【Linux】进程间通信之消息队列

消息队列的概念

消息队列提供进程间数据块传输的方法，传输的每一个数据块都认为是有类型的，不同的数据块是有优先级的；

系统中可能有很多的msgqueue, 每个MQ用消息队列描述符(消息队列ID: qid) 来区分，qid是唯一 的，用来区分不同的MQ。

消息队列的出队特点

消息队列中的数据都是先进先出的，整个队列中的数据是用链表组织起来的。

消息队列的每一个元素都是有类型的，用类型可以区分不同的消息，可以按照消息类型先进先出，也可以按照原本队列的顺序先进先出

消息队列函数接口

获取消息队列

int msgget(key_t key, int msgflg);

功能：以特定的消息队列标识符创建一个消息队列，并返回消息队列的操作句柄

头文件：sys/types.h、sys/ipc.h、sys/msg.h

参数：

• key：消息队列的标识符
• msgflg:创建的标志，可以按位或上一个权限（8进制的数字）：IPC_CREAT：若共享内存不存在，则创建；IPC_EXCL：与IPC_CREAT一同使用，为了确保共享内存已经存在时，会报告错误
  返回值:
• 成功：返回队列ID
• 失败：返回-1，并设置erron

向消息队列发送消息

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

参数：

• msgid：消息队列ID
• msgp：指向msgbuf的指针，用来指定发送的消息。操作系统为该函数发送的消息定义了发送格式，只是定义了一部分，另一部分要程序员自己去定义
• msgsz：要发送消息的长度，消息内容的长度，这个参数的取值并不是整个struct msgbuf结构体的大小，而是结构中mtext的大小
  
• msgflg：创建标记；0：阻塞发送；IPC_NOWAIT：非阻塞发送，如果指定IPC_NOWAIT，失败会立即返回

接收消息

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

头文件：sys/types.h、sys/ipc.h、sys/msg.h

参数:

• msqid:消息队列ID
• msgp:指向msgbuf的指针，用来接收消息（出参）
• msgsz:要接收消息的长度
  注意:参数msgsz 指定由msgp 参数指向的结构的成员mtext的最大大小(以字节为单位)，
• msgtyp：接收消息的方式

msgtyp	解释
msgtyp = 0	读取队列中的第一条消息，就相当于不区分类型，按照插入的顺序，先进先出
msgtyp > 0	读取队列中类型为msgtyp 的第一条消息，除非在msgflg中指定了MSG_ EXCEPT, 否则将读取类型不等于msgtyp的第一条消息
msgtyp < 0	读取队列中类型小于或等于msgtyp 绝对值的第一条消息

• msgflg：创建标记；0：阻塞发送；IPC_NOWAIT：非阻塞发送，如果指定IPC_NOWAIT，失败会立即返回

返回值:

• 成功返回实际读取消息的字节数，，
• 失败返回-1，并设置erron

操作消息队列的接口

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ ds *buf);

参数:

• msqid:消息队列ID
• cmd:控制命令，例如IPC_ RMID：删除命令 IPC STAT：获取状态
• buf:存储消息队列的相关信息的buf

返回值:

• 成功根据不同的cmd有不同的返回值，
• 失败返回-1，并设置erron

从消息队列中拿数据和从共享内存中拿数据不一样，是直接取走数据，不是拷贝走

代码演示

往消息队列中发送消息：

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <sys/msg.h>
  4 struct Msgbuf{
  5     long mtype;
  6     char mtext[255];
  7 };
  8 int main(){
  9     /*
 10      * 目的：往消息队列当中发送消息
 11      *
 12      * 做法：
 13      *   1. 创建消息队列
 14      *   2. 组织要发送的消息，并且发送出去
 15      *      1 ： send msg1
 16      *      2 :  send msg2
 17      *      3 :  send msg3
 18      *      4 :  send msg4
 19      *      ...
 20      * */                                                                                      
 21     int qid = msgget(0x78787878, IPC_CREAT | 0664);
 22     if(qid < 0){
 23         perror("msgget");
 24         return 0;
 25     }
 26 
 27     for(int i = 0; i < 10; i++){
 28         //i [0, 9]
 29         struct Msgbuf mb;
 30         mb.mtype = i;
 31         snprintf(mb.mtext, sizeof(mb.mtext), "send msg%d", i);
 32         msgsnd(qid, &mb, sizeof(mb.mtext), 0);
 33     }
 34     return 0;
 35 }

从发送队列中接收消息：

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <sys/msg.h>
  4 
  5 struct Msgbuf{
  6     long mtype;
  7     char mtext[255];
  8 };
  9 
 10 int main(){
 11     /*
 12      * 目的：从消息队列当中获取消息
 13      *
 14      * 做法：
 15      *    1. 获取或者创建消息队列
 16      *    2. 调用msgrecv函数进行获取消息
 17      *    3. 打印获取到的消息内容
 18      *       send msg1
 19      *       send msg2
 20      *       ....                                                                              
 21      *
 22      *       4 : send msg4
 23      * */
 24     int qid = msgget(0x78787878, IPC_CREAT | 0664);
 25     if(qid < 0){
 26         perror("msgget");
 27         return 0;                                                                              
 28     }
 29     struct Msgbuf mb;
 30     
 31     msgrcv(qid, &mb, sizeof(mb.mtext), 5, 0); // send msg5
 32     printf("%s\n", mb.mtext);
 33     msgrcv(qid, &mb, sizeof(mb.mtext), 6, 0); // send msg6
 34     printf("%s\n", mb.mtext);
 35     msgrcv(qid, &mb, sizeof(mb.mtext), 7, 0); // send msg7
 36     printf("%s\n", mb.mtext);
 37     return 0;
 38 }

执行结果：

ipcs命令

用该命令查看一下：

ipcrm -q [qid] 可删除消息队列

消息队列的生命周期跟随操作系统内核