进程间通信之消息队列

一、什么是消息队列
unix早期通信机制之一的信号能够传送的信息量有限，管道则只能传送无格式的字节流，这无疑会给应用程序开发带来不便。消息队列（也叫做报文队列）则克服了这些缺点。

消息队列就是一个消息的链表。可以把消息看作一个记录，具有特定的格式。
进程可以向其中按照一定的规则添加新消息；另一些进程则可以从消息队列中读走消息。

消息队列分两种：
POSIX消息队列以及系统V消息队列 系统V消息队列目前被大量使用

Linux用宏MSGMAX和MSGMNB来限制一条消息的最大长度和一个队列的最大长度。

二、在Linux中使用消息队列
Linux提供了一系列消息队列的函数接口来让我们方便地使用它来实现进程间的通信。它的用法与其他两个System V PIC机制，即信号量和共享内存相似。

消息队列的内核持续性要求每个消息队列都在系统范围内对应唯一的键值，所以，要获得一个消息队列的描述符，必须提供该消息队列的键值。

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>key_t ftok(char *pathname, char proj);

功能：返回文件名对应的键值。
pathname:文件名
proj:项目名（不为0即可）

1、msgget函数
该函数用来创建和访问一个消息队列。它的原型为：

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>int msgget(key_t, key, int msgflg);  

key: 键值，由ftok获得
msgflg:标志位
返回值：与键值key相对应的消息队列的描述符。

msgflg取值：
IPC_CREAT
创建新的消息队列
IPC_EXCL
与IPC_CREAT一同使用，表示如果要创建的消息队列已经存在，则返回错误。
IPC_NOWAIT
读写消息队列要求无法得到满足时，不阻塞。

在以下两种情况下，将创建一个新的消息队列：
如果没有与键值key相对应的消息队列，并且msgflg中包含了IPC_CREAT标志位。
key参数为IPC_PRIVATE

2、msgsnd函数
该函数用来把消息添加到消息队列中。它的原型为：

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>int msgsnd(int msqid, struct msgbuf * msgp, int msgsz, int msgflg)

功能：向消息队列中发送一条消息
msqid:消息队列描述符
msgp:消息队列指针，指向存放消息的结构
msgsz:消息数据长度
msgflg:发送标志，有意义的msgflg标志为IPC_NOWAIT，指明在消息队列没有足够空间容纳要发送的消息时，msgsnd是否等待
如果调用成功，消息数据的一分副本将被放到消息队列中，并返回0，失败时返回-1.

消息格式：

struct msgbuf{     long mtype;     // 消息类型 > 0     char mtext[1];  // 消息数据的首地址  }

3、msgrcv函数
该函数用来从一个消息队列获取消息，它的原型为：

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>int msgrcv(int msqid, struct msgbuf* msgp, int msgsz, long msgtp, int msgflg)

功能：从msqid代表的消息队列中读取一个msgtyp类型的消息，并把消息存储在msgp指向的msgbuf结构中。在成功的读取了一条消息以后，队列中的这条消息将被删除。

msgtype可以实现一种简单的接收优先级。如果msgtype为0，就获取队列中的第一个消息。如果它的值大于零，将获取具有相同消息类型的第一个信息。如果它小于零，就获取类型等于或小于msgtype的绝对值的第一个消息。

调用成功时，该函数返回放到接收缓存区中的字节数，消息被复制到由msg_ptr指向的用户分配的缓存区中，然后删除消息队列中的对应消息。失败时返回-1.

4、msgctl函数
该函数用来控制消息队列，它与共享内存的shmctl函数相似，它的原型为：

int msgctl(int msgid, int command, struct msgid_ds *buf);

command是将要采取的动作，它可以取3个值，
IPC_STAT：把msgid_ds结构中的数据设置为消息队列的当前关联值，即用消息队列的当前关联值覆盖msgid_ds的值。
IPC_SET：如果进程有足够的权限，就把消息列队的当前关联值设置为msgid_ds结构中给出的值
IPC_RMID：删除消息队列

buf是指向msgid_ds结构的指针，它指向消息队列模式和访问权限的结构。msgid_ds结构至少包括以下成员：

struct msgid_ds  {      uid_t shm_perm.uid;      uid_t shm_perm.gid;      mode_t shm_perm.mode;  };  

成功时返回0，失败时返回-1.

三、使用消息队列进行进程间通信
马不停蹄，介绍完消息队列的定义和可使用的接口之后，我们来看看它是怎么让进程进行通信的。由于可以让不相关的进程进行行通信，所以我们在这里将会编写两个程序，msgreceive和msgsned来表示接收和发送信息。根据正常的情况，我们允许两个程序都可以创建消息，但只有接收者在接收完最后一个消息之后，它才把它删除。
发送：

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>#include <string.h>struct msgbuf {     long mtype;     /* message type, must be > 0 */     char mtext[256];  /* message data */};int main(){    // 创建消息队列    int msgid = msgget((key_t)1234, 0666|IPC_CREAT);    if (msgid == -1)    {        perror ("msgget");        return -1;    }    struct msgbuf  msg;    msg.mtype = 2;    strcpy (msg.mtext, "hello");    int ret = msgsnd(msgid, &msg, 256, IPC_NOWAIT);    if (ret == -1)    {        perror ("nsgsnd");        return -1;    }    return 0;}

接收：

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>#include <string.h>struct msgbuf {     long mtype;     /* message type, must be > 0 */     char mtext[256];  /* message data */};int main(){    // 创建消息队列    int msgid = msgget((key_t)1234, 0666|IPC_CREAT);    if (msgid == -1)    {        perror ("msgget");        return -1;    }    struct msgbuf  msg;    int ret = msgrcv(msgid, &msg, 256, 2, IPC_NOWAIT);    if (ret == -1)    {        perror ("msgrcv");        return -1;    }    printf ("%s\n", msg.mtext);    return 0;}