Linux進程間通信：消息隊列

来源:http://www.cnblogs.com/yamin-wanghc/archive/2016/10/15/5964693.html
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一、消息隊列的特點 1.消息隊列是消息的鏈表,具有特定的格式,存放在記憶體中並由消息隊列標識符標識. 2.消息隊列允許一個或多個進程向它寫入與讀取消息. 3.管道和命名管道都是通信數據都是先進先出的原則。 4.消息隊列可以實現消息的隨機查詢,消息不一定要以先進先出的次序讀取,也可以按消息的類型讀取.比 ...


一、消息隊列的特點

    1.消息隊列是消息的鏈表,具有特定的格式,存放在記憶體中並由消息隊列標識符標識.
    2.消息隊列允許一個或多個進程向它寫入與讀取消息.
    3.管道和命名管道都是通信數據都是先進先出的原則。
    4.消息隊列可以實現消息的隨機查詢,消息不一定要以先進先出的次序讀取,也可以按消息的類型讀取.比FIFO更有優勢。

    目前主要有兩種類型的消息隊列：POSIX消息隊列以及系統V消息隊列，系統V消息隊列目前被大量使用。系統V消息隊列是隨內核持續的，只有在內核重起或者人工刪除時，該消息隊列才會被刪除。

二、相關函數

1. 獲得key值

    key_t ftok(char *pathname, int projid)

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
參數:
    pathname：文件名（含路徑）,通常設置為當前目錄“.” 
    projid：項目ID，必須為非0整數（0-255）. 

2. 創建消息隊列
    int msgget(key_t key, int msgflag)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
功能：
    用於創建一個新的或打開一個已經存在的消息隊列，此消息隊列與key相對應。
參數：
    key：函數ftok的返回值或IPC_PRIVATE。
    msgflag：
        IPC_CREAT:創建新的消息隊列。
        IPC_EXCL:與IPC_CREAT一同使用，表示如果要創建的消息隊列已經存在，則返回錯誤。
        IPC_NOWAIT:讀寫消息隊列要求無法滿足時，不阻塞。
返回值：
    調用成功返回隊列標識符,否則返回-1.

在以下兩種情況下，將創建一個新的消息隊列：
    1、如果沒有與鍵值key相對應的消息隊列，並且msgflag中包含了IPC_CREAT標誌位。
    2、key參數為IPC_PRIVATE。 

3. 消息隊列屬性控制
    int msgctl(int msqid,  int cmd,  struct msqid_ds *buf)
功能:
 對消息隊列進行各種控制操作,操作的動作由cmd控制。
參數:
    msqid:消息隊列ID，消息隊列標識符，該值為msgget創建消息隊列的返回值。
    cmd:
        IPC_STAT:將msqid相關的數據結構中各個元素的當前值存入到由buf指向的結構中.
        IPC_SET:將msqid相關的數據結構中的元素設置為由buf指向的結構中的對應值.
        IPC_RMID:刪除由msqid指示的消息隊列,將它從系統中刪除並破壞相關數據結構.
buf:消息隊列緩衝區
    struct msqid_ds {
              struct ipc_perm msg_perm;          /* Ownership and permissions*/
              time_t        msg_stime;                /* Time of last msgsnd() */
              time_t        msg_rtime;                  /* Time of last msgrcv() */
              time_t        msg_ctime;                /* Time of last change */
              unsigned long  __msg_cbytes;    /* Current number of bytes in  queue (non-standard) */
              msgqnum_t      msg_qnum;          /* Current number of messages  in queue */
              msglen_t      msg_qbytes;          /* Maximum number of bytesallowed in queue */
              pid_t          msg_lspid;                  /* PID of last msgsnd() */
              pid_t          msg_lrpid;                  /* PID of last msgrcv() */
                    };

    struct ipc_perm {
              key_t key;                        /* Key supplied to msgget() */
              uid_t uid;                        /* Effective UID of owner */
              gid_t gid;                        /* Effective GID of owner */
              uid_t cuid;                      /* Effective UID of creator */
              gid_t cgid;                      /* Effective GID of creator */
              unsigned short mode;    /* Permissions */
              unsigned short seq;      /* Sequence number */
                  };

4．發送信息到消息隊列
    int msgsnd(int msqid,  struct msgbuf *msgp,  size_t msgsz,  int msgflag)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
功能:

    將新消息添加到隊列尾端,即向消息隊列中發送一條消息。
參數：
    msqid:已打開的消息隊列id
    msgp:存放消息的結構體指針。
    msgflag:函數的控制屬性。
    消息結構msgbuf為:
    struct msgbuf
    {
        long mtype;//消息類型
        char mtext[1];//消息正文，消息數據的首地址
    }
    msgsz:消息數據的長度。
    msgflag:
    IPC_NOWAIT: 指明在消息隊列沒有足夠空間容納要發送的消息時，msgsnd立即返回。
    0:msgsnd調用阻塞直到條件滿足為止.（一般選這個）

5. 從消息隊列接收信息
    ssize_t msgrcv(int msqid,  struct msgbuf *msgp,  size_t msgsz,  long msgtype,  int msgflag)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
功能:

    從隊列中接收消息
參數:
    msqid:已打開的消息隊列id
    msgp:存放消息的結構體指針。
    msgsz:消息的位元組數，指定mtext的大小。
    msgtype:消息類型，消息類型 mtype的值。
    msgflag:函數的控制屬性。
    msgflag:
        MSG_NOERROR:若返回的消息比nbytes位元組多,則消息就會截短到nbytes位元組,且不通知消息發送進程.
        IPC_NOWAIT:調用進程會立即返回.若沒有收到消息則返回-1.
        0:msgrcv調用阻塞直到條件滿足為止.
在成功地讀取了一條消息以後，隊列中的這條消息將被刪除。

 

 

例如：簡單的消息收發

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

struct msg_buf
{
int mtype;
char data[255];

};

int main( int argc, char *argv[] )
{
key_t key;
int msgid;
int ret;
struct msg_buf msgbuf;

//get key
key = fork( ".", "a" );
printf( "key = [%x]\n", key );

//create quee
msgid = msgget( key, IPC_CREATE|0666 );
if( msgid = -1 )
{
printf( "create err!\n" );
return -1;

}
//以當前進程類型，非阻塞方式發送"test data"到消息隊列
msgbuf.mtype = getpid();
stpcpy( msgbuf.data, "test data" );
ret = msgsnd( msgid; &msgbuf, sizeof( msgbuf.data), IPC_NOWAIT );
if( ret == -1 )
{
printf( "send err!\n" );
return -1;
}

//以非阻塞方式接收數據
memset ( &msgbuf, 0x00, sizeof( msgbuf) );
ret = msgrcv( msgid, &msgbuf, sizeof( msgbuf.data), getpid(), IPC_NOWAIT );
if( ret == -1 )
{
printf( "rcv_err ret =[%d]!\n", ret );
return -1;
}
printf( "receive msg = [%s]\n!" , msgbuf.data );
return 0;


}

 

同一消息隊列通信：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h> //要加這個頭文件

struct msgbuf{
long mtype;
char mtext[100];
}; //存放消息類型和消息內容的結構體

int main()
{
key_t key;
int msgid;
struct msgbuf msg1,msg2; //msg1用來發送，msg2用來接收

key=ftok(".", 0xf0); //獲得消息隊列標識符
if( (msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) < 0 ) //創建一個消息隊列
{
perror("msgget error");
exit(1);
}
msg1.mtype = 1; //消息類型為1，這個可以區別多個消息
memset(msg1.mtext, 0, 100); //將數組清0
strcpy(msg1.mtext, "hello"); //用strcpy給消息內容賦值
msgsnd(msgid, &msg1, strlen(msg1.mtext)+1, 0); //發送時最後加上一個‘\0’
printf("send %s\n", msg1.mtext);

msgrcv(msgid, &msg2, 100, 1, 0); //接收1發過來的消息，存到msg2中
printf("receive %s\n", msg2.mtext);

msgctl(msgid, IPC_RMID,NULL); //刪除消息隊列
return 0;
}

 

進程間消息隊列通信：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

struct msgbuf{
int mtype;
char mtext[100];
};

int main()
{
key_t key;
pid_t pid;
int msgid;
struct msgbuf msg;

key=ftok(".", 0x01);
if ( (msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) <0 )
{
perror("msgget error");
exit(1);
}

//創建一個進程
if ( (pid = fork()) < 0 )
{
perror("fork error");
exit(1);
}
//子進程收信息
else if (pid==0)
{
while(1)
{
memset(msg.mtext,0,100);
msgrcv(msgid,&msg,100,2,0); //receive the msg from 2
printf("\rbbb:%s\naaa:",msg.mtext);
fflush(stdout);
}
exit(0);
}
//父進程發信息
else
{
while(1)
{
memset(msg.mtext,0,100);
printf("aaa:");
fgets(msg.mtext,100,stdin);
if (strncmp("bye",msg.mtext,3)==0)//如果前3個字元為bye,則退出
{
kill(pid,SIGSTOP);
exit(1);
}
msg.mtype=1;//send to 1
msg.mtext[strlen(msg.mtext)-1]='\0';
msgsnd(msgid,&msg,strlen(msg.mtext)+1,0);
}
}

return 0;
}

 


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