ipc之消息队列

　　消息队列以链表的方式将消息存储于内核中，调用msgsnd,msgrcv函数往消息队列里面投送，取出指定的消息。

• 创建一个消息队列

　　生成一个消息队列或者获取已有消息队列id

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

       int msgget(key_t key, int msgflg);

msgget函数返回key值对应的消息队列id。

　　1. key是一个用来与一个ipc对象进行对应的东西，起到在内核中标识的作用。

　　2.返回的id起到的是外部也就是我们应用层的标识作用，例如所有操作消息队列的函数，都是用msgid来唯一确定一个消息队列。

　　3.msgflg用来指定消息队列的权限，操作属性，高位为操作属性，地位为操作权限，比如msgflg通常使用的高位值:

　　　　IPC_CREAT:用来创建一个消息队列

　　　　IPC_EXCL:查询由key指定的消息队列释放存在

　　　　IPC_NOWAIT:之后的消息队列操作都为非阻塞

　　　　一个例子 msgget(key, IPC_CREAT|); 创建由key指定的消息队列，操作权限为0666。

　　　　　　　　 id = msgget(key, ) 得到key值对应的消息队列的id。

　　当key值为 IPC_PRIVATE 时，或者key值不为它但是msgflg指定了 IPC_CREAT ，则创建一个新的消息队列，如果这个消息队列不存在时。指定 IPC_PRIVATE 为key值时，总是创建一个新的消息队列，生成的消息队列key值为0。

由此可见获得消息队列操作 ID是很关键的，一般有3种方法获得id：

　　1.指定key值为 IPC_PRIVATE ,创建一个新的消息队列，让后将id值写入一个文件，另一个进程读取该文件，获得id值，这样2个进程就可以通过这个消息队列通信了。

　　2.手动指定key值为某个值，多个进程都看看得到这个key,这样做的问题就是可能有一个key值和指定key值一样的消息队列存在了，需要处理这样的错误，换一个key值。

　　3.使用ftok函数生成一个key，同一个key调用msgget得到的id肯定是相同的。

       #include <sys/types.h>
       #include <sys/ipc.h>

       key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);　　（proj_id is 1-255）

　　ftok函数的实现是通过stat函数获取pathname的st_dev，st_ino成员（部分位）和proj_id（只用低8位）进行组合生成一个key值，这样做的话，只要pathname和proj_id确定，那么key值基本就确定。

　　1.但是这个函数依然存在一种可能就是pathname不一样，proj_id一样，仍然得到一个一样的key，这是因为st_dev,st_ino成员数据被截断了，可能刚好保留的数据是相同的。

　　2.还有一点就是必须确保pathname这个文件全程都不会被改动，否则A进程获得key之后，在B进程获取key之前，修改pathname这个文件，从而影响st_dev,st_ino，导致B得到的key和A不一样，虽然pathname,proj_id并没有变。

• 消息队列属性描述

　　通过 msgctl可以获得，设置，删除消息队列

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

       int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

　　它的使用类似io操作中的ioctl。cmd有如下值：

　　IPC_STAT:获取由msgid指定的消息队列的描述结构体，存放于buf中。

　　IPC_SET:设置消息队列的描述结构体

　　IPC_RMID:立刻删除指定key值的消息队列，key值存放于buf结构体中。如果删除后仍有进程读写这个消息队列，则返回EIDRM错误。

一般，如果消息队列出错了，使用IPC_RMID删除消息队列，释放它在内核中占有的资源。

• 消息的发送和接收

　　消息队列是在一定的空间内建立一个链表，每次都将最近一个发送的消息放在队列链表的末尾，当取走一个消息时，它占据的相应空间就释放出来用以给后面要加入的消息使用。

　　通过函数msgsnd,msgrcv可以实现对指定消息队列进行消息发送和接收。

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

       int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

       ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

　　msgsnd：向msgid指定的消息队列末尾追加一个由msgp指向的消息，消息内容大小为msgsz。通常消息通过一个结构体进行描述,一般形式如下:

           struct msgbuf {
               long mtype;       /* message type, must be > 0 */
               char mtext[];    /* message data */
           };

这个结构体可分为2个部分，mtype用以标识消息类型，mtext这个部分就是消息的内容，可以是你想要的描述消息内容的任何形式如数组，结构体等等。msgsnd,msgrcv里面所指定的消息大小msgsz指的是消息结构体内容mtext部分的长度，不包括mtype!消息类型必须大于0，至于为什么，看到msgrcv函数时就可以知道。

　　msgflg:通常有2种取值：

　　　　0：默认值，忽略标识位。消息发送时，当消息队列里面的空间超过限制值时，msgsnd将发生阻塞，直到空间腾出来可以满足需求（就是有人读走消息），或者msgid指定的消息队列已被删除，或者捕获一个信号，否则立马返回。

　　　　IPC_NOWAIT：非阻塞，空间不足时不阻塞，而是返回一个错误值EAGAIN。

　　一个阻塞的msgsnd是可以被信号中断的。中断后返回错误，错误值EINTR。msgsnd函数一旦被信号中断，永远都不会重启调用，即便安装信号处理函数时指定了重启标识SA_RESTART。因此对于一个阻塞的消息队列，要注意对其错误的处理。

　　msgrcv：从msgid指定的消息队列里面取出由msgtyp指定类型的消息存放于msgp指向的空间。取出的消息数据大小由msgsz指定。成功时，返回拷贝到mtext中实际的字节数。

　　msgtyp有3种情况，用以控制取出消息的方式：

　　　　等于0:取出队列中的第一个消息，这样可以以先进先出的方式取消息（因为msgsnd都是把消息添加到消息队列的最后面）。

　　　　大于0:取出mtype于msgtyp相同的消息。

　　　　小于0:取出消息队列中mtype值小于等于msgtyp绝对值的所有消息中mtype值最小的那个消息。（假设mtype设定为消息的优先级，这种方式可以用于控制消息队列取消息的优先级）

　　从上面的描述可以看出这就是为什么消息结构体中mtype值为什么一定要大于0的原因。

　　msgflg有多种组合方式:

　　　　0:忽略标识位，当消息队列中无指定消息时阻塞，直到有指定类型消息，或者消息队列被删除，或者被信号中断。后面2种都会返回错误。

　　　　IPC_NOWAIT:非阻塞方式读取消息。无消息时返回ENOMSG

　　　　MSG_NOERROR：如果消息类型匹配上了，但是消息数据大小大于msgrcv指定的msgsz,则返回错误E2BIG。但是如果指定了MSG_NOERROR标识，则过大的消息数据按照msgsz指定的大小截断。

　　　　MSG_EXCEPT：如果msgtyp大于0，指定此标识表示按照先进先出的方式取出第一个非msgtyp的消息。

　

　　一个消息队列中的消息大小是可以不一样的，即便是同一类型的消息，这样当消息数据是变长时，避免出现空间的浪费。配合不使用MSG_NOERROR和对错误的判断可以提取出同一类型消息中指定长度的消息。