最近在Hi3515上調試Qt與DVR程序，發現他們之間使用消息隊列通信的，閒暇之余，就總結了一下消息隊列，呵呵，自認為通俗易懂，同時，在應用中也發現了消息隊列的強大之處。
關於線程的管理(互斥量和條件變量)見：Linux線程管理必備:解析互斥量與條件變量的詳解
一、消息隊列的特點
1.消息隊列是消息的鏈表,具有特定的格式,存放在內存中並由消息隊列標識符標識.
2.消息隊列允許一個或多個進程向它寫入與讀取消息.
3.管道和命名管道都是通信數據都是先進先出的原則。
4.消息隊列可以實現消息的隨機查詢,消息不一定要以先進先出的次序讀取,也可以按消息的類型讀取.比FIFO更有優勢。
目前主要有兩種類型的消息隊列：POSIX消息隊列以及系統V消息隊列，系統V消息隊列目前被大量使用。系統V消息隊列是隨內核持續的，只有在內核重起或者人工刪除時，該消息隊列才會被刪除。
二、相關函數
1. 獲得key值
key_t ftok(char *pathname, int projid)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
參數:
pathname：文件名（含路徑）,通常設置為當前目錄“.” 比如projid為'a',則為"./a"文件
projid：項目ID，必須為非0整數（0-255）.
2. 創建消息隊列
int msgget(key_t key, int msgflag)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
功能：
用於創建一個新的或打開一個已經存在的消息隊列，此消息隊列與key相對應。
參數：
key：函數ftok的返回值或IPC_PRIVATE。
msgflag：
IPC_CREAT:創建新的消息隊列。
IPC_EXCL:與IPC_CREAT一同使用，表示如果要創建的消息隊列已經存在，則返回錯誤。
IPC_NOWAIT:讀寫消息隊列要求無法滿足時，不阻塞。
返回值：
調用成功返回隊列標識符,否則返回-1.
在以下兩種情況下，將創建一個新的消息隊列：
1、如果沒有與鍵值key相對應的消息隊列，並且msgflag中包含了IPC_CREAT標志位。
2、key參數為IPC_PRIVATE。
3. 消息隊列屬性控制
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf)
功能:
對消息隊列進行各種控制操作,操作的動作由cmd控制。
參數:
msqid:消息隊列ID，消息隊列標識符，該值為msgget創建消息隊列的返回值。
cmd:
IPC_STAT:將msqid相關的數據結構中各個元素的當前值存入到由buf指向的結構中.
IPC_SET:將msqid相關的數據結構中的元素設置為由buf指向的結構中的對應值.
IPC_RMID:刪除由msqid指示的消息隊列,將它從系統中刪除並破壞相關數據結構.
buf:消息隊列緩沖區
struct msqid_ds {
struct ipc_perm msg_perm; /* Ownership and permissions*/
time_t msg_stime; /* Time of last msgsnd() */
time_t msg_rtime; /* Time of last msgrcv() */
time_t msg_ctime; /* Time of last change */
unsigned long __msg_cbytes; /* Current number of bytes in queue (non-standard) */
msgqnum_t msg_qnum; /* Current number of messages in queue */
msglen_t msg_qbytes; /* Maximum number of bytesallowed in queue */
pid_t msg_lspid; /* PID of last msgsnd() */
pid_t msg_lrpid; /* PID of last msgrcv() */
};
struct ipc_perm {
key_t key; /* Key supplied to msgget() */
uid_t uid; /* Effective UID of owner */
gid_t gid; /* Effective GID of owner */
uid_t cuid; /* Effective UID of creator */
gid_t cgid; /* Effective GID of creator */
unsigned short mode; /* Permissions */
unsigned short seq; /* Sequence number */
};
4．發送信息到消息隊列
int msgsnd(int msqid, struct msgbuf *msgp, size_t msgsz, int msgflag)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
功能:
將新消息添加到隊列尾端,即向消息隊列中發送一條消息。
參數：
msqid:已打開的消息隊列id
msgp:存放消息的結構體指針。
msgflag:函數的控制屬性。
消息結構msgbuf為:
struct msgbuf
{
long mtype;//消息類型
char mtext[1];//消息正文，消息數據的首地址，這個數據的最大長度為8012吧，又可把他看成是一個結構，也有類型和數據，recv時解析即可。
}
msgsz:消息數據的長度。
msgflag:
IPC_NOWAIT: 指明在消息隊列沒有足夠空間容納要發送的消息時，msgsnd立即返回。
0:msgsnd調用阻塞直到條件滿足為止.（一般選這個）
5. 從消息隊列接收信息
ssize_t msgrcv(int msqid, struct msgbuf *msgp, size_t msgsz, long msgtype, int msgflag)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
功能:
從隊列中接收消息
參數:
msqid:已打開的消息隊列id
msgp:存放消息的結構體指針。msgp->mtype與第四個參數是相同的。
msgsz:消息的字節數，指定mtext的大小。
msgtype:消息類型，消息類型 mtype的值。如果為0，則接受該隊列中的第一條信息，如果小於0，則接受小於該值的絕對值的消息類型，如果大於0，接受指定類型的消息，即該值消息。
msgflag:函數的控制屬性。
msgflag:
MSG_NOERROR:若返回的消息比nbytes字節多,則消息就會截短到nbytes字節,且不通知消息發送進程.
IPC_NOWAIT:調用進程會立即返回.若沒有收到消息則返回-1.
0:msgrcv調用阻塞直到條件滿足為止.
在成功地讀取了一條消息以後，隊列中的這條消息將被刪除。
三、相關例子
例1：消息隊列之簡單收發測試
#include <sys/types.h>
#include <sys/msg.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
struct msg_buf{
int mtype;//消息類型
char data[255];//數據
};
int main(int argc, char *argv[])
{
key_t key;
int msgid;
int ret;
struct msg_buf msgbuf;
//獲取key值
key = ftok(".", 'a');
printf("key = [%x]\n", key);
//創建消息隊列
msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0666);/*通過文件對應*/
if(msgid == -1)
{
printf("creat error\n");
return -1;
}
//以當前進程類型，非阻塞方式發送"test data"到消息隊列
msgbuf.mtype = getpid();
strcpy(msgbuf.data, "test data");
ret = msgsnd(msgid, &msgbuf, sizeof(msgbuf.data), IPC_NOWAIT);
if(ret == -1)
{
printf("send message err\n");
return -1;
}
//以非阻塞方式接收數據
memset(&msgbuf, 0, sizeof(msgbuf));
ret = msgrcv(msgid, &msgbuf, sizeof(msgbuf.data), getpid(), IPC_NOWAIT);
if(ret == -1)
{
printf("receive message err\n");
return -1;
}
printf("receive msg = [%s]\n", msgbuf.data);
return 0;
}
例2：進程間消息隊列通信
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
struct msgbuf{
int mtype;
char mtext[100];
};
int main(void)
{
key_t key;
pid_t pid;
int msgid;
struct msgbuf msg;
key=ftok(".", 0x01);
if ( (msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) <0 )
{
perror("msgget error");
exit(1);
}
//創建一個進程
if ( (pid = fork()) < 0 )
{
perror("fork error");
exit(1);
}
//子進程收信息
else if (pid==0)
{
while(1)
{
memset(msg.mtext, 0, 100);
msgrcv(msgid, &msg, 100, 2, 0); //receive the msg from 2
printf("\receive:%s\n:", msg.mtext);
fflush(stdout);
}
exit(0);
}
//父進程發信息
else
{
while(1)
{
memset(msg.mtext, 0, 100);
printf("father:");
fgets(msg.mtext, 100, stdin);
if (strncmp("bye", msg.mtext, 3)==0)//如果前3個字符為bye,則退出
{
kill(pid, SIGSTOP);
exit(1);
}
msg.mtype=1;//send to 1
msg.mtext[strlen(msg.mtext)-1]='\0';
msgsnd(msgid, &msg, strlen(msg.mtext)+1, 0);
}
}
return 0;
}
這個程序的缺點為：有發無收，有收無發。可在這2個進程中分別創建2個線程，分別負責收和發，就完成了進程間的通信。
