最近在Hi3515上調(diào)試Qt與DVR程序，發(fā)現(xiàn)他們之間使用消息隊(duì)列通信的，閑暇之余，就總結(jié)了一下消息隊(duì)列，呵呵，自認(rèn)為通俗易懂，同時(shí)，在應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)了消息隊(duì)列的強(qiáng)大之處。

   關(guān)于線程的管理(互斥量和條件變量)見(jiàn)：Linux線程管理必備:解析互斥量與條件變量的詳解

一、消息隊(duì)列的特點(diǎn)

    1.消息隊(duì)列是消息的鏈表,具有特定的格式,存放在內(nèi)存中并由消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí).
    2.消息隊(duì)列允許一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程向它寫(xiě)入與讀取消息.
    3.管道和命名管道都是通信數(shù)據(jù)都是先進(jìn)先出的原則。
    4.消息隊(duì)列可以實(shí)現(xiàn)消息的隨機(jī)查詢,消息不一定要以先進(jìn)先出的次序讀取,也可以按消息的類型讀取.比FIFO更有優(yōu)勢(shì)。

    目前主要有兩種類型的消息隊(duì)列：POSIX消息隊(duì)列以及系統(tǒng)V消息隊(duì)列，系統(tǒng)V消息隊(duì)列目前被大量使用。系統(tǒng)V消息隊(duì)列是隨內(nèi)核持續(xù)的，只有在內(nèi)核重起或者人工刪除時(shí)，該消息隊(duì)列才會(huì)被刪除。

二、相關(guān)函數(shù)

1. 獲得key值

    key_t ftok(char *pathname, int projid)

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
參數(shù):
    pathname：文件名（含路徑）,通常設(shè)置為當(dāng)前目錄“.” 比如projid為'a',則為"./a"文件
    projid：項(xiàng)目ID，必須為非0整數(shù)（0-255）.

2. 創(chuàng)建消息隊(duì)列
    int msgget(key_t key, int msgflag)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
功能：
    用于創(chuàng)建一個(gè)新的或打開(kāi)一個(gè)已經(jīng)存在的消息隊(duì)列，此消息隊(duì)列與key相對(duì)應(yīng)。
參數(shù)：
    key：函數(shù)ftok的返回值或IPC_PRIVATE。
    msgflag：
        IPC_CREAT:創(chuàng)建新的消息隊(duì)列。
        IPC_EXCL:與IPC_CREAT一同使用，表示如果要?jiǎng)?chuàng)建的消息隊(duì)列已經(jīng)存在，則返回錯(cuò)誤。
        IPC_NOWAIT:讀寫(xiě)消息隊(duì)列要求無(wú)法滿足時(shí)，不阻塞。
返回值：
    調(diào)用成功返回隊(duì)列標(biāo)識(shí)符,否則返回-1.

在以下兩種情況下，將創(chuàng)建一個(gè)新的消息隊(duì)列：
    1、如果沒(méi)有與鍵值key相對(duì)應(yīng)的消息隊(duì)列，并且msgflag中包含了IPC_CREAT標(biāo)志位。
    2、key參數(shù)為IPC_PRIVATE。

3. 消息隊(duì)列屬性控制
    int msgctl(int msqid,  int cmd,  struct msqid_ds *buf)
功能:
 對(duì)消息隊(duì)列進(jìn)行各種控制操作,操作的動(dòng)作由cmd控制。
參數(shù):
    msqid:消息隊(duì)列ID，消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符，該值為msgget創(chuàng)建消息隊(duì)列的返回值。
    cmd:
        IPC_STAT:將msqid相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中各個(gè)元素的當(dāng)前值存入到由buf指向的結(jié)構(gòu)中.
        IPC_SET:將msqid相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的元素設(shè)置為由buf指向的結(jié)構(gòu)中的對(duì)應(yīng)值.
        IPC_RMID:刪除由msqid指示的消息隊(duì)列,將它從系統(tǒng)中刪除并破壞相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).
buf:消息隊(duì)列緩沖區(qū)
     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(fā)送信息到消息隊(duì)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(duì)列尾端,即向消息隊(duì)列中發(fā)送一條消息。
參數(shù)：
    msqid:已打開(kāi)的消息隊(duì)列id
    msgp:存放消息的結(jié)構(gòu)體指針。
    msgflag:函數(shù)的控制屬性。
    消息結(jié)構(gòu)msgbuf為:
    struct msgbuf
    {
         long mtype;//消息類型
         char mtext[1];//消息正文，消息數(shù)據(jù)的首地址，這個(gè)數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度為8012吧，又可把他看成是一個(gè)結(jié)構(gòu)，也有類型和數(shù)據(jù)，recv時(shí)解析即可。
    }
    msgsz:消息數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。
    msgflag:
         IPC_NOWAIT: 指明在消息隊(duì)列沒(méi)有足夠空間容納要發(fā)送的消息時(shí)，msgsnd立即返回。
         0:msgsnd調(diào)用阻塞直到條件滿足為止.（一般選這個(gè)）

5. 從消息隊(duì)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(duì)列中接收消息
參數(shù):
    msqid:已打開(kāi)的消息隊(duì)列id
    msgp:存放消息的結(jié)構(gòu)體指針。msgp->mtype與第四個(gè)參數(shù)是相同的。
    msgsz:消息的字節(jié)數(shù)，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(duì)列中的第一條信息，如果小于0，則接受小于該值的絕對(duì)值的消息類型，如果大于0，接受指定類型的消息，即該值消息。
    msgflag:函數(shù)的控制屬性。
    msgflag:
        MSG_NOERROR:若返回的消息比nbytes字節(jié)多,則消息就會(huì)截短到nbytes字節(jié),且不通知消息發(fā)送進(jìn)程.
        IPC_NOWAIT:調(diào)用進(jìn)程會(huì)立即返回.若沒(méi)有收到消息則返回-1.
        0:msgrcv調(diào)用阻塞直到條件滿足為止.
在成功地讀取了一條消息以后，隊(duì)列中的這條消息將被刪除。

三、相關(guān)例子

例1：消息隊(duì)列之簡(jiǎn)單收發(fā)測(cè)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(shù)據(jù)
};

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(chuàng)建消息隊(duì)列
      msgid = msgget(key,  IPC_CREAT|0666);/*通過(guò)文件對(duì)應(yīng)*/
      if(msgid == -1)
      {
            printf("creat error\n");
            return -1;
      }

      //以當(dāng)前進(jìn)程類型，非阻塞方式發(fā)送"test data"到消息隊(duì)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(shù)據(jù)
      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(jìn)程間消息隊(duì)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(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程
      if ( (pid = fork()) < 0 )
      {
            perror("fork error");
            exit(1);
      }
      //子進(jìn)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(jìn)程發(fā)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(gè)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(gè)程序的缺點(diǎn)為：有發(fā)無(wú)收，有收無(wú)發(fā)?？稍谶@2個(gè)進(jìn)程中分別創(chuàng)建2個(gè)線程，分別負(fù)責(zé)收和發(fā)，就完成了進(jìn)程間的通信。