进程间通信——消息队列

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前言

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进程间需要进程通信进行数据传输和资源共享，另外一个进程在很多时候需要向另外的一个进程通知事件，有时候进程之间存在关系，需要去控制另外的一个进程，所以进程通信是很需要的。

进程间通信的第一种就是消息队列

什么是消息队列

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消息队列是消息的链表，存放在内核当中，由消息队列标识符标识，消息队列提供一种进程之间数据块传送的方法，每个数据块都被认为是一种类型。每个进程都有一个与之相关联的消息队列，其功能就类似于一个信箱

注意

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因为管道是随进程的，进程结束管道生命周期也就结束，而对于消息队列来说，是随操作系统的，就算进程突出，不去手动的释放消息队列，消息队列依然是存在的。
我们可以使用ipcs -q进行查看操作系统的消息队列，使用ipcrm -q msgid进行销毁消息队列。

消息队列的创建

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使用msgget函数，我们可以创建或者访问一个消息队列，
在创建消息队列之前我们依然要用ftok得到一个key标识符。

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

这里的pathname是路径，proj_id用来指定数字，为生成唯一的key提供。该函数把从pathname导出的信息与id的低序8位组合成⼀个整数IPC键。

然后创建队列。

int msgget(key_t key, int msgflg);

msgflg使用IPC_CREATE和IPC_EXCL进行创建消息队列，当msgflg使用IPC_CREATE和0的时候，这个时候使用消息队列。

函数返回值返回一个msgid，失败返回-1。

发送消息和接受消息

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使用消息队列当然涉及到发送消息和接受消息，msgsnd函数和msgrcv函数提供了这两个功能，

首先来看msgsnd函数

       int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

在这里我们需要关注第二个参数，第二个参数是指向一个结构体的一个指针，这个结构体叫做 struct msgbuf

 struct msgbuf {               long mtype;       /* message type, must be > 0 */               char mtext[用户指定大小];    /* message data */           };

这个结构体第一个变量是消息的类型，第二个是存放消息的数组。
这个结构体早sys/msg.h当中已经有定义，所以我们可以直接拿来用就行。

然后看msgsnd的后面两个参数：
msgsz是注意是消息的长度，而不是整个结构体的长度，也就是说msg_sz是不包括长整型消息类型成员变量的长度,是指第二个参数制作指向的消息长度。

msgflg，用来指明在没有数据的情况下所需要做的操作，这个操作我们经常使用IPC_NOWAIT，这样当消息队列满了的时候，再向消息队列中发送消息，不会发生阻塞现象。

当调用成功，这个时候消息数据将被拷贝放入到消息队列中
接收消息：

       ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,                      int msgflg);

msgrcv函数第二个参数，同样是指向消息队列结构体的指针，第三个参数和第四个也和上述是一样的。

当调用成功的时候，返回消息队列接受缓存当中的字节数，消息复制到用户缓冲区，然后删除消息队列当中的对应的信息。

控制消息队列

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控制消息队列需要使用的函数是msgctl函数，

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

这个函数中的cmd参数提供需要的操作，例如使用IPCRMID就可以进行删除消息队列。

示例：

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我们使用服务器进程进行创建消息队列，然后使用客户进程进行send数据，服务进程接收数据。

comm.h

#ifndef __COMM_H__#define __COMM_H__#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/types.h>#include<string.h>#include<time.h>#define _MSG_SIZE_ 1024#define FILEPATH "."#define PROJID 0#define PERM 0666#define SERVER_TYPE 1#define CLIENT_TYPE 2#define MYSIZE 128struct msgbuf{    long mtype;    char mtext[MYSIZE];};static int commmsg(int msgflg);int createmsg();int sendmsg(int msgid,long type,const char * msg);int getmsg();int recvmsg(int msgid,int type,char out[]);int destorymsg(int msgid);#endif //!__COMM_H__

comm.c

#include"comm.h"static int commmsg(int msgflg){    key_t key=ftok(FILEPATH,PROJID);    if(key<0)    {       perror("ftok");        return -1;    }    int msqid=msgget(key,msgflg);    if(msqid<0)    {        perror("msgget");        return -2;    }    return msqid;}int createmsg(){    return commmsg(IPC_CREAT|IPC_EXCL|PERM);   }int getmsg(){    return commmsg(0);}int sendmsg(int msgid,long type,const char *msg){    struct msgbuf buf;    buf.mtype=type;    strcpy(buf.mtext,msg);    int id=msgsnd(msgid,&buf,sizeof(buf.mtext),0);    if(id<0)    {        perror("msgsnd");        return -1;    }    return 0;}int recvmsg(int msgid,int type,char out[]){    struct msgbuf buf;    int size=msgrcv(msgid,&buf,sizeof(buf.mtext),type,0);    if(size>0)    {        //buf.mtext[size]='\0';        strncpy(out,buf.mtext,size);        return 0;    }    perror("msgrcv");    return -1;}int destorymsg(int msgid){    if(msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL)<0)    {        perror("msgctl");        return -1;    }    return 0;}

client.c

#include"comm.h"int main(){    int msqid=getmsg();    char buf[MYSIZE];    char out[2*MYSIZE];    while(1){        printf("please input:");        fflush(stdout);        ssize_t _s=read(0,buf,sizeof(buf)-1);        if(_s>0)        {            buf[_s]='\0';            sendmsg(msqid,CLIENT_TYPE,buf);        }        if(recvmsg(msqid,SERVER_TYPE,out)<0)        {            break;        }        printf("server echo :%s\n",out);    }    return 0;}

server.c

#include"comm.h"int main(){    int msqid=createmsg();    char buf[2*MYSIZE];    while(1){        if(recvmsg(msqid,CLIENT_TYPE,buf)<0)        {            break;        }        printf("client# %s\n",buf);        if(sendmsg(msqid,SERVER_TYPE,buf)<0)        {            break;           }    }    destorymsg(msqid);    return 0;}