在上一篇博客里，我们学习了进程间通信的一种方式，那就是管道，今天我们继续学习另一种方式消息队列。

消息队列

一. 什么是消息队列？

　　消息队列是消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符表示。
　　消息队列提供了一个从一个进程向另一个进程发送数据块的方法，每个数据块都可以被认为是有一个类型，接受者接受的数据块可以有不同的类型。
　　但是同管道类似，它有一个不足就是每个消息的最大长度是有上限的(MSGMAX)，每个消息队列的总的字节数(MSGMNB)，系统上消息队列的总数上限(MSGMNI)。可以用cat /proc/sys/kernel/msgmax查看具体的数据。
　　内核为每个IPC对象维护了一个数据结构struct ipc_perm，用于标识消息队列，让进程知道当前操作的是哪个消息队列。每一个msqid_ds表示一个消息队列，并通过msqid_ds.msg_first、msg_last维护一个先进先出的msg链表队列，当发送一个消息到该消息队列时，把发送的消息构造成一个msg的结构对象，并添加到msqid_ds.msg_first、msg_last维护的链表队列。在内核中的表示如下：

---

二. 特点：

• 生命周期随内核，消息队列会一直存在，需要我们显示的调用接口删除或使用命令删除
• 消息队列可以双向通信
• 克服了管道只能承载无格式字节流的缺点

---

三. 消息队列函数

1.msgget

功能：创建和访问一个消息队列
原型：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflag);

参数：
key：某个消息队列的名字，用ftok()产生
msgflag：有两个选项IPC_CREAT和IPC_EXCL，单独使用IPC_CREAT，如果消息队列不存在则创建之，如果存在则打开返回；单独使用IPC_EXCL是没有意义的；两个同时使用，如果消息队列不存在则创建之，如果存在则出错返回。
返回值：成功返回一个非负整数，即消息队列的标识码，失败返回-1

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

调用成功返回一个key值，用于创建消息队列，如果失败，返回-1

2.msgctl

功能：消息队列的控制函数
原型：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

参数：
msqid：由msgget函数返回的消息队列标识码
cmd：有三个可选的值，在此我们使用IPC_RMID

• IPC_STAT 把msqid_ds结构中的数据设置为消息队列的当前关联值
• IPC_SET 在进程有足够权限的前提下，把消息队列的当前关联值设置为msqid_ds数据结构中给出的值
• IPC_RMID 删除消息队列

返回值：
成功返回0，失败返回-1

3.msgsnd

功能：把一条消息添加到消息队列中
原型：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

参数：
msgid：由msgget函数返回的消息队列标识码
msgp：指针指向准备发送的消息
msgze：msgp指向的消息的长度（不包括消息类型的long int长整型）
msgflg：默认为0
返回值：成功返回0，失败返回-1

消息结构一方面必须小于系统规定的上限，另一方面必须以一个long int长整型开始，接受者以此来确定消息的类型

struct msgbuf
{
     long mtye;
     char mtext[1];
};

4.msgrcv

功能：是从一个消息队列接受消息
原型：
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
参数：与msgsnd相同
返回值：成功返回实际放到接收缓冲区里去的字符个数，失败返回-1

---

此外，我们还需要学习两个重要的命令
前面我们说过，消息队列需要手动删除IPC资源
ipcs:显示IPC资源
ipcrm:手动删除IPC资源

---

下面用代码模拟实现client与server之间的通信
comm.h

#ifndef _COMM_H_
#define _COMM_H_

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/msg.h>

struct msgbuf
{
    long mtype;
    char mtext[1024];
};

#define SERVER_TYPE 1
#define CLIENT_TYPE 2

int createMsgQueue();
int getMsgQueue();
int destoryMsgQueue(int msg_id);
int sendMsgQueue(int msg_id, int who, char* msg);
int recvMsgQueue(int msg_id, int recvType, char out[]);

#endif

comm.c

#include "comm.h"

static int commMsgQueue(int flags)
{
    key_t key = ftok("/tmp", 0x6666);
    if(key < 0)
    {
        perror("ftok");
        return -1;
    }

    int msg_id = msgget(key, flags);
    if(msg_id < 0)
    {
        perror("msgget");
    }
    return msg_id;
}

int createMsgQueue()
{
    return commMsgQueue(IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
}

int getMsgQueue()
{
    return commMsgQueue(IPC_CREAT);
}

int destoryMsgQueue(int msg_id)
{
    if(msgctl(msg_id, IPC_RMID, NULL) < 0)
    {
        perror("msgctl");
        return -1;
    }
    return 0;
}

int sendMsgQueue(int msg_id, int who, char* msg)
{
    struct msgbuf buf;
    buf.mtype = who;
    strcpy(buf.mtext, msg);

    if(msgsnd(msg_id, (void*)&buf, sizeof(buf.mtext), 0) < 0)
    {
        perror("msgsnd");
        return -1;
    }
    return 0;
}

int recvMsgQueue(int msg_id, int recvType, char out[])
{
    struct msgbuf buf;
    int size=sizeof(buf.mtext);
    if(msgrcv(msg_id, (void*)&buf, size, recvType, 0) < 0)
    {
        perror("msgrcv");
        return -1;
    }

    strncpy(out, buf.mtext, size);
    out[size] = 0;
    return 0;
}

server.c

#include "comm.h"

int main()
{
    int msgid = createMsgQueue();

    char buf[1024] = {0};
    while(1)
    {
        recvMsgQueue(msgid, CLIENT_TYPE, buf);
        if(strcasecmp("quit", buf) == 0)
            break;
        printf("client# %s\n", buf);

        printf("Please enter# ");
        fflush(stdout);
        ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf));
        if(s>0)
        {
            buf[s-1]=0;
            sendMsgQueue(msgid, SERVER_TYPE, buf);
            printf("send done, wait recv...\n");
        }
    }

    destoryMsgQueue(msgid);
    return 0;
}

client.c

#include "comm.h"

int main()
{
    int msgid = getMsgQueue();

    char buf[1024] = {0};
    while(1)
    {
        printf("Please Enter# ");
        fflush(stdout);
        ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf));
        if(s > 0)
        {
            buf[s-1]=0;
            sendMsgQueue(msgid, CLIENT_TYPE, buf);
            if(strcasecmp("quit", buf) == 0)
                break;
            printf("send done, wait recv...\n");
        }

        recvMsgQueue(msgid, SERVER_TYPE, buf);
        printf("server# %s\n", buf);
    }
    return 0;
}