拥有梦想是一种智力,实现梦想是一种能力

 

概述

若是一个多线程的进程,由于各个线程共享一个地址空间,可以直接通过变量的形式进行通信。而进程,由于各个进程独占一个地址空间,我们需要一种通信机制来完成进程间的数据交互。本章介绍的是消息队列,进程间的通信机制有以下几种:

无名管道(pipe)
有名管道 (fifo)
信号(signal)

System  V  IPC
共享内存(share memory)
消息队列(message queue)
信号灯集(semaphore set)


套接字(socket)

 

之间有区分与各自的运用场景,其中套接字通常使用在网络服务,其他只能在本地场景下使用。笔者以后会逐一学习,本章介绍System  V  IPC中的消息队列。

 

System  V  IPC

System  V IPC引入了三种高级进程间的通信机制。一个IPC对象包含消息队列、共享内寸和信号量。

  • 共享内存
  • 消息队列
  • 信号灯集

 

 

System V IPC对象

每个IPC对象有唯一的ID
IPC对象创建后一直存在,直到被显式地删除
每个IPC对象有一个关联的KEY(其中进程的私有对象KTY值为0)

 

 

命令查看IPC对象

IPC对象是全局对象,可用ipcs,ipcrm等命令查看或删除

ipcs -q: 只显示消息队列
ipcs -s: 只显示信号量
ipcs -m: 只显示共享内存
ipcs –help: 其他的参数

 

函数操作

 

创建一个IPC对象

进程创建IPC对象之前,先ftok生成一个key值。

 #include  <sys/types.h>
 #include <sys/ipc.h>
 key_t  ftok(const char *path,  int proj_id);

  •  成功时返回合法的key值,失败时返回EOF
  •  path  存在且可访问的文件的路径
  •  proj_id  用于生成key的数字,不能为0

 

 

消息队列

消息队列是System V IPC对象的一种,由消息队列ID来唯一标识。消息队列就是一个消息的列表。用户可以在消息队列中添加消息、读取消息等

特点是消息队列可以按照类型来发送/接收消息。

 

消息队列结构

 

消息格式

通信双方首先定义好统一的消息格式,用户根据应用需求定义结构体类型

其中,首成员类型为long,代表消息类型(正整数),其他成员都属于消息正文

typedef  struct {
   long mtype;
   char mtext[64];
} MSG;

 

 

 

消息队列使用步骤

  1. 打开/创建消息队列   msgget
  2. 向消息队列发送消息   msgsnd
  3. 从消息队列接收消息   msgrcv
  4. 控制消息队列   msgctl

 

 

消息队列创建/打开 – msgget

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

  •   成功时返回消息队列的id,失败时返回EOF
  •   key 和消息队列关联的key  IPC_PRIVATE 或 ftok
  •   msgflg  标志位  IPC_CREAT|0666

 

消息发送 – msgsnd

 #include <sys/ipc.h>
 #include <sys/msg.h>
 int msgsnd(int msgid, const void *msgp, size_t size,
            int msgflg);
 

  •   成功时返回0,失败时返回-1
  •   msgid   消息队列id
  •   msgp    消息缓冲区地址
  •   size    消息正文长度
  •   msgflg   标志位 0 或 IPC_NOWAIT

 

消息接收 – msgrcv

 #include <sys/ipc.h>
 #include <sys/msg.h>
 int msgrcv(int msgid, void *msgp, size_t size, long msgtype,
                   int msgflg);

  •   成功时返回收到的消息长度,失败时返回-1
  •   msgid   消息队列id
  •   msgp   消息缓冲区地址
  •   size   指定接收的消息长度 
  •   msgtype   指定接收的消息类型   
  •   msgflg   标志位   0 或 IPC_NOWAIT

 

控制消息队列 – msgctl

 #include <sys/ipc.h>
 #include <sys/msg.h>
 int msgctl(int msgid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

  •   成功时返回0,失败时返回-1
  •   msgid    消息队列id
  •   cmd    要执行的操作  IPC_STAT / IPC_SET / IPC_RMID
  •   buf   存放消息队列属性的地址

 

 

示例

     两个进程通过消息队列轮流将键盘输入的字符串发送给对方,接收并打印对方发送的消息

 

A.c

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

typedef  struct {
   long mtype;
   char mtext[64];
} MSG;

#define  LEN  (sizeof(MSG) – sizeof(long))
#define  TypeA  100
#define  TypeB  200

int main() 
{
  int msgid;
  key_t key;
  MSG buf;
  
  if ((key = ftok(“.”, ‘q’)) == -1) 
  {
    perror(“ftok”);  
	exit(-1);
  }
  
  if ((msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) < 0) 
  {
    perror(“msgget”); 
	exit(-1);
  }
  
  while ( 1 )
  {
    buf.mtype = TypeB;
    printf("input > ");	
    fgets(buf.mtext, 64, stdin);
    msgsnd(msgid, &buf, LEN, 0);
	if (strcmp(buf.mtext, "quit\n") == 0) exit(0);
    msgrcv(msgid, &buf, LEN, TypeA, 0);
	if (strcmp(buf.mtext, "quit\n") == 0) break;
	printf("recv message : %s", buf.mtext);
  }
  msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);
  
  return 0;
}
  


 

B.c

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

typedef  struct {
   long mtype;
   char mtext[64];
} MSG;

#define  LEN  (sizeof(MSG) – sizeof(long))
#define  TypeA  100
#define  TypeB  200

int main() 
{
  int msgid;
  key_t key;
  MSG buf;
  
  if ((key = ftok(“.”, ‘q’)) == -1) 
  {
    perror(“ftok”);  
	exit(-1);
  }
  
  if ((msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) < 0) 
  {
    perror(“msgget”); 
	exit(-1);
  }
  
  while ( 1 )
  {
    msgrcv(msgid, &buf, LEN, TypeB, 0);
	if (strcmp(buf.mtext, "quit\n") == 0) break;
	printf("recv message : %s", buf.mtext);
    buf.mtype = TypeA;
    printf("input > ");	
    fgets(buf.mtext, 64, stdin);
    msgsnd(msgid, &buf, LEN, 0);
	if (strcmp(buf.mtext, "quit\n") == 0) exit(0); 
  }
  msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);
  
  return 0;
}
  

 

这样,当A是发送端,B进程在等待接收。B接收到数据,成为发送端,A进程等待接收。直到一方发送'quit',发送端进程结束,接收端删除消息队列,结束。

注意的是,进程发送对方的类型,接收时指定自己的类型。