一、定義

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

二、結(jié)構(gòu)

1、消息隊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，消息隊列在邏輯上由一個消息鏈表轉(zhuǎn)化為多個消息鏈表。發(fā)送進程仍然無條件把消息寫入隊列的尾部，但接收進程卻可以有選擇地讀取某個特定類型的消息中最接近隊列頭的一個，即使該消息不在隊列頭。相應(yīng)消息一旦被讀取，就從隊列中刪除，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)是一個字符數(shù)組和一個整型數(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)是一個結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由一個字符數(shù)組和一個整型數(shù)據(jù)組成。

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

三、消息隊列的創(chuàng)建

1、在UNIX中，采用函數(shù)msgget創(chuàng)建消息隊列，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)建一個新的消息隊列，或訪問一個已經(jīng)存在的消息隊列。

1）參數(shù)key是消息隊列的關(guān)鍵字。

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

2）參數(shù)msgflg的低9位指定隊列的屬主、屬組和其他用戶的訪問權(quán)限，其它位指定消息隊列的創(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，單獨使用無意義。創(chuàng)建時，如存在則失敗。

例1：創(chuàng)建關(guān)鍵字為0x1234，訪問權(quán)限為0666的消息隊列，如隊列已存在返回其標(biāo)識號。

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

例2：創(chuàng)建關(guān)鍵字為0x1234，訪問權(quán)限為0666的消息隊列，如隊列已存在則報錯。

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

四、消息隊列的發(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)用于消息隊列的發(fā)送，函數(shù)msgrcv用于消息隊列的接收。

1、在UNIX中函數(shù)msgsnd向消息隊列發(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)送消息隊列的標(biāo)識號；
• msgp：指向存儲待發(fā)送消息內(nèi)容的內(nèi)存地址，用戶可設(shè)計自己的消息結(jié)構(gòu)；
• msgsz：指定長度，僅記載數(shù)據(jù)的長度，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：

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

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

全部過程分為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)	//信號中斷，重新發(fā)送；
	else //系統(tǒng)錯誤
}

進程在發(fā)送消息過程中如果接收到信號，將中止消息發(fā)送并返回EINTR錯誤，此時重新發(fā)送即可。

2、實例：循環(huán)讀取鍵盤輸入，并將輸入的字符串寫入到消息隊列（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從消息隊列msgid中讀取一條消息，參數(shù)含義：

• msgid：消息隊列標(biāo)識號；
• 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：讀取消息隊列中第一個消息；

• 正整數(shù)：讀取消息隊列中第一個類型為msgtyp的消息；
• 負整數(shù)：讀取消息隊列中第一個類型小于或等于msgtyp的絕對值的消息。)
• msgflg：指定了消息的接收方式
• (IPC_NOWAIT：非阻塞方式讀取信息；
• MSG_NOERROR：截斷讀取消息。)

2）以阻塞方式從消息隊列(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)	 //信號中斷，重新接收；
	else                 //系統(tǒng)錯誤
}

4、實例：以阻塞方式不斷從消息隊列（關(guān)鍵字為0x1234）中讀取消息，并打印接收到的消息類型、長度和數(shù)據(jù)等，當(dāng)接收到內(nèi)容為“exit”的消息時程序結(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;
}

綜合以上兩個實例：

五、小結(jié)

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

最新評論