Linux多进程通信（4）——消息队列从入门到实战！

Linux多进程通信总结——进程间通信看这一篇足够啦！

1.基本介绍

1）消息队列的本质其实是一个内核提供的链表，内核基于这个链表，实现了一个数据结构，向消息队列中写数据，实际上是向这个数据结构中插入一个新结点；从消息队列汇总读数据，实际上是从这个数据结构中删除一个结点
2）消息队列独立于发送与接收进程，进程终止时，消息队列中的内容不会被删除，所以要记得删除消息队列
3）消息队列可以实现消息的随机查询，消息不一定要以先进先出的次序读取，也可以按照消息的类型读取
4）Linux环境中，最多有256个消息队列，每个消息最大为8K字节，总大小不能超过16K，否则在send时会阻塞，可以通过更改内核设置的方式更改大小。

2.API介绍

1）获取消息队列键值

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(char *pathname, char proj);

pathname：路径名，是必须存在的，ftok只是根据文件inode在系统内的唯一性来取一个数值，和文件的权限无关。
proj：1-255之间的数字
返回值： 生成一个独有的数，失败则返回-1
key 31-24 proj_id 低8位
key 23-16 pathname的st_dev属性的低8位
key 15-0 pathname的st_ino属性的低16位32位组合而成一个int值，就是我们的ftok的返回值了
根据路径名以及数字，合成系统中唯一的Key值

2）创建/获取消息队列

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflg);

key：使用ftok获取到的唯一Key值
msgflag： 和其他的IPC通信一样，IPC_CREAT，如果消息队列对象不存在，则创建之，否则则进行打开操作。IPC_EXCL，如果消息对象不存在则创建之，否则产生一个错误并返回，可同时用IPC_CREATE | 0666
返回值：成功返回消息队列ID，失败则返回-1

3）msgsend发送消息

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

msgid ：消息队列ID
msgptr：消息体，消息体的类型是一个结构体

msg_sz： 消息长度 消息体中的消息长度（不是一整个结构体的长度，只是mtext消息数据的长度）
msgflag ：发送flag 一般设置为0，阻塞式等待（消息队列满），也可以设置为 IPC_NOWAIT，则立刻返回
返回值：成功返回0，失败返回-1
调用成功后，发送内容的一个备份，会被放到消息队列中（这里会有个硬拷贝的过程）

4）msgrecv接收消息

ssize_t msgrcv(int msgid, const void *msgp, size_t msgsz， int msgtype, int msgflag)

msgid：消息队列ID
msgp： 接收到的消息体
msgsz： 接收消息的长度
msgtype ：消息类型 ，对应发送时的m_type。
值为0：代表接收一个任意类型的消息
值大于0：获取消息类型为msgtype的第一个消息
值小于0：获取消息类型小于等于msgtype的第一个消息
msgflag ：接收的flag一般设置为0，阻塞式等待
msgflg=IPC_NOWAIT，队列没有可读消息不等待，返回ENOMSG错误。
msgflg=MSG_NOERROR，消息大小超过msgsz时被截断
msgtype>0且msgflg=MSC_EXCEPT，接收类型不等于msgtype的第一条消息。
返回值：调用成功时，返回接收到消息的字节数，失败返回-1

调用成功时消息被复制到由msg_ptr指向的用户分配的缓存区中，然后删除消息队列中的对应消息（这里会有个硬拷贝的过程）

5）控制消息队列

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

msgid：消息队列id
cmd：控制消息队列的命令选项
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

其实对于IPC通信来说，这些基本都是通用的~

3.例程

1）服务端

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <pthread.h>#define MSGQ_PATH "./"
#define MSGQ_PRI 100typedef struct {long mtype;char mtext[256];
} MSGQ_T;int iMsgId = 0;int main(int argc, char **argv)
{key_t msgkey = 0;msgkey = ftok(MSGQ_PATH, MSGQ_PRI);if (msgkey == -1){printf("ftok error, pid:%d\n", getpid());return -1;}iMsgId = msgget(msgkey, IPC_CREAT | 0644);if (iMsgId == -1){printf("msgget error, pid:%d\n", getpid());return -1;}printf("msgget success, pid:%d, key:%d, msgid:%d\n", getpid(), msgkey, iMsgId);while (1){MSGQ_T msgBuf = {0};int iMsgType = 0;printf("input message type:\n");//输入消息类型scanf("%d", &iMsgType);if (iMsgType == 0){printf("message type 0, break\n");break;}char acBuf[256] = {0};printf("input message to be send:\n");//输入消息信息scanf("%s", acBuf);msgBuf.mtype = iMsgType;strncpy(msgBuf.mtext, acBuf, sizeof(msgBuf.mtext) - 1);msgsnd(iMsgId, &msgBuf, sizeof(msgBuf), IPC_NOWAIT);printf("msgq:%d, send msgtype:%d, msgtext:%s \n", iMsgId, msgBuf.mtype, msgBuf.mtext);}msgctl(iMsgId, IPC_RMID, NULL);return 0;
}

2）客户端

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <pthread.h>#define MSGQ_PATH "./"
#define MSGQ_PRI 100typedef struct {long mtype;char mtext[256];
} MSGQ_T;int iMsgId = 0;
pthread_t msgqRecvThread = 0; void *msgqRecvThreadTask(void *arg)
{while (1){MSGQ_T msgBuf = {0};int ret = msgrcv(iMsgId, &msgBuf, sizeof(msgBuf), 0, 0);if (ret < 0){return NULL;}printf("msgq:%d, recv msgtype:%d, msgtext:%s, ret:%d \n", iMsgId, msgBuf.mtype, msgBuf.mtext, ret);}return NULL;
}int main(int argc, char **argv)
{key_t msgkey = 0;msgkey = ftok(MSGQ_PATH, MSGQ_PRI);if (msgkey == -1){printf("ftok error, pid:%d\n", getpid());perror("....");return -1;}iMsgId = msgget(msgkey, IPC_CREAT | 0644);if (iMsgId == -1){printf("msgget error, pid:%d\n", getpid());perror("....");return -1;}printf("msgget success, pid:%d, key:%d, msgid:%d\n", getpid(), msgkey, iMsgId);pthread_create(&msgqRecvThread, NULL, msgqRecvThreadTask, NULL);pthread_join(msgqRecvThread, NULL);return 0;
}

可以通过指令分别编译客户端和服务端并执行

gcc server.c -o server -lpthread
gcc client.c -o client -lpthread
./server
./client

在输入框输入消息后，便可以在client观察到消息接收啦

此时输入ipcs -q后能看到创建的消息队列

这里我显示有两个消息队列，因为上一个没有用msgctl删除。

当服务端和客户端程序都正常退出时，调用msgctl则会正常删除消息队列，在例程中的server端输入0即可！