消息队列（Message Queue）简介

消息队列是一种进程间通信（IPC）机制，允许不同进程通过发送和接收消息进行 异步通信。它的核心特点包括：

• 解耦：消息队列解耦了生产者和消费者，简化了系统设计。

• 持久化存储：支持将消息存储在队列中，保证数据不会丢失。

• 流量控制：适用于分布式系统或需要流量控制的场景。

在 Linux 系统中，常用的消息队列实现包括 System V 消息队列 和 POSIX 消息队列。这里将以 System V 消息队列 为例，介绍其 C 语言 API 的使用方法。

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核心 API 函数 💻

1. 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：队列的唯一标识符，通常通过 ftok 生成。

• msgflg：权限标志（如 IPC_CREAT | 0666）。

• 返回值：消息队列的 ID，失败返回 -1。

2. 发送消息

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

• msqid：消息队列 ID。

• msgp：指向消息结构体的指针。

• msgsz：消息数据部分的长度。

• msgflg：标志（如 0 或 IPC_NOWAIT）。

3. 接收消息

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

• msgtyp：消息类型（0 表示任意类型）。

• 其他参数与 msgsnd 类似。

4. 控制消息队列

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

• cmd：控制命令（如 IPC_RMID 删除队列）。

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消息结构体 📜

消息结构体包含一个 long 类型的消息类型字段，后跟消息数据部分：

struct msgbuf {
    long mtype;    // 消息类型（必须 > 0）
    char mtext[64]; // 消息数据（可自定义长度）
};

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示例代码 📑

发送端（sender.c）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>

struct msgbuf {
    long mtype;
    char mtext[64];
};

int main() {
    key_t key = ftok(".", 'a'); // 生成唯一 key
    int msqid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);
    if (msqid == -1) {
        perror("msgget");
        exit(1);
    }

    struct msgbuf msg;
    msg.mtype = 1; // 消息类型
    strcpy(msg.mtext, "Hello from sender!");

    if (msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0) == -1) {
        perror("msgsnd");
        exit(1);
    }

    printf("Message sent: %s\n", msg.mtext);
    return 0;
}

接收端（receiver.c）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/msg.h>

struct msgbuf {
    long mtype;
    char mtext[64];
};

int main() {
    key_t key = ftok(".", 'a');
    int msqid = msgget(key, 0666);
    if (msqid == -1) {
        perror("msgget");
        exit(1);
    }

    struct msgbuf msg;
    if (msgrcv(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 1, 0) == -1) { // 接收类型为 1 的消息
        perror("msgrcv");
        exit(1);
    }

    printf("Received: %s\n", msg.mtext);

    // 删除消息队列
    if (msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL) == -1) {
        perror("msgctl");
        exit(1);
    }

    return 0;
}

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编译与运行 ⚙️

1. 编译：

   gcc sender.c -o sender
   gcc receiver.c -o receiver
   

2. 运行：

   • 先运行 发送端：

     ./sender
     

   • 再运行 接收端：

     ./receiver
     

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关键注意事项 ⚠️

1. 权限问题：确保 msgget 的权限标志（如 0666）允许进程访问队列。

2. 消息类型：mtype 必须为正整数，用于区分不同类型的消息。

3. 队列持久性：即使进程退出，消息队列仍会保留，需显式调用 msgctl(IPC_RMID) 删除。

4. 错误处理：所有 API 调用后应检查返回值，避免资源泄漏。

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通过消息队列，可以实现 可靠的进程间通信，特别适用于生产者和消费者速度不匹配的场景。🚀