進(jìn)程間通信之：消息隊列
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顧名思義，消息隊列就是一些消息的列表。用戶可以從消息隊列中添加消息和讀取消息等。從這點(diǎn)上看，消息隊列具有一定的FIFO特性，但是它可以實(shí)現(xiàn)消息的隨機(jī)查詢，比FIFO具有更大的優(yōu)勢。同時，這些消息又是存在于內(nèi)核中的，由“隊列ID”來標(biāo)識。
8.6.2消息隊列的應(yīng)用1．函數(shù)說明消息隊列的實(shí)現(xiàn)包括創(chuàng)建或打開消息隊列、添加消息、讀取消息和控制消息隊列這4種操作。其中創(chuàng)建或打開消息隊列使用的函數(shù)是msgget()，這里創(chuàng)建的消息隊列的數(shù)量會受到系統(tǒng)消息隊列數(shù)量的限制；添加消息使用的函數(shù)是msgsnd()函數(shù)，它把消息添加到已打開的消息隊列末尾；讀取消息使用的函數(shù)是msgrcv()，它把消息從消息隊列中取走，與FIFO不同的是，這里可以指定取走某一條消息；最后控制消息隊列使用的函數(shù)是msgctl()，它可以完成多項功能。
2．函數(shù)格式表8.23列舉了msgget()函數(shù)的語法要點(diǎn)。
表8.23 msgget()函數(shù)語法要點(diǎn)
所需頭文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
函數(shù)原型
intmsgget(key_tkey,intmsgflg)
函數(shù)傳入值
key：消息隊列的鍵值，多個進(jìn)程可以通過它訪問同一個消息隊列，其中有個特殊值IPC_PRIVATE。它用于創(chuàng)建當(dāng)前進(jìn)程的私有消息隊列
msgflg：權(quán)限標(biāo)志位
函數(shù)返回值
成功：消息隊列ID
出錯：-1
表8.24列舉了msgsnd()函數(shù)的語法要點(diǎn)。
表8.24 msgsnd()函數(shù)語法要點(diǎn)
所需頭文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
函數(shù)原型
intmsgsnd(intmsqid,constvoid*msgp,size_tmsgsz,intmsgflg)
函數(shù)傳入值
msqid：消息隊列的隊列ID
msgp：指向消息結(jié)構(gòu)的指針。該消息結(jié)構(gòu)msgbuf通常為：
structmsgbuf
{
longmtype;/*消息類型，該結(jié)構(gòu)必須從這個域開始*/
charmtext[1];/*消息正文*/
}
msgsz：消息正文的字節(jié)數(shù)（不包括消息類型指針變量）
msgflg：
IPC_NOWAIT若消息無法立即發(fā)送（比如：當(dāng)前消息隊列已滿），函數(shù)會立即返回
0：msgsnd調(diào)阻塞直到發(fā)送成功為止
函數(shù)返回值
成功：0
出錯：-1
表8.25列舉了msgrcv()函數(shù)的語法要點(diǎn)。
表8.25 msgrcv()函數(shù)語法要點(diǎn)
所需頭文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
函數(shù)原型
intmsgrcv(intmsgid,void*msgp,size_tmsgsz,longintmsgtyp,intmsgflg)
函數(shù)傳入值
msqid：消息隊列的隊列ID
msgp：消息緩沖區(qū),同于msgsnd()函數(shù)的msgp
msgsz：消息正文的字節(jié)數(shù)（不包括消息類型指針變量）
msgtyp：
0：接收消息隊列中第一個消息
大于0：接收消息隊列中第一個類型為msgtyp的消息
小于0：接收消息隊列中第一個類型值不小于msgtyp絕對值且類型值又最小的消息
函數(shù)傳入值
msgflg：
MSG_NOERROR：若返回的消息比msgsz字節(jié)多，則消息就會截短到msgsz字節(jié)，且不通知消息發(fā)送進(jìn)程
IPC_NOWAIT若在消息隊列中并沒有相應(yīng)類型的消息可以接收，則函數(shù)立即返回
0：msgsnd()調(diào)用阻塞直到接收一條相應(yīng)類型的消息為止
函數(shù)返回值
成功：0
出錯：-1
表8.26列舉了msgctl()函數(shù)的語法要點(diǎn)。
表8.26 msgctl()函數(shù)語法要點(diǎn)
所需頭文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
函數(shù)原型
intmsgctl(intmsgqid,intcmd,structmsqid_ds*buf)
函數(shù)傳入值
msqid：消息隊列的隊列ID
cmd：
命令參數(shù)
IPC_STAT：讀取消息隊列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)msqid_ds，并將其存儲在buf指定的地址中
IPC_SET：設(shè)置消息隊列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)msqid_ds中的ipc_perm域（IPC操作權(quán)限描述結(jié)構(gòu)）值。這個值取自buf參數(shù)
IPC_RMID：從系統(tǒng)內(nèi)核中刪除消息隊列
buf：描述消息隊列的msgqid_ds結(jié)構(gòu)類型變量
函數(shù)返回值
成功：0
出錯：-1
3．使用實(shí)例這個實(shí)例體現(xiàn)了如何使用消息隊列進(jìn)行兩個進(jìn)程（發(fā)送端和接收端）之間的通信，包括消息隊列的創(chuàng)建、消息發(fā)送與讀取、消息隊列的撤消和刪除等多種操作。
消息發(fā)送端進(jìn)程和消息接收端進(jìn)程之間不需要額外實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的同步。在該實(shí)例中，發(fā)送端發(fā)送的消息類型設(shè)置為該進(jìn)程的進(jìn)程號（可以取其他值），因此接收端根據(jù)消息類型確定消息發(fā)送者的進(jìn)程號。注意這里使用了函數(shù)fotk()，它可以根據(jù)不同的路徑和關(guān)鍵字產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的key。以下是消息隊列發(fā)送端的代碼：
/*msgsnd.c*/
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/msg.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#defineBUFFER_SIZE512
structmessage
{
longmsg_type;
charmsg_text[BUFFER_SIZE];
};
intmain()
{
intqid;
key_tkey;
structmessagemsg;
/*根據(jù)不同的路徑和關(guān)鍵字產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的key*/
if((key=ftok(".",'a'))==-1)
{
perror("ftok");
exit(1);
}
/*創(chuàng)建消息隊列*/
if((qid=msgget(key,IPC_CREAT|0666))==-1)
{
perror("msgget");
exit(1);
}
printf("Openqueue%d\n",qid);
while(1)
{
printf("Entersomemessagetothequeue:");
if((fgets(msg.msg_text,BUFFER_SIZE,stdin))==NULL)
{
puts("nomessage");
exit(1);
}
msg.msg_type=getpid();
/*添加消息到消息隊列*/
if((msgsnd(qid,&msg,strlen(msg.msg_text),0))<0)
{
perror("messageposted");
exit(1);
}
if(strncmp(msg.msg_text,"quit",4)==0)
{
break;
}
}
exit(0);
}
以下是消息隊列接收端的代碼：
/*msgrcv.c*/
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/msg.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#defineBUFFER_SIZE512
structmessage
{
longmsg_type;
charmsg_text[BUFFER_SIZE];
};
intmain()
{
intqid;
key_tkey;
structmessagemsg;
/*根據(jù)不同的路徑和關(guān)鍵字產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的key*/
if((key=ftok(".",'a'))==-1)
{
perror("ftok");
exit(1);
}
/*創(chuàng)建消息隊列*/
if((qid=msgget(key,IPC_CREAT|0666))==-1)
{
perror("msgget");
exit(1);
}
printf("Openqueue%d\n",qid);
do
{
/*讀取消息隊列*/
memset(msg.msg_text,0,BUFFER_SIZE);
if(msgrcv(qid,(void*)&msg,BUFFER_SIZE,0,0)<0)
{
perror("msgrcv");
exit(1);
}
printf("Themessagefromprocess%d:%s",msg.msg_type,msg.msg_text);
}while(strncmp(msg.msg_text,"quit",4));
/*從系統(tǒng)內(nèi)核中移走消息隊列*/
if((msgctl(qid,IPC_RMID,NULL))<0)
{
perror("msgctl");
exit(1);
}
exit(0);
}
以下是程序的運(yùn)行結(jié)果。輸入“quit”則兩個進(jìn)程都將結(jié)束。
$./msgsnd
Openqueue327680
Entersomemessagetothequeue:firstmessage
Entersomemessagetothequeue:secondmessage
Entersomemessagetothequeue:quit
$./msgrcv
Openqueue327680
Themessagefromprocess6072:firstmessage
Themessagefromprocess6072:secondmessage
Themessagefromprocess6072:quit
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