消息队列Linux

 1. 概念

• 消息队列是由消息组成的链表，存放于内存中，由内核维护。
• 每个消息可定义为一个结构体，存放消息类型、消息正文等数据。
• 只有内核重启或用户删除才会删除消息队列。
• 每个消息队列的标识符（ID）都是唯一的，类似共享内存的ID。

定义消息结构体：

typedef struct msgbuf
{
	long 	mtype;        //消息类型，必须放在第一个
	char	mtext[128];   //消息正文，可有多个
    //.....
} MSG;

消息队列相关的Linux命令：

• 查看消息队列：ipcs -q
• 删除指定的消息队列：ipcrm -q 队列号

其它选项：①-m：共享内存；②-q：消息队列；③-s：信号量；④-a：全部。

2. 创建消息队列

调用msgget函数：

【1】头文件：#include <sys/types.h>、#include <sys/ipc.h>、#include <sys/msg.h>

【2】函数原型：int msgget(key_t key, int msgflg);

【3】参数说明：

• key：是IPC键值，可以通过ftok函数来创建（与共享内存类似）
• msgflg：创建消息队列指定的属性。
  • IPC_CREAT：创建消息队列，需要或上消息队列的权限
  • IPC_EXCL：检测消息队列是否存在，若存在函数返回-1

【4】返回值：成功返回消息队列ID，失败返回-1.

程序实例：创建消息队列并查看其信息。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    //创建key
    key_t key = ftok("./", 222);
    printf("key = %#x\n", key);

    //创建消息队列
    int id = msgget(key, IPC_CREAT | 0664);
    if (id < 0) {
        perror("msgget error");
        return -1;
    }
    printf("msgQueue ID: %d\n", id);
    return 0;
}

3. 添加新消息到消息队列

调用msgsnd函数：

【1】头文件：#include <sys/types.h>、#include <sys/ipc.h>、#include <sys/msg.h>

【2】函数原型：int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

【3】参数说明：

• msqid：消息队列的id
• msgp：待发送消息结构体地址
• msgsz：消息正文字数（结构体大小减去结构体中成员大小）
• msgflg：函数的控制属性
  • 0：msgsnd调用阻塞直到满足条件为止
  • IPC_NOWAIT：若消息没有立即发送，调用该函数的进程会立即返回

【4】返回值：成功返回0，失败返回-1.

程序实例：创建消息队列，并添加一个新消息，其中新消息正文为"Hello, Can!"

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>

typedef struct msgbuf
{
    long mtype;
    char mtext[128];
} MSG;

int main(int argc, char **argv)
{
    //创建key
    key_t key = ftok("./", 222);
    printf("key = %#x\n", key);

    //创建消息队列
    int id = msgget(key, IPC_CREAT | 0664);
    if (id < 0) {
        perror("msgget error");
        return -1;
    }
    printf("msgQueue ID: %d\n", id);

    //添加新消息到消息队列
    MSG msg;
    memset(&msg, 0, sizeof(msg));
    msg.mtype = 20;
    strcpy(msg.mtext, "Hello, Can!");
    msgsnd(id, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 0);
    return 0;
}

4. 获取消息队列中的消息

调用msgrcv函数：从指定ID的消息队列中接收信息，一旦接受成功，从消息队列中删除该信息。

【1】头文件：#include <sys/types.h>、#include <sys/ipc.h>、#include <sys/msg.h>

【2】函数原型：ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

【3】参数说明：

• msqid：消息队列的id
• msgp：保存消息信息的结构体地址
• msgsz：消息正文字节数
• msgtyp：
  • 0：接收消息队列中的第一个消息。
  • >0：接收等于msgtyp的信息。
  • <0：返回队列中消息类型值小于或者等于msgtyp的绝对值的值，若有多个则取最小值。
• msgflg：函数的控制属性
  • 0：阻塞直到满足条件为止
  • MSG NOERROR：若返回的消息字节数比nbytes字节数多,则消息就会截短到nbytes字节,且不通知消息发送进程
  • IPC_NOWAIT：若消息没有立即发送，调用该函数的进程会立即返回

【4】返回值：成功返回读取的字节数，失败返回-1.

5. 删除消息队列

调用msgctl函数：

【1】头文件：#include <sys/types.h>、#include <sys/ipc.h>、#include <sys/msg.h>

【2】函数原型：int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

【3】参数说明：

• msqid：消息队列的id
• cmd：控制命令参数
  • IPC_RMID：删除该消息队列标识符的队列，从系统删除并破坏相关结构。
  • IPC_STAT：将该消息队列标识符表示的的消息队列各个元素值存到buf结构体中。
  • IPC_SET：将buf结构体中的数据设置到消息队列中
• buf：msqid_ds数据类型地址，用来存放或者更改消息队列属性。

【4】返回值：成功返回0，失败返回-1.

【5】删除示例：msgctl(id, IPC_RMID, NULL);

综合实例：写两个程序，一个程序作为发送消息方，一个程序作为接收消息方。发送消息方往消息队列中添加消息，接收消息方从消息队列中获取对应的消息。

发送消息方：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>

typedef struct msgbuf
{
    long mtype;
    char mtext[128];
} MSG;

int main(int argc, char **argv)
{
    //创建key
    key_t key = ftok("./", 222);
    printf("发送方: key = %#x\n", key);

    //创建消息队列
    int id = msgget(key, IPC_CREAT | 0664);
    if (id < 0) {
        perror("msgget error");
        return -1;
    }
    printf("发送方: msgQueue ID: %d\n", id);

    //添加新消息到消息队列
    MSG msg;
    memset(&msg, 0, sizeof(msg));
    msg.mtype = 20;
    strcpy(msg.mtext, "Hello, Can!");
    msgsnd(id, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 0);
    printf("发送方: 消息内容 = %s\n", msg.mtext);
    return 0;
}

接收消息方：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>

typedef struct msgbuf
{
    long mtype;
    char mtext[128];
} MSG;

int main(int argc, char **argv)
{
    //创建key
    key_t key = ftok("./", 222);
    printf("接收方: key = %#x\n", key);

    //创建消息队列
    int id = msgget(key, IPC_CREAT | 0664);
    if (id < 0) {
        perror("msgget error");
        return -1;
    }
    printf("接收方: msgQueue ID: %d\n", id);

    //从消息队列中获取消息
    MSG msg;
    msgrcv(id, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 20, 0);
    printf("接收方: 消息内容 = %s\n", msg.mtext);
    return 0;
}