一、定義

1、消息隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的隊(duì)列型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是系統(tǒng)內(nèi)核中的一個(gè)內(nèi)部鏈表。消息被順序插入隊(duì)列中，其中發(fā)送進(jìn)程將消息添加到隊(duì)列末尾，接受進(jìn)程從隊(duì)列頭讀取消息。
2、多個(gè)進(jìn)程可同時(shí)向一個(gè)消息隊(duì)列發(fā)送消息，也可以同時(shí)從一個(gè)消息隊(duì)列中接收消息。發(fā)送進(jìn)程把消息發(fā)送到隊(duì)列尾部，接受進(jìn)程從消息隊(duì)列頭部讀取消息，消息一旦被讀出就從隊(duì)列中刪除。

二、結(jié)構(gòu)

1、消息隊(duì)列中消息本身由消息類型和消息數(shù)據(jù)組成，通常使用如下結(jié)構(gòu)：

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

1）mtype指定了消息類型，為正整數(shù)。

引入消息類型之后，消息隊(duì)列在邏輯上由一個(gè)消息鏈表轉(zhuǎn)化為多個(gè)消息鏈表。發(fā)送進(jìn)程仍然無(wú)條件把消息寫入隊(duì)列的尾部，但接收進(jìn)程卻可以有選擇地讀取某個(gè)特定類型的消息中最接近隊(duì)列頭的一個(gè)，即使該消息不在隊(duì)列頭。相應(yīng)消息一旦被讀取，就從隊(duì)列中刪除，其它消息維持不變。

2）成員mtext指定了消息的數(shù)據(jù)。我們可以定義任意的數(shù)據(jù)類型甚至包括結(jié)構(gòu)來(lái)描述消息數(shù)據(jù)。

例1 ：定義消息結(jié)構(gòu)，它的消息數(shù)據(jù)是一個(gè)整型數(shù)據(jù)。

struct msgbuf
{
	long 	mtype;
	int 	ntext;
};

例2：定義消息結(jié)構(gòu)，它的消息數(shù)據(jù)是一個(gè)字符數(shù)組和一個(gè)整型數(shù)據(jù)。

struct msgbuf
{
	long 	mtype;
	char	ctext[100];
	int 	ntext;
};

例3：定義消息結(jié)構(gòu)，它的消息數(shù)據(jù)是一個(gè)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由一個(gè)字符數(shù)組和一個(gè)整型數(shù)據(jù)組成。

struct msgtext
{
	char	ctext[200];	
    int 	ntext;
}
struct msgbuf
{
   long 	mtype;	
   struct  msgtext stext;
};

三、消息隊(duì)列的創(chuàng)建

1、在UNIX中，采用函數(shù)msgget創(chuàng)建消息隊(duì)列，原型：

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

函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的消息隊(duì)列，或訪問(wèn)一個(gè)已經(jīng)存在的消息隊(duì)列。

1）參數(shù)key是消息隊(duì)列的關(guān)鍵字。

注：當(dāng)參數(shù)key取值IPC_PRIVATE時(shí)，函數(shù)創(chuàng)建關(guān)鍵字為0的消息隊(duì)列。在UNIX內(nèi)核中雖然要求消息隊(duì)列關(guān)鍵字唯一，但也可以創(chuàng)建多個(gè)關(guān)鍵字為0的消息隊(duì)列。

2）參數(shù)msgflg的低9位指定隊(duì)列的屬主、屬組和其他用戶的訪問(wèn)權(quán)限，其它位指定消息隊(duì)列的創(chuàng)建方式。

創(chuàng)建方式參數(shù)：

• IPC_CREAT：創(chuàng)建，如存在則打開；
• IPC_EXCL：與IPC_CREAT使用，單獨(dú)使用無(wú)意義。創(chuàng)建時(shí)，如存在則失敗。

例1：創(chuàng)建關(guān)鍵字為0x1234，訪問(wèn)權(quán)限為0666的消息隊(duì)列，如隊(duì)列已存在返回其標(biāo)識(shí)號(hào)。

int msgid;
msgid = msgget(0x1234, 0666|IPC_CREAT);

例2：創(chuàng)建關(guān)鍵字為0x1234，訪問(wèn)權(quán)限為0666的消息隊(duì)列，如隊(duì)列已存在則報(bào)錯(cuò)。

int msgid;
msgid = msgget(0x1234, 0666|IPC_CREAT|IPC_EXCL);

四、消息隊(duì)列的發(fā)送與接收

類似于底層文件編程的函數(shù)read和write，函數(shù)msgsnd應(yīng)用于消息隊(duì)列的發(fā)送，函數(shù)msgrcv用于消息隊(duì)列的接收。

1、在UNIX中函數(shù)msgsnd向消息隊(duì)列發(fā)送消息，原型：

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

1）函數(shù)msgsnd向隊(duì)列消息msgid發(fā)送消息，相關(guān)參數(shù)的含義：

• msgid：指定發(fā)送消息隊(duì)列的標(biāo)識(shí)號(hào)；
• msgp：指向存儲(chǔ)待發(fā)送消息內(nèi)容的內(nèi)存地址，用戶可設(shè)計(jì)自己的消息結(jié)構(gòu)；
• msgsz：指定長(zhǎng)度，僅記載數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，不包括消息類型部分，且必須大于0；
• msgflg：控制消息發(fā)送的方式，有阻塞和非阻塞（IPC_NOWAIT）兩種方式。

2)導(dǎo)致msgsnd函數(shù)阻塞的原因：

• 消息隊(duì)列滿：阻塞條件為msg_cbytes + msgsz > msg_qbytes；
• (msg_cbytes：消息隊(duì)列中已使用字節(jié)數(shù)；
• msg_qbytes：消息隊(duì)列中可以容納的最大字節(jié)數(shù)；)
• 消息總數(shù)滿：系統(tǒng)中所有消息隊(duì)列記載的消息總數(shù)已達(dá)到系統(tǒng)上限值。

3）以阻塞方式向阻塞隊(duì)列（關(guān)鍵字為KEY）中寫入字符串“Helo UNIX！”，消息類型為TYPE。

全部過(guò)程分為5步：

第一步：定義消息結(jié)構(gòu)

struct msgbuf{	
	long mtype;		
	char ctext[100];
}	

第二步：打開消息隊(duì)列

int msgid;
msgid = msgget(KEY, 0666|IPC_CREAT);
if(msgid < 0)	//打開或創(chuàng)建消息失??；

第三步：組裝消息，設(shè)置消息類型和拷貝消息數(shù)據(jù)

struct msgbuf buf;
buf.mtype = 100;
strcpy(buf.ctext, “HELLO UNIX!”);

第四步：發(fā)送消息

int ret;
ret = msgsnd(msgid, &buf, strlen(buf.ctext), 0);

第五步：發(fā)送判斷

if(ret == -1)
{
	if(errno == EINTR)	//信號(hào)中斷，重新發(fā)送；
	else //系統(tǒng)錯(cuò)誤
}

進(jìn)程在發(fā)送消息過(guò)程中如果接收到信號(hào)，將中止消息發(fā)送并返回EINTR錯(cuò)誤，此時(shí)重新發(fā)送即可。

2、實(shí)例：循環(huán)讀取鍵盤輸入，并將輸入的字符串寫入到消息隊(duì)列（關(guān)鍵字為0x1234）。

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

extern int errno;
struct mymsgbuf{
		long mtype;
		char ctext[100];
};
int main(){
		struct mymsgbuf buf;	
		int msgid;
		if((msgid = msgget(0x1234, 0666|IPC_CREAT)) < 0)	
		{
			fprintf(stderr, "open msg %x failed.\n", 0x1234);
			return;
		}
		while(strncmp(buf.ctext, "exit", 4))	
		{
			memset(&buf, 0, sizeof(buf));
			fgets(buf.ctext, sizeof(buf.ctext), stdin);
			buf.mtype = getpid();

			while((msgsnd(msgid, &buf, strlen(buf.ctext),0)) < 0)
			{
				if(errno == EINTR)
					continue;
				return;		
			}

		}
		return 0;
}

3、在UNIX中函數(shù)msgrcv從消息隊(duì)列中接收消息，原型：

#include <sys/types>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgrcv(int msgid, void *msgp, int msgsz, long msgtyp, int msgflg);

1）函數(shù)msgrcv從消息隊(duì)列msgid中讀取一條消息，參數(shù)含義：

• msgid：消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)號(hào)；
• msgp：指向接收消息的內(nèi)存緩沖區(qū)；
• msgsz：指定該緩沖區(qū)的最大容量，不包括消息類型占用的部分；
• msgtyp：指定讀取消息的類型；

( 0：讀取消息隊(duì)列中第一個(gè)消息；

• 正整數(shù)：讀取消息隊(duì)列中第一個(gè)類型為msgtyp的消息；
• 負(fù)整數(shù)：讀取消息隊(duì)列中第一個(gè)類型小于或等于msgtyp的絕對(duì)值的消息。)
• msgflg：指定了消息的接收方式
• (IPC_NOWAIT：非阻塞方式讀取信息；
• MSG_NOERROR：截?cái)嘧x取消息。)

2）以阻塞方式從消息隊(duì)列(關(guān)鍵字為KEY)接收消息，接收消息類型為TYPE。

第一步：定義消息結(jié)構(gòu)
一般要求與發(fā)送消息程序中定義結(jié)構(gòu)一致
第二步：打開（創(chuàng)建）消息隊(duì)列

int msgid;
msgid = msgget(KEY, 0666|IPC_CREAT);

第三步：準(zhǔn)備接收消息緩沖區(qū)

struct msgbuf buf;
memset(buf, 0, sizeof(buf));

第四步：接收消息

int ret;
ret = msgrcv(msgid, &buf, sizeof(buf.ctext), TYPE, 0);

第五步：接收判斷

if(ret == -1)
{
	if(errno == EINTR)	 //信號(hào)中斷，重新接收；
	else                 //系統(tǒng)錯(cuò)誤
}

4、實(shí)例：以阻塞方式不斷從消息隊(duì)列（關(guān)鍵字為0x1234）中讀取消息，并打印接收到的消息類型、長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)等，當(dāng)接收到內(nèi)容為“exit”的消息時(shí)程序結(jié)束。

#include <sys/msg.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/errno.h>
extern int errno;
struct mymsgbuf{
	long mtype;
	char ctext[100];
};
int main(){
	struct mymsgbuf buf;
	int msgid;	
	int ret;
	if((msgid = msgget(0x1234, 0666|IPC_CREAT)) < 0)	{
		fprintf(stderr, "open msg %X failed.\n", 0x1234);
		return;
	}
	while(strncmp(buf.ctext, "exit", 4))
	{
		memset(&buf, 0, sizeof(buf));
		while((ret = msgrcv(msgid, &buf, sizeof(buf.ctext), buf.mtype, 0)) < 0)
		{
			if(errno == EINTR)
				continue;
			return;
		}
		fprintf(stderr,"Msg:Type=%d,Len=%d,Text:%s",buf.mtype,ret, buf.ctext);
	}
	return 0;
}

綜合以上兩個(gè)實(shí)例：

五、小結(jié)

• 1、采用消息隊(duì)列通信比采用管道通信具有更多的靈活性，通信的進(jìn)程不但沒(méi)有血緣上的要求，也不需要進(jìn)行同步處理。
• 2、消息隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的隊(duì)列型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
• 3、消息隊(duì)列將輸出的信息進(jìn)行了打包處理，可以保證以消息為單位進(jìn)行接收；
• 4、消息隊(duì)列對(duì)信息進(jìn)行分類服務(wù)，根據(jù)消息的類別進(jìn)行分別處理。
• 5、提供消息數(shù)據(jù)自動(dòng)拆分功能，同時(shí)不能接受兩次發(fā)送的消息。
• 6、消息隊(duì)列提供了不完全隨機(jī)讀取的服務(wù)。
• 7、消息隊(duì)列提供了完全異步的讀寫服務(wù)。

到此這篇關(guān)于C++消息隊(duì)列(定義,結(jié)構(gòu),如何創(chuàng)建,發(fā)送與接收)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++消息隊(duì)列內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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