linux C 语言开发 (十二) 进程间通讯--消息队列

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。