消息队列MSG（多进程ipc）

系统管理员 2022-12-01 14:23 214阅读 0赞

### 进程间通讯（ipc）之消息队列： ###

> ##### 1.在任意进程间有选择性地进行通讯的方式 #####
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> ##### 2.发送数据时需要携带一定的消息标志 #####
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> ##### 3.消息队列创建后由于是存在于内核中由内核管理，使用过后需要人工删除以释放资源 #####
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> ##### 4.当一个发送方往消息队列中发送数据时，接收方一直还没接收，数据会一直在消息队列里等待接收方的出现 #####

[这是关于ipc的一些操作,点击跳转][ipc]  
  
  
![消息队列图解][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rha2FzaGk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

>  我们换个通俗点的说法：小红和小绿是同班同学，小绿喜欢小红，但是小红不喜欢小绿，很明显哪怕他们在一起了也是没有结果的，爱情是要双方互相喜欢的情况下才会有好的结果，于是在我们没有遇到生命中的那个人时我们就会等他/她的出现；消息队列就如爱情❤，如果他们的消息标识符不一致是不能进行通讯的，它会一直等待接收（或发送）它消息的进程出现

##### 相关函数原型： #####

//创建键值函数
    //函数头文件
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/ipc.h>
    
    //函数原型
    key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
    
    //函数介绍：
    /******************************************************** 函数作用：用于创建一个键值， 键值作用 ：用于进程间通讯（ipc）时的一个标识符 形参：pathname：路径名-->通过哪一个路径来获得键值 proj_id（ project identifier）：项目id：即我们指定给它一个8位（一个字节，最大256）的整数， 注：其实可以看成路径下的消息队名为给它的数 返回值： 成功：新生成且未被使用的键值 失败：-1 ********************************************************/
    
    //获取消息队列的id号，也可使用参数在不存在的情况下创建
    //函数头文件
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/msg.h>
    
    //函数原型
    int msgget(key_t key, int msgflg);
    
    //函数介绍：
    /******************************************************** 函数作用：用于获取一个消息队列的id号或者创建一个消息队列 形参：key：键值，通过使用ftok函数创建返回的一个键值 msgflg：所对应的操作： IPC_CREAT ：键值key所对应的消息队列不存在则创建 （创建时需要给它一个权限使用方法类似于open函数，在后面使用位或或上操作权限） O_EXCL:键值key对应的消息队列存在则报错 注：当键值key被指定为IPC_PRIVATE时，系统自动分配一个键值来对应消息队列 返回值： 成功：返回消息队列的标识符 失败：-1 ********************************************************/

###### 测试代码： ######

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/msg.h>
    #include <sys/types.h>
    
    int main(int argc,char **argv)
    { 
    	//合成键值,在当前目录下合成键值
    	key_t key = ftok(".",1);
    	if(key == -1)
    	{ 
    		perror("ftok failed");
    		return -1;
    	}
    
    	//创建消息队列,返回一个msgid
    	int msgid = msgget(key,IPC_CREAT | 0666);
    	if(msgid == -1)
    	{ 
    		perror("msgget failed");
    		return -1;
    	}
    
    	return 0;
    }

##### （1）当路径与pro\_t值都一样时，返回的是同一个值（即合成的键值是同一个数） #####

##### （2）合成键值其实有点类似于创建一个文件的（但本质不一样），我们指定一个路径加上我们自定义的一个数字(类似我们指定一个路径下创建一个名字为什么的文件) #####

#### 关于消息队列用于通讯的函数 ####

//消息队列用于发送和接收的函数
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/msg.h>
    
    int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
    
    ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,
                          int msgflg);
    
    
    /******************************************************** 函数作用： 形参：msqid：通过msgget函数获取到的消息队列id号 msgp：一个自己定义的消息队列结构体的地址 这个结构体一般形式有： struct msgbuf { long mtype; //消息的标识符，且必须大于0 char mtext[1]; //消息正文，数组大小由自己定义 }; 注：结构体第一个元素必须为long类型的标识符！！！ msgsz：发送数据的正文的大小，取决于消息队列结构体中mtext数组的大小 msgtyp：消息队列接收函数中用于选择接收的数据的消息标识符 msgflg：参数有 0 ：阻塞写入或读取数据 IPC_NOWAIT：往消息队列或写入或读取数据时不阻塞等待 MSG_NOERROR:消息长度超出 msgsz时截断信息且不报错 返回值： msgsnd： 成功： 0 失败：-1 msgrcv： 成功：读取到的字节数 失败：-1 ********************************************************/
    
    
    //获取或设置删除消息队列函数
    //函数头文件
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/msg.h>
    
    //函数原型
    int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
    
    /******************************************************** 函数作用：获取消息队列属性，设置消息队列属性或删除消息队列 形参：msqid：通过msgget函数获取到的消息队列id号 cmd：IPC_STAT:获取消息队列的属性，储存到struct msqid_ds *buf中 IPC_SET：把消息队列的属性设置为struct msqid_ds *buf中的属性 IPC_RMID：删除消息队列 IPC_INFO：获取当前系统消息队列的限制值信息 MSG_INFO：获取当前系统消息队列的相关资源消耗情况 buf：一个struct msqid_ds类型的变量的地址，这个结构体的成员有： struct msqid_ds { struct ipc_perm msg_perm; //消息队列的所有权和权限 time_t msg_stime; //消息队列最后一次发送信息的时间 time_t msg_rtime; // 最后一次一次接收信息的时间 time_t msg_ctime; // 最后一次更改消息队列状态时间 unsigned long __msg_cbytes; //当前消息队列的数据大小 msgqnum_t msg_qnum; //当前消息队列的消息个数 msglen_t msg_qbytes; //消息队列最大的数据大小 pid_t msg_lspid; //最后一次发送信息的进程id号 pid_t msg_lrpid; //最后一次接收信息的进程id号 }; 返回值： 成功： IPC_STAT:0 IPC_SET：0 IPC_RMID：0 IPC_INFO：内核中记录所有消息队列信息的数组的下标最大值 MSG_INFO：内核中记录所有消息队列信息的数组的下标最大值 失败：-1 ********************************************************/

#### 测试代码： ####

发送端:

/* 消息队列发送 */
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/msg.h>
    #include <sys/types.h>
    
    //设计消息队列结构体，数组大小为30
    struct msgdata
    { 
    	long type;
    	char data[30];
    };
    
    
    int main()
    { 
    	//申请一个消息队列结构体变量
    	struct msgdata msg_sed;
    	//清空一下结构体变量
    	bzero(&msg_sed,sizeof(msg_sed));
    
    	//产生键值,第二个值可以为随机值，只要前面创建其他队列没有使用过
    	key_t key = ftok(".",1);
    	if(key == -1)
    	{ 
    		//创建失败直接退出
    		perror("ftok failed");
    		return -1;
    	}
    	
    	//创建消息队列给0666权限,返回一个msgid
    	int msgid = msgget(key,IPC_CREAT | 0666);
    	if(msgid == -1)
    	{ 
    		//创建失败直接退出
    		perror("msgget failed");
    		return -1;
    	}
    
    	//不断发送数据
    	while(1)
    	{ 
    		//每次发送前清空一下结构体里的内容
    		bzero(&msg_sed,sizeof(msg_sed));
    
    		printf("请输入需要发送的数据：");
    		//发送类型为1
    		msg_sed.type = 1;
    		fgets(msg_sed.data,30,stdin);
    
    		//打印一下字符串长度和内容
    		//printf("%ld\n",strlen(msg_sed.data) );
    		//printf("%s\n",msg_sed.data );
    		//往消息队列发送数据
    		msgsnd(msgid,&msg_sed,strlen(msg_sed.data),0);
    	}
    	
    	//删除消息队列
    	msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);
    
    	return 0;
    }

接收端:

/* 消息队列接收 */
    
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/msg.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <unistd.h>
    
    //设计消息队列结构体
    struct msgdata
    { 
    	long type;
    	char data[30];
    };
    
    
    int main()
    { 
    	//申请一个消息队列结构体变量
    	struct msgdata msg_rcv;
    	//
    	key_t key = ftok("./",1);
    	if(key == -1)
    	{ 
    		perror("ftok failed");
    		return -1;
    	}
    	
    	//获取消息队列id号，如果不存在则创建
    	int msgid = msgget(key,IPC_CREAT | 0666);
    	if(msgid == -1)
    	{ 
    		perror("msgget failed");
    		return -1;
    	}
    
    	//接收数据
    	while(1)
    	{ 
    		//每次清空一下结构体变量里的内容
    		bzero(&msg_rcv,sizeof(msg_rcv));
    		
    		//msgrcv(msgid,&msg_rcv,30,1,0);
    		//从消息队列读取数据，并判断是否读取成功
    		int ret = msgrcv(msgid, &msg_rcv, 30 ,1, 0);
    		if(ret == -1)
    		{ 
    			perror("error");
    		}
    		printf("接收到的数据%s", msg_rcv.data);
    
    	}
    	
    	//删除消息队列
    	msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);
    
    	return 0;
    }

###### 运行结果 ######

![在这里插入图片描述][20200830114110288.png_pic_center]

#### 总结： ####

###### （1）管道与消息队列都是由内核来管理的进程间通讯机制 ######

###### （2）消息队列类似于管道却又比管道更加人性化，管道的读端只要是管道里有消息都会将其读走，而消息队列是有选择性地去读取数据，只要不是它想要地都不会读走 ######

###### （3）当消息队列的写端往消息队列写入数据时，读端还没打开，数据会一直在消息队列中等待它读端打开 ######

[ipc]: https://blog.csdn.net/takashi77/article/details/108304951
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rha2FzaGk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/949a8cfbd654498faeecb8333f338516.png
[20200830114110288.png_pic_center]: /images/20221123/19517f6a03244923b5e074beecd819ac.png