOERROR：实际信息长于参数三设定，截取部分发送，其余抛弃，不报错
返回值：0 表示成功，-1 失败并设置 errno        

6、msgrcv函数

函数作用：
从消息队列读取信息，每读取一条少一条，否则阻塞等待
参数使用：

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
参数一：消息队列标识符
参数二：存放接受到的信息结构体地址，要求与发送类型一致。
参数三：接收消息大小，不含消息类型占用的4个字节
参数四：0：接受第一个消息
       >0:接受与参数二设置消息类型相同的第一个消息
       <0:接收类型等于或者小于参数二设置消息类型的第一个消息
参数五：0: 阻塞式接收消息，不存在则阻塞等待
其余几种：IPC_NOWAIT  IPC_EXCEPT IPC_NOERROR 不多介绍
返回值：0 表示成功，-1 失败并设置 errno  

发送or接收的信息结构体如下：

struct msgbuf{
    long type; // 必须为long类型 >0
    // 消息正文,可自由设定....  
};
----------------举例---------------
struct msgbuf {
    long type;
    char text[1024];
} ;

7、 msgctl函数

函数作用：
查看、设置、删除消息队列
参数使用：

int msgctl(int msqid, int command,struct msqid_ds *buf)
参数一：消息队列标识符
参数二：IPC_STAT:获得msgid的消息队列头数据到buf中
        IPC_RMID：删除消息队列。
        IPC_INFO：读取消息队列基本情况。此命令等同于 ipcs 命令
        IPC_SET：设置消息队列的属性，要设置的属性需
        先存储在buf中，可设置的属性包括：
        (1)msg_perm.uid
        (2)msg_perm.gid
        (3)msg_perm.mode
        (4)msg_qbytes
       
参数三：消息队列管理结构体
返回值：0 表示成功，-1 失败并设置 errno   

举例

msgctl（msgqid,IPC_RMID,NULL）; 删除

8、通过fork创建父子进程实现简单互发消息（两个消息队列 实现通信）

两个文件基本一致 差别在于进程中创建的消息队列不同

文件 A.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MSGKEY 123//暗号
#define MSGKEY_NEW 321//暗号
#define TEXTSIZE 512//长度

//父子进程中两个while存在区别
//其中一个在不断等待输入发送
//另一个把访问msgget放在循环中，若访问到了才开始接受信息，注意区别。

struct msgbuf
{
	long msg_type;//类型
	char msg_text[TEXTSIZE];//文本长度
	
};
int main(int argc,char *argv[])
{
	pid_t pid;//进程号
	int qid;//消息队列号 两个进程都有就放在最上面
	pid=fork();
	if(pid>0)
	{
		char str[500];
		struct msgbuf msgbuf_send;
		qid=msgget(MSGKEY,IPC_EXCL);
		if(qid<0)  //先判断存不存在 不存在再创建
		{
			qid =msgget(MSGKEY,IPC_CREAT|0666);//创建一个消息队列 设置权限
		}
		printf("input messsage send\n");
		while(1)//不断发送消息
		{
			scanf("%s",str);
			msgbuf_send.msg_type=1;
			strcpy(msgbuf_send.msg_text,str);
			msgsnd(qid,&msgbuf_send,strlen(msgbuf_send.msg_text),0);	
			
		}
		msgctl(qid,IPC_RMID,NULL);
		
	}
	else if(pid==0)
	{
		struct msgbuf msgbuf_receive;
		while(1)//获取消息队列 不在则不断循环判断等待创建出现
		{
			qid=msgget(MSGKEY_NEW,IPC_EXCL);
			if(qid<0)
			{
				sleep(2);
				continue;
			}
			
			msgrcv(qid,&msgbuf_receive,sizeof(msgbuf_receive.msg_text),0,0);
			printf("receive message: %s\n",(&msgbuf_receive)->msg_text);
		}
		msgctl(qid,IPC_RMID,NULL);
		
	}
	else
	{
		perror("fork");
	}
	
	
	return 0;
}

文件 B.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MSGKEY 123//暗号
#define MSGKEY_NEW 321//暗号
#define TEXTSIZE 512//长度

//父子进程中两个while存在区别
//其中一个在不断等待输入发送
//另一个把访问msgget放在循环中，若访问到了才开始接受信息，注意区别。

struct msgbuf
{
	long msg_type;//类型
	char msg_text[TEXTSIZE];//文本长度
	
};
int main(int argc,char *argv[])
{
	pid_t pid;//进程号
	int qid;//消息队列号 两个进程都有就放在最上面
	pid=fork();
	if(pid>0)
	{
		char str[500];
		struct msgbuf msgbuf_send;
		qid=msgget(MSGKEY_NEW,IPC_EXCL); 
		if(qid<0) //先判断存不存在 不存在再创建
		{
			qid =msgget(MSGKEY_NEW,IPC_CREAT|0666);//创建一个消息队列 设置权限
		}
		printf("input messsage send\n");
		while(1)//不断发送消息
		{
			scanf("%s",str);
			msgbuf_send.msg_type=1;
			strcpy(msgbuf_send.msg_text,str);
			msgsnd(qid,&msgbuf_send,strlen(msgbuf_send.msg_text),0);	
			
		}
		msgctl(qid,IPC_RMID,NULL);
		
	}
	else if(pid==0)
	{
		struct msgbuf msgbuf_receive;
		while(1)//获取消息队列 不在则不断循环判断等待创建出现
		{
			qid=msgget(MSGKEY,IPC_EXCL);
			if(qid<0)
			{
				sleep(2);//等待两秒再次查询一下该消息队列在不在
				continue;
			}
			msgrcv(qid,&msgbuf_receive,sizeof(msgbuf_receive.msg_text),0,0);
			printf("receive message:  %s\n",(&msgbuf_receive)->msg_text);
		}
		msgctl(qid,IPC_RMID,NULL);
		
	}
	else
	{
		perror("fork");
	}
	
	
	return 0;
}