进程间通信之：消息队列

8.6  消息队列

8.6.1  消息队列概述

顾名思义，消息队列就是一些消息的列表。用户可以从消息队列中添加消息和读取消息等。从这点上看，消息队列具有一定的FIFO特性，但是它可以实现消息的随机查询，比FIFO具有更大的优势。同时，这些消息又是存在于内核中的，由“队列ID”来标识。

8.6.2  消息队列的应用

1．函数说明

消息队列的实现包括创建或打开消息队列、添加消息、读取消息和控制消息队列这4种操作。其中创建或打开消息队列使用的函数是msgget()，这里创建的消息队列的数量会受到系统消息队列数量的限制；添加消息使用的函数是msgsnd()函数，它把消息添加到已打开的消息队列末尾；读取消息使用的函数是msgrcv()，它把消息从消息队列中取走，与FIFO不同的是，这里可以指定取走某一条消息；最后控制消息队列使用的函数是msgctl()，它可以完成多项功能。

2．函数格式

表8.23列举了msgget()函数的语法要点。

表8.23 msgget()函数语法要点

表8.24列举了msgsnd()函数的语法要点。

表8.24 msgsnd()函数语法要点

表8.25列举了msgrcv()函数的语法要点。

表8.25 msgrcv()函数语法要点

表8.26列举了msgctl()函数的语法要点。

表8.26 msgctl()函数语法要点

3．使用实例

这个实例体现了如何使用消息队列进行两个进程（发送端和接收端）之间的通信，包括消息队列的创建、消息发送与读取、消息队列的撤消和删除等多种操作。

消息发送端进程和消息接收端进程之间不需要额外实现进程之间的同步。在该实例中，发送端发送的消息类型设置为该进程的进程号（可以取其他值），因此接收端根据消息类型确定消息发送者的进程号。注意这里使用了函数fotk()，它可以根据不同的路径和关键字产生标准的key。以下是消息队列发送端的代码：

/* 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>

#define  BUFFER_SIZE        512

struct message

{

     long msg_type;

     char msg_text[BUFFER_SIZE];

};

int main()

{

     int qid;

     key_t key;

     struct message msg;

     /*根据不同的路径和关键字产生标准的key*/

     if ((key = ftok(".", 'a')) == -1)

     {

        perror("ftok");

        exit(1);

     }

     /*创建消息队列*/

     if ((qid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) == -1)

     {

        perror("msgget");

        exit(1);

     }

     printf("Open queue %d\n",qid);

     while(1)

     {

        printf("Enter some message to the queue:");

        if ((fgets(msg.msg_text, BUFFER_SIZE, stdin)) == NULL)

        {

            puts("no message");

            exit(1);

        }

        msg.msg_type = getpid();

        /*添加消息到消息队列*/

        if ((msgsnd(qid, &msg, strlen(msg.msg_text), 0)) < 0)

        {

            perror("message posted");

            exit(1);

        }

        if (strncmp(msg.msg_text, "quit", 4) == 0)

        {

            break;

        }

     }

     exit(0);

}

以下是消息队列接收端的代码：

/* 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>

#define  BUFFER_SIZE        512

struct message

{

     long msg_type;

     char msg_text[BUFFER_SIZE];

};

int main()

{

     int qid;

     key_t key;

     struct message msg;

     /*根据不同的路径和关键字产生标准的key*/

     if ((key = ftok(".", 'a')) == -1)

     {

        perror("ftok");

        exit(1);

     }

     /*创建消息队列*/

     if ((qid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) == -1)

     {

        perror("msgget");

        exit(1);

     }

     printf("Open queue %d\n", qid);

     do

     {

        /*读取消息队列*/

        memset(msg.msg_text, 0, BUFFER_SIZE);

        if (msgrcv(qid, (void*)&msg, BUFFER_SIZE, 0, 0) < 0)

        {

            perror("msgrcv");

            exit(1);

        }

        printf("The message from process %d : %s", msg.msg_type, msg.msg_text);        

     } while(strncmp(msg.msg_text, "quit", 4));

     /*从系统内核中移走消息队列 */

     if ((msgctl(qid, IPC_RMID, NULL)) < 0)

     {

        perror("msgctl");

        exit(1);

     }

     exit(0);

}

以下是程序的运行结果。输入“quit”则两个进程都将结束。

$ ./msgsnd   

Open queue 327680

Enter some message to the queue:first message

Enter some message to the queue:second message

Enter some message to the queue:quit

$ ./msgrcv

Open queue 327680

The message from process 6072 : first message

The message from process 6072 : second message

The message from process 6072 : quit