第5章 Posix 消息队列

5.1 概述

消息队列可以认为是一个链表。有写权限的线程可往消息队列中放置消息，有读权限的线程可以从消息队列中取走消息。

消息队列和管道/FIFO的区别：

（1）消息队列往一个队列中写消息前，并不需要有一个进程/线程在等待消息的到达，管道/FIFO需要。

（2）Posix消息队列是随内核的持续性，管道/FIFO是随进程的。

Posix消息队列和System V消息队列的区别：

（1）Posix消息队列的读总是返回最高优先级（类型）的最早消息；System V消息队列的读可以返回指定优先级（类型）的消息；

（2）Posix消息队列可以产生一个信号，System V消息队列不可以。

5.2 函数

5.2.1 mq_open函数

头文件	#include <mqueue.h>
函数原型	mqd_t mq_open(const char *name, int oflag);
	mqd_t mq_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, struct mq_attr *attr);
返回值	成功返回消息队列的描述符，失败返回-1
	name：只能以/开头，且之后不能有/
参数	oflag:O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR、O_CREAT、O_EXCL、O_NOBLOCK
	mode：0666
说明	1.有2个函数的原因和open函数一样，参数中有...可变参数
	2.第4个参数，有的版本传变量的地址，有的版本传变量

5.2.2 mq_close函数

头文件	#include <mqueue.h>
函数原型	int mq_close(mqd_t mqdes);
返回值	成功返回0，失败返回-1
说明	只是关闭消息队列描述符，但消息队列还在系统中

5.2.3 mq_unlink 函数

头文件	#include <mqueue.h>
函数原型	int mq_unlink(const char *name);
返回值	成功返回0，失败返回-1
说明	删除消息队列

注意：

1.编译时需要加上 -lrt

2.程序编译完成后，如果直接运行程序则提示mq_open失败，提示mq_open permission denied。解决办法是：

mkdir /dev/mqueue
mount -t mqueue none /dev/mqueue

5.2.4 mqcreat 程序

 #include <stdio.h>
 #include <unistd.h>
 #include <mqueue.h>

 // mqcreat -e /mqueue
 int main(int argc, char **argv)
 {
     ;
     int flags = O_RDWR | O_CREAT;
     mqd_t mqd = ;

     )
     {
         switch (c)
         {
             case 'e':
                 flags |= O_EXCL;
                 break;
             default:
                 break;
         }
     }

     )
     {
         printf("usage: mqcreate [-e] <name>\n");
         ;
     }

     // 打开或创建一个消息队列
     mqd = mq_open(argv[optind], flags, , );
     )
     {
         perror("mq_open error");
         ;
     }

     // 关闭消息队列
     mq_close(mqd);

     // 删除消息队列
     //mq_unlink(argv[optind]);

     ;
 }

5.3 消息队列的属性

struct mq_attr {
　　long mq_flags; /* Flags: 0 or O_NONBLOCK */
　　long mq_maxmsg; /* Max. # of messages on queue */
　　long mq_msgsize; /* Max. message size (bytes) */
　　long mq_curmsgs; /* # of messages currently in queue */
};

每个消息队列有4个属性：是否阻塞、允许最大的消息数量、允许最大的字节、当前消息数量。

1.如果创建一个新队列，指定了mq_maxmsg、mq_msgsize则忽略其他两个成员。

2.如果设置成非阻塞的，则另外三个参数被忽略。

头文件	#include <mqueue.h>
函数原型	int mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *attr);
	int mq_setattr(mqd_t mqdes, const struct mq_attr *attr, struct mq_attr *oattr);
返回值	成功返回0，失败返回-1

5.3.1 带属性的mq_creat程序

 #include <stdio.h>
 #include <unistd.h>
 #include <string.h>
 #include <mqueue.h>

 // mqcreat -e -m 1024 -z 8192 /mqueue
 int main(int argc, char **argv)
 {
     ;
     int flags = O_RDWR | O_CREAT;
     mqd_t mqd = ;
     struct mq_attr attr;
     memset(&attr, , sizeof(attr));

     )
     {
         switch (c)
         {
             case 'e':
                 flags |= O_EXCL;
                 break;
             case 'm':
                 attr.mq_maxmsg = atol(optarg);
                 break;
             case 'z':
                 attr.mq_msgsize = atol(optarg);
                 break;
             default:
                 break;
         }
     }

     )
     {
         printf("usage: mqcreate [-e] <name>\n");
         ;
     }

     // 打开或创建一个消息队列
     mqd = mq_open(argv[optind], flags, , attr);
     )
     {
         perror("mq_open error");
         ;
     }

     // 关闭消息队列
     mq_close(mqd);

     // 删除消息队列
     mq_unlink(argv[optind]);

     ;
 }

5.4 mq_send 和 mq_receive 函数

　　mq_send是往消息队列中放消息；mq_receive从消息队列中取消息。每个消息都有一个优先级（类型），它是一个小于MQ_PRIO_MAX的无符号整数，Posxi的上限是32。

　　mq_receive总是返回队列中在最高优先级的最早消息。而System V的msgrcv函数可以返回指定优先级的最早消息。

头文件	#include <mqueue.h>
函数原型	int mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int msg_prio);
返回值	成功返回0，失败返回-1
函数原型	ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int *msg_prio);
返回值	成功返回字节数，失败返回-1
说明	1.mq_receive的len参数不能小于消息的最大值（mq_attr结构中mq_msgsize成员），如果小于就立即返回EMSGSIZE错误
	2.mq_send的prio参数是待发消息的优先级（类型），其值必须小于32位无符号整数
	3.mq_receive的prio参数如果非空，所返回消息的优先级（类型）就放在这个地址中
	4.如果不需要指定优先级，则mq_send的prio参数为0，mq_receive的prio参数为NULL

5.4.1 mqsend程序

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <unistd.h>
 #include <string.h>
 #include <mqueue.h>

 // mqsend /mqueue 100 1
 int main(int argc, char **argv)
 {
     ;
     int flags = O_RDWR | O_CREAT;
     mqd_t mqd = ;
     struct mq_attr attr;
     memset(&attr, , sizeof(attr));

     )
     {
         printf("usage: mqsend <name> <bytes> <priority>\n");
         ;
     }

     // 打开或创建一个消息队列
     mqd = mq_open(argv[], flags, , NULL);
     )
     {
         perror("mq_open error");
         ;
     }

     unsigned ]);
     unsigned ]);
     , len);

     int ret = mq_send(mqd, ptr, len, prio);
     )
     {
         perror("mq_send error");
         ;
     }

     // 关闭消息队列
     mq_close(mqd);

     ;
 }

5.4.2 mqreceive程序

　　命令行选项-n指定非阻塞模式，这样消息队列中没有消息，mq_receive就返回一个错误。

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <unistd.h>
 #include <string.h>
 #include <mqueue.h>

 // mqreceive [-n] /mqueue
 int main(int argc, char **argv)
 {
     ;
     int flag = O_RDWR | O_CREAT;
     mqd_t mqd = ;
     struct mq_attr attr;
     unsigned ;

     )
     {
         switch (c)
         {
             case 'n':
                 flag |= O_NONBLOCK;
                 break;
             default:
                 break;
         }
     }

     )
     {
         printf("usage: mareceive [-n] <name>\n");
         ;
     }

     // 打开消息队列
     mqd = mq_open(argv[optind], flag, , );
     )
     {
         perror("mq_open error");
         ;
     }

     // 获取消息队列中消息的最大字节数
     mq_getattr(mqd, &attr);

     );

     int n = mq_receive(mqd, buff, attr.mq_msgsize, &prio);
     printf("read %d bytes, prio:%d\n", n, prio);

     ;
 }

5.5 消息队列限制

　　mq_maxmsg　　队列中的最大消息数，没有限制

　　mq_msgsize　　消息的最大字节数，没有限制

　　MQ_OPEN_MAX　　一个进程能同时打开消息队列的最大数目，有限制，查询方法是：sysconf(_SC_MQ_OPEN_MAX);

　　MQ_PRIO_MAX　　消息的优先级要小于这个值，有限制，查询方法是：sysconf(_SC_MQ_PRIO_MAX);

5.5.1 mqsysconf 程序