linux C 语言开发 (十二) 进程间通讯--消息队列
文章的目的为了记录使用C语言进行linux 开发学习的经历。开发流程和要点有些记忆模糊，赶紧记录，防止忘记。
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内容：讲述进程IPC通讯方式之消息队列。
目录：
1.基本介绍
2.常用函数
3.源码分析
4.效果演示
一、基本介绍
System V IPC 包含三种进程间通信机制， 有消息队列， 信号灯（也叫信号量） ， 共享内存。 此外还有 System V IPC 的补充版本 POSIX IPC， 这两组 IPC 的通信方法基本一致， 本章以 System V IPC 为例介绍 Linux 进程通信机制。
控制台输入IPCS可以查看系统中存在的 IPC 信息：
步骤
1. 获取 key 值， 内核会将 key 值映射成 IPC 标识符， 获取 key 值常用方法：
（1） 在 get 调用中将 IPC_PRIVATE 常量作为 key 值。
（2） 使用 ftok()生成 key。
2. 执行 IPC get 调用， 通过 key 获取整数 IPC 标识符 id， 每个 id 表示一个 IPC 对象。
| 接口 | 消息队列 | 共享内存 | 信号灯 |
| 创建/打开对象 | msgget() | shmget() | semget() |
3. 通过 id 访问 IPC 对象。
| 接口 | 消息队列 | 共享内存 | 信号灯 |
| 读写/调整 | msgsnd()/msgr cv() | shmat() | semop() |
4. 通过 id 控制 IPC 对象
| 接口 | 消息队列 | 共享内存 | 信号灯 |
| 控制 | msgctl() | shmctl() | semctl() |
二、常用函数
| 函数 | key_t ftok(const char *pathname, int proj_id) |
| 头文件 | #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> |
| 参数 pathname | 路径名或文件名 |
| 参数 proj_id | 同一个文件根据此值生成多个 key 值， int 型或字符型， 多个若想访问同一 IPC 对象， 此值必须相同。 |
| 返回值 | 成功返回 key 值， 失败返回-1 |
| 功能 | 建立 IPC 通讯（如消息队列、 共享内存时） 必须指定一个 ID 值。 通常情况下， 该id 值通过 ftok 函数得到。 |
消息队列是类 unix 系统中一种数据传输的机制， 其他操作系统中也实现了这种机制， 可见这种通信机制在操作系统中有重要地位。
Linux 内核为每个消息队列对象维护一个 msqid_ds， 每个 msqid_ds 对应一个 id， 消息以链表形式存储，并且 msqid_ds 存放着这个链表的信息。
消息队列的使用步骤：
1. 创建 key；
2. msgget()通过 key 创建（或打开） 消息队列对象 id；
3. 使用 msgsnd()/msgrcv()进行收发；
4. 通过 msgctl()删除 ipc 对象
通过 msgget()调用获取到 id 后即可使用消息队列访问 IPC 对象， 消息队列常用 API 如下：
| 函数 | int msgget(key_t key, int msgflg) |
| 头文件 | #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> |
| 参数 key_t key | 和消息队列相关的 key 值 |
| 参数 int msgflg | 访问权限 |
| 返回值 | 成功返回消息队列的 ID， 失败-1 |
| 功能 | 获取 IPC 对象唯一标识 id |
| 函数 | int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg) |
| 头文件 | #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> |
| 参数 int msqid | 消息队列 ID |
| 参数 const void *msgp | 指向消息类型的指针 |
| 参数 size_t msgsz | 发送的消息的字节数。 |
| 参数 int msgflg | 如果为 0， 直到发送完成函数才返回， 即阻塞发送IPC_NOWAIT： 消息没有发送完成， 函数也会返回， 即非阻塞发送 |
| 返回值 | 成功返回 0， 失败返回-1 |
| 功能 | 发送数据 |
| 函数 | int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf) |
| 头文件 | #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> |
| 参数 int msqid | 消息队列的 ID |
| 参数 int cmd | IPC_STAT： 读取消息队列的属性， 然后把它保存在 buf 指向的缓冲区。IPC_SET： 设置消息队列的属性， 这个值取自 buf 参数IPC_RMID： 删除消息队列 |
| 参数 struct msqid_ds *buf | 消息队列的缓冲区 |
| 返回值 | 成功返回 0， 失败返回-1 |
| 功能 | 控制操作， 删除消息队列对象等 |
| 函数 | ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg) |
| 参数 msqid | IPC 对象对应的 id |
| 参数 msgp | 消息指针， 消息包含类型和字段 |
| 参数 msgsz | 消息里的字段大小 |
| 参数 msgtyp | 消息里的类型 |
| 参数 msgflg | 位掩码， 不止一个 |
| 返回值 | 成功返回接收到的字段大小， 错误返回-1 |
| 功能 | 接收消息 |
三、源码分析
向消息队列里面写
msgWirte.c代码
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
struct msgbuf
{long mtype;char mtext[128];
};
int main(void)
{int msgid;key_t key;struct msgbuf msg;//获取 key 值key = ftok("./a.c", 'a');//获取到 id 后即可使用消息队列访问 IPC 对象msgid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT);if (msgid < 0){printf("msgget is error\n");return -1;} printf("msgget is ok and msgid is %d \n", msgid);msg.mtype = 1;strncpy(msg.mtext, "hello", 5);//发送数据msgsnd(msgid, &msg, strlen(msg.mtext), 0);return 0;
}从消息队列里面读
msgRead.c源码
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
struct msgbuf
{long mtype;char mtext[128];
};
int main(void)
{int msgid;key_t key;struct msgbuf msg;key = ftok("./a.c", 'a');//获取到 id 后即可使用消息队列访问 IPC 对象msgid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT);if (msgid < 0){printf("msgget is error\n");return -1;} printf("msgget is ok and msgid is %d \n", msgid);//接收数据msgrcv(msgid, (void *)&msg, 128, 0, 0);printf("msg.mtype is %ld \n", msg.mtype);printf("msg.mtext is %s \n", msg.mtext);return 0;
}四、效果演示
运行2个程序以后，可以看到读出了消息队列的数据。同时可以查看新建的消息队列。
