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8.6 消息隊(duì)列
8.6.1 消息隊(duì)列概述
顧名思義，消息隊(duì)列就是一些消息的列表。用戶可以從消息隊(duì)列中添加消息和讀取消息等。從這點(diǎn)上看，消息隊(duì)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(shì)。同時(shí)，這些消息又是存在于內(nèi)核中的，由“隊(duì)列ID”來(lái)標(biāo)識(shí)。
8.6.2 消息隊(duì)列的應(yīng)用
1．函數(shù)說(shuō)明
消息隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)包括創(chuàng)建或打開(kāi)消息隊(duì)列、添加消息、讀取消息和控制消息隊(duì)列這4種操作。其中創(chuàng)建或打開(kāi)消息隊(duì)列使用的函數(shù)是msgget()，這里創(chuàng)建的消息隊(duì)列的數(shù)量會(huì)受到系統(tǒng)消息隊(duì)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(kāi)的消息隊(duì)列末尾；讀取消息使用的函數(shù)是msgrcv()，它把消息從消息隊(duì)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(duì)列使用的函數(shù)是msgctl()，它可以完成多項(xiàng)功能。
2．函數(shù)格式
表8.23列舉了msgget()函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。
表8.23 msgget()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
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所需頭文件 |
#include <sys/types.h> |
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函數(shù)原型 |
int msgget(key_t key, int msgflg) |
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函數(shù)傳入值 |
key：消息隊(duì)列的鍵值，多個(gè)進(jìn)程可以通過(guò)它訪問(wèn)同一個(gè)消息隊(duì)列，其中有個(gè)特殊值IPC_PRIVATE。它用于創(chuàng)建當(dāng)前進(jìn)程的私有消息隊(duì)列 |
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msgflg：權(quán)限標(biāo)志位 |
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函數(shù)返回值 |
成功：消息隊(duì)列ID |
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出錯(cuò)：-1 |
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表8.24列舉了msgsnd()函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。
表8.24 msgsnd()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
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所需頭文件 |
#include <sys/types.h> |
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函數(shù)原型 |
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg) |
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函數(shù)傳入值 |
msqid：消息隊(duì)列的隊(duì)列ID |
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msgp：指向消息結(jié)構(gòu)的指針。該消息結(jié)構(gòu)msgbuf通常為： { long mtype; /* 消息類型，該結(jié)構(gòu)必須從這個(gè)域開(kāi)始 */
char mtext[1]; /* 消息正文 */ |
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msgsz：消息正文的字節(jié)數(shù)（不包括消息類型指針變量） |
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msgflg： |
IPC_NOWAIT若消息無(wú)法立即發(fā)送（比如：當(dāng)前消息隊(duì)列已滿），函數(shù)會(huì)立即返回 |
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0：msgsnd調(diào)阻塞直到發(fā)送成功為止 |
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函數(shù)返回值 |
成功：0 |
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出錯(cuò)：-1 |
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表8.25列舉了msgrcv()函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。
表8.25 msgrcv()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
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所需頭文件 |
#include <sys/types.h> |
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函數(shù)原型 |
int msgrcv(int msgid, void *msgp, size_t msgsz, long int msgtyp, int msgflg) |
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函數(shù)傳入值 |
msqid：消息隊(duì)列的隊(duì)列ID |
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msgp：消息緩沖區(qū), 同于msgsnd()函數(shù)的msgp |
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msgsz：消息正文的字節(jié)數(shù)（不包括消息類型指針變量） |
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msgtyp： |
0：接收消息隊(duì)列中第一個(gè)消息 |
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大于0：接收消息隊(duì)列中第一個(gè)類型為msgtyp的消息 |
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小于0：接收消息隊(duì)列中第一個(gè)類型值不小于msgtyp絕對(duì)值且類型值又最小的消息 |
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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(huì)截短到msgsz字節(jié)，且不通知消息發(fā)送進(jìn)程 |
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IPC_NOWAIT若在消息隊(duì)列中并沒(méi)有相應(yīng)類型的消息可以接收，則函數(shù)立即返回 |
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0：msgsnd()調(diào)用阻塞直到接收一條相應(yīng)類型的消息為止 |
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函數(shù)返回值 |
成功：0 |
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出錯(cuò)：-1 |
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表8.26列舉了msgctl()函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。
表8.26 msgctl()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
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所需頭文件 |
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> |
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函數(shù)原型 |
int msgctl (int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf ) |
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函數(shù)傳入值 |
msqid：消息隊(duì)列的隊(duì)列ID |
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cmd： 命令參數(shù) |
IPC_STAT：讀取消息隊(duì)列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)msqid_ds，并將其存儲(chǔ)在buf指定的地址中 |
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IPC_SET：設(shè)置消息隊(duì)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(gè)值取自buf參數(shù) |
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IPC_RMID：從系統(tǒng)內(nèi)核中刪除消息隊(duì)列 |
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buf：描述消息隊(duì)列的msgqid_ds結(jié)構(gòu)類型變量 |
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函數(shù)返回值 |
成功：0 |
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出錯(cuò)：-1 |
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3．使用實(shí)例
這個(gè)實(shí)例體現(xiàn)了如何使用消息隊(duì)列進(jìn)行兩個(gè)進(jìn)程（發(fā)送端和接收端）之間的通信，包括消息隊(duì)列的創(chuàng)建、消息發(fā)送與讀取、消息隊(duì)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(hào)（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(hào)。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(duì)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>
#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(duì)列*/
if ((qid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) == -1)
{
perror("msgget");
exit(1);
}
printf("Open queue %dn",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();
/*添加消息到消息隊(duì)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);
}
以下是消息隊(duì)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>
#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(duì)列*/
if ((qid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) == -1)
{
perror("msgget");
exit(1);
}
printf("Open queue %dn", qid);
do
{
/*讀取消息隊(duì)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));
/*從系統(tǒng)內(nèi)核中移走消息隊(duì)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(gè)進(jìn)程都將結(jié)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
