进程学习：进程间通信（system v IPC）1.消息队列

消息队列与管道的异同点：

消息队列与管道的相同点：

1.都是利用内核的1G空间来通信（如图）；

消息队列与管道的不同点：

1.管道的数据读取是严格按照先进先出；

2.消息队列的数据读取可以按照数据类型进行读取；

消息队列函数

一、int msgget(key_t key, int msgflg);

1.功能：创建或打开一个消息队列

2.参数：

key：两种方式：1-由ftok函数获得；2-直接填写IPC_PRIVATE（此时系统会分配一个唯一的key值）

msgflg：打开的方式    

         IPC_CREAT：没有消息队列的话，创建一个新的消息队列，如果已有有相同msgid的消息队列，则返回已有消息队列的msgid；

         IPC_EXCL：不可单独使用。与IPC_CREAT结合使用时（IPC_CREAT|IPC_EXCL），如果已有相同msgid的消息队列存在，则返回一个EEXIST错误，因为已存在；

         读写权限：与文件权限一样。（IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0664）

3.返回值：

          成功：返回相应的msgid值；

          错误：返回-1；

二、int msgsnd(int msgid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

1.功能：向值为msgid的消息队列发送一个消息

2.参数：

          msgid：目标消息队列的msgid值

          msgq：要发送消息的结构体地址

          msgsz：要发送的消息大小，结构体总大小减去消息类型大小 sizeof(struct msgbuf) - sizeof(long)

          msgflg：以阻塞（0）或者非阻塞（IPC_NOWAIT）的模式发送

3.返回值：

          成功：返回   0

          失败：返回   -1

要发送消息的结构体模板struct msgbuf{    long msgtype;  //大于0    消息正文，可以自定义类型}

三、int msgrcv(int msgid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

1.功能：从消息队列读取一条消息

2.参数：

           msgid：同msgsnd();

           msgp：要存放接收到消息的结构体地址

           msgsz：要接收正文的长度sizeof(struct msgbuf) - sizeof(long)

           msgtyp：接收消息的类型，区别于管道的这个关键点。

                          msgtyp  =  0：按先进先出逐个读取数据，与管道无异；

                          msgtyp  >  0：表示要接收类型为msgtyp的消息；

                          msgtyp  <  0：表示要接收类型为 [ 小于（msgtyp的绝对值中）] 最小的类型的消息

3.返回值：

                 成功：返回  0

                 失败：返回  -1

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

1.功能：控制消息队列

2.参数：

             msqid：消息队列msgid号；

             cmd：控制命令  IPC_STAT  /   IPC_SET  /  IPC_RMID

                       IPC_STAT：获取消息队列的属性，并放在第三个参数（struct msqid_ds *buf）内；

                       IPC_SET：设置消息队列的属性，要设置的属性放在第三个参数；

                       IPC_RMID：删除消息队列，此时第三个参数为NULL；

3.返回值：

              成功：返回  0

              失败：返回  -1

代码实例

        下面咱们来写几个具体代码验证一下消息队列的特点；

第一个代码：从一个 terminal 输入，从另一个 terminal 读取并打印：（半双工通信方式）

/*在终端输入消息*/#include "msg.h"int main(int argc, const char *argv[]){key_t key;struct msgbuf sendbuf;    //声明要发送的消息变量size_t sndsz = sizeof(sendbuf) - sizeof(long);    //计算要发送的消息的大小，用作发送函数msgsnd的第3个参数int msgid;        //生成key值if( (key = ftok(".", 1)) < 0){perror("ftok error");exit(1);}printf("key = %#0x\n", key);    //打印key值，用十六进制打印if( (msgid = msgget(key, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664)) < 0){if(errno == EEXIST)    //如果错误值是EEXIST，意思就是这个消息队列已经存在的话，就执行下面的代码{msgid = msgget(key, 0664);    //不创建，只打开消息id为msgid的消息队列printf("messageid %d -- key %#0x is exist\n", msgid, key);}else {perror("msgget error");exit(1);}}else{printf("msgid: %d -- key: %#0x\n is created\n", msgid, key);}system("ipcs -q");sendbuf.msgtype = 1;    //给这个sendbuf变量定义一个类型，用于接收方选择性接收while(fgets(sendbuf.buf, N, stdin) != NULL){msgsnd(msgid, &sendbuf, sndsz, 0);system("ipcs -q");if(strncmp(sendbuf.buf, "quit", 4) == 0){break;}}return 0;}

/*从终端读取并打印消息*/#include "msg.h"int main(int argc, const char *argv[]){key_t key;int msgid;struct msgbuf rcvbuf;size_t rcvsz = sizeof(rcvbuf) - sizeof(long);ssize_t rcvnum;char sysbuf[N];if( (key = ftok(".", 1)) < 0){perror("ftok error");exit(1);}printf("key = %#0x\n", key);if( (msgid = msgget(key, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664)) < 0){if(errno == EEXIST){msgid = msgget(key, 0664);printf("messageid %d -- key %#0x is exist\n", msgid, key);}else{perror("msgget error");exit(1);}}else{printf("msgid: %d -- key: %#0x\n is created\n", msgid, key);}rcvbuf.msgtype = 1;        //注意msgrcv的第4个参数是要接收的消息的类型，如果是0的话，就是按先进先出的方式接收，此时和管道一样；while( (rcvnum = msgrcv(msgid, &rcvbuf, rcvsz, 0, 0)) > 0){if(strncmp(rcvbuf.buf, "quit", 4) == 0){break;sprintf(sysbuf, "ipcrm -q %d", msgid);system(sysbuf);system("ipcs -q");}system("ipcs -q");fputs(rcvbuf.buf, stdout);}return 0;}

Makefile：利用了 Makefile 的隐晦规则以及伪目标；

.PHONY:allcleanall:write readwrite:read:clean:-rm write read

第二个代码：建立两个 terminal ，并且每个 terminal 均可以向对方发生消息，同时接收对方发送过来的消息（全双工通信模式）

注意发送和接收方的消息类型，这里容易出错的。

#include "msg.h"int main(int argc, const char *argv[]){key_t key;int msgid, pid;struct msgbuf sendbuf;size_t sndsz = sizeof(sendbuf) - sizeof(long);struct msgbuf recvbuf;size_t rcvsz = sizeof(recvbuf) - sizeof(long);if( (key = ftok(".", 1)) < 0){perror("ftok error");exit(1);}if( (msgid = msgget(key, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664)) < 0){if(errno == EEXIST){msgid = msgget(key, 0664);printf("key:%#0x msgid:%d --message queue is exist\n", key, msgid);}else{perror("msgget error");kill(getpid(), SIGKILL);}}if( (pid = fork()) < 0){perror("fork error");exit(1);}else if(pid == 0){sendbuf.msgtype = 2;while(fgets(sendbuf.buf, N, stdin) != NULL){msgsnd(msgid, &sendbuf, sndsz, 0);if(strncmp(sendbuf.buf, "quit", 4) == 0){kill(pid, SIGKILL);exit(5);}}raise(SIGKILL);}else if(pid > 0){int status, out_pid;recvbuf.msgtype = 2;while(msgrcv(msgid, &recvbuf, rcvsz, 1, 0) > 0){if(strncmp(recvbuf.buf, "quit", 4) == 0){exit(5);}fputs(recvbuf.buf, stdout);}while(1){out_pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG);}if(WIFEXITED(status)){printf("over_process, pid = %d, exitnum = %d\n", out_pid,WEXITSTATUS(status));}}return 0;}

#include "msg.h"int main(int argc, const char *argv[]){key_t key;int msgid, pid;struct msgbuf sendbuf;size_t sndsz = sizeof(sendbuf) - sizeof(long);struct msgbuf recvbuf;size_t rcvsz = sizeof(recvbuf) - sizeof(long);if( (key = ftok(".", 1)) < 0){perror("ftok error");exit(1);}if( (msgid = msgget(key, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664)) < 0){if(errno == EEXIST){msgid = msgget(key, 0664);printf("key:%#0x msgid:%d --message queue is exist\n", key, msgid);}else{perror("msgget error");kill(getpid(), SIGKILL);}}if( (pid = fork()) < 0){perror("fork error");exit(1);}else if(pid == 0){sendbuf.msgtype = 1;while(fgets(sendbuf.buf, N, stdin) != NULL){msgsnd(msgid, &sendbuf, sndsz, 0);if(strncmp(sendbuf.buf, "quit", 4) == 0){kill(pid, SIGKILL);exit(5);}}raise(SIGKILL);}else if(pid > 0){int status, out_pid;recvbuf.msgtype = 1;while(msgrcv(msgid, &recvbuf, rcvsz, 2, 0) > 0){if(strncmp(recvbuf.buf, "quit", 4) == 0){exit(5);}fputs(recvbuf.buf, stdout);}while(1){out_pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG);}if(WIFEXITED(status)){printf("over_process, pid = %d, exitnum = %d\n", out_pid,WEXITSTATUS(status));}}return 0;}