什麼是訊息佇列？

訊息佇列就是一個訊息的連結串列。可以把訊息看作一個記錄，具有特定的格式以及特定的優先順序。對訊息佇列有寫許可權的程序可以向訊息佇列中按照一定的規則新增新訊息；對訊息佇列有讀許可權的程序則可以從訊息佇列中讀走訊息。訊息佇列是隨核心持續的。也就是說程序的退出，如果不自主去釋放資源，訊息佇列是會悄無聲息的存在的。訊息佇列與管道不同的是，訊息佇列是基於訊息的， 而管道是基於位元組流的，且訊息佇列的讀取不一定是先入先出。訊息佇列與命名管道有一 樣的不足，就是每個訊息的最大長度是有上限的（MSGMAX），每個訊息佇列的總的位元組數是有上限的（MSGMNB），系統上訊息佇列的總數也有一個上限

程序通訊我們有了管道，為什麼還要引入訊息佇列呢？

因為根據管道的特性，我們知道其在一定程度上存在或多或少的侷限性，首先匿名管道以及命名管道是隨程序的，程序的退出，意味著管道生命週期的結束；其次，管道傳送資料時以無格式位元組流的形式傳送，這有時會給程式的開發帶來不便；再者，擔當資料傳送媒介的管道，其緩衝區的大小也有較大的限制。所以作為IPC方式下的另一種應用於程序間通訊的訊息佇列方式便應運而生了。
IPC物件資料結構:

//核心為每個IPC物件維護了一個數據結構
struct ipc_perm
{
    __kernel_key_t  key;//key值是訊息佇列的一個驗證碼（我理解為暗號，首先一個程序要向訊息佇列放入一個東西，得先生成一個key值，這個key值是函式計算得來的，輸入值確定會固定得到一個key值，而又有一個程序需要取剛才程序放的東西，這時候就得暗號匹配才能取。）
 

    __kernel_uid_t  uid;
    __kernel_gid_t  gid;
    __kernel_uid_t  cuid;
    __kernel_gid_t  cgid;
    __kernel_mode_t mode; //許可權
    unsigned short  seq;
};

訊息佇列結構：

struct msqid_ds {
    struct ipc_perm msg_perm;
    struct msg *msg_first;      /* first message on queue,unused  */
    struct msg *msg_last;       /* last message in queue,unused */
 

    __kernel_time_t msg_stime;  /* last msgsnd time */
    __kernel_time_t msg_rtime;  /* last msgrcv time */
    __kernel_time_t msg_ctime;  /* last change time */
    unsigned long  msg_lcbytes; /* Reuse junk fields for 32 bit */
    unsigned long  msg_lqbytes; /* ditto */
    unsigned short msg_cbytes;  /* current number of bytes on queue */
    unsigned short msg_qnum;    /* number of messages in queue */
    unsigned short msg_qbytes;  /* max number of bytes on queue */
    __kernel_ipc_pid_t msg_lspid;   /* pid of last msgsnd */
    __kernel_ipc_pid_t msg_lrpid;   /* last receive pid */
};

和訊息佇列有關的函式：

• 生成key值

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

• 用來建立或者訪問一個訊息佇列

int msgget(key_t key, int msgflg);
//key 上面解釋過了，相當於一個暗號由ftok函式建立
//msgflg： IPC_CREAT:建立新的訊息佇列。 IPC_EXCL:與IPC_CREAT一同使用，表示如果要建立的訊息佇列已經存在，則返回錯誤。 IPC_NOWAIT:讀寫訊息佇列要求無法滿足時，不阻塞。
//返回值： 呼叫成功返回佇列識別符號,否則返回-1.

• 訊息佇列的控制函式

 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
//msqid:有msgget返回的標識碼
//cmd：將要採取的動作，IPC_STAT把msqid_ds結構的資料設定為訊息佇列的當前關聯值, IPC_SET在許可權允許的情況下，吧訊息佇列的當前關聯值設定為msqid_ds資料結構中給出的值,IPC_RMID刪除訊息佇列

• 插入一條訊息到訊息佇列

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
//msqid:由msgget函式返回的訊息佇列標識碼
//msgp:指向準備傳送訊息的指標
//msgsz:是msgp的長度
//msgflg:控制這當前訊息佇列是否滿或者達到系統上限
//返回值成功為0；失敗為-1

• 從訊息佇列接收一個訊息

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);
//msqid:由msgget函式返回的訊息佇列標識碼
//msgp:指向準備接收訊息的指標
//msgsz:是msgp的長度
//msgtyp:它可以實現接收優先順序的簡單形式
//msgflg:控制這當前訊息佇列是否滿或者達到系統上限
//返回值成功為實際接收到接收快取區的字元個數；失敗為-1

說明：
msgtyp等於0 則返回佇列的最早的一個訊息。
msgtyp大於0，則返回其型別為mtype的第一個訊息。
msgtyp小於0,則返回其型別小於或等於mtype引數的絕對值的最小的一個訊息。
msgflg：這個引數依然是是控制函式行為的標誌，取值可以是：0,表示忽略；IPC_NOWAIT，如果訊息佇列為空，則一個ENOMSG，並將控制權交回呼叫函式的程序。如果不指定這個引數，那麼程序將被阻塞直到函式可以從佇列中得到符合條件的訊息為止。如果一個client 正在等待訊息的時候佇列被刪除，EIDRM 就會被返回。如果程序在阻塞等待過程中收到了系統的中斷訊號，EINTR 就會被返回*。MSG*_NOERROR，如果函式取得的訊息長度大於msgsz，將只返回msgsz 長度的資訊，剩下的部分被丟棄了。如果不指定這個引數，E2BIG 將被返回，而訊息則留在佇列中不被取出。當訊息從佇列內取出後，相應的訊息就從佇列中刪除了。

例項：
功能是實現倆個視窗之間的相互通訊：
最終的成果圖

具體實現如下：

msgges.h:

#pragma once

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

//這倆個巨集定義是生成key值
#define PATH "."
#define NUM 0x6666

//
#define SERVER_TYPE 1
#define CLIENT_TYPE 2

//訊息佇列中訊息的結構體
struct msgbuf{
    long mtype;//上面進行巨集定義的SERVER_TYPE與CLINENT_TYPE就是這個
    char mtext[1024];
};

int createMsgQueue();

int getMsgQueut();

int destroyMsgQueut(int msgid);

int sendMsg(int msgid,int who,char *msg);

int recvMsg(int msgid,int recvType,char out[]);

msgges.c:

#include "msgges.h"

//建立一個訊息佇列，如果已經有了，返回錯誤
int createMsgQueue()
{
    key_t key = ftok(PATH,NUM);//生成key值（暗號）
    if(key < 0)
    {
        perror("ftok");
        return -1;
    }
    int msgid = msgget(key, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
    if(msgid < 0)
    {
        perror("msgget");
        return -1;
    }
    return msgid;
}

//建立一個訊息佇列，如果已經有訊息隊列了，返回已經有的訊息佇列msgid
int getMsgQueue()
{
    key_t key = ftok(PATH,NUM);
    if(key < 0)
    {
        perror("ftok");
        return -1;
    }
    int msgid = msgget(key, IPC_CREAT);
    if(msgid < 0)
    {
        perror("msgget");
        return -1;
    }
    return msgid;
}

//刪除訊息佇列
int destroyMsgQueue(int msgid)
{
    printf("111\n");
    if(msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL) < 0)
    {
        perror("msgctl");
        return -1;
    }
    return 0;
}

//往訊息佇列裡發資料
int sendMsg(int msgid,int who,char *msg)
{
   struct msgbuf buf;
   buf.mtype = who;
   strcpy(buf.mtext,msg);

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

//從訊息佇列裡取資料
int recvMsg(int msgid,int recvType, char out[])
{
    struct msgbuf buf;
    if(msgrcv(msgid,(void*)&buf,sizeof(buf.mtext),recvType,0) < 0)
    {
        perror("msgrcv");
        return -1;
    }
    strcpy(out,buf.mtext);
    return 0;
}

server.c:

#include "msgges.h"

int main()
{
    int msgid = createMsgQueue();
    char buf[1024];
    while(1)
    {
        buf[0] = 0;
        recvMsg(msgid,CLIENT_TYPE,buf);
        printf("小明:%s\n",buf);

        printf("你:");
        fflush(stdout);
        ssize_t s = read(0,buf,sizeof(buf));
        if(s > 0)
        {
            buf[s-1] = 0;
            sendMsg(msgid,SERVER_TYPE,buf);
        }
    }
    destroyMsgQueue(msgid);
    return 0;
}

client.c:

#include "msgges.h"

int main()
{
    int msgid = getMsgQueue();
    char buf[1024];

    while(1)
    {
        buf[0] = 0;
        printf("你:");
        fflush(stdout);
        ssize_t s = read(0,buf,sizeof(buf));
        if(s > 0)
        {
            buf[s-1] = 0;
            sendMsg(msgid,CLIENT_TYPE,buf);
        }

        recvMsg(msgid,SERVER_TYPE,buf);
        printf("張三:%s\n",buf);
    }
    return 0;
}

Makefile:

.PHONY:all
all:client server


client:client.c msgges.c
    gcc $^ -o [email protected];
server:server.c msgges.c
    gcc $^ -o [email protected];


.PHONY:clean
clean:
    rm -f client server

最後如果你出現了下面的錯誤：

解決辦法如下：

造成這個原因是，你只要編譯通過，並且運行了 你再用ctrl+c 終止掉程序，程序不會走這個函式的destroyMsgQueue(msgid); 一旦你發出ctrl+c訊號，作業系統就會馬上殺死該程序。這樣就會造成IPC沒有及時被回收。想要解決這個問題我們可以將ctrl+c 的執行函式改為destroyMsgQueue(msgid); 並且執行完後退出即可。