SystemV消息隊列揭秘：原理與實戰

一、消息隊列的基本原理

1、基本概念

2、基本原理

3、消息類型的關鍵作用

4、重要特性總結

5、生命周期管理

6、典型應用場景

二、System V 消息隊列的內核數據結構

1、消息隊列的管理結構?msqid_ds（消息隊列標識符結構）

關鍵字段解析

2、權限控制結構?ipc_perm

權限控制字段解析

3、消息結構

4、消息隊列與共享內存的對比

5、關鍵系統限制

6、總結

三、消息隊列的創建：msgget()?函數

1、函數原型

2、參數解析

key?的生成方式

msgflg?的組成

1. 權限位（低 9 位）

2. 選項標志（高位）

3、返回值

4、典型使用場景

(1) 創建新隊列

(2) 獲取已有隊列

(3) 創建獨占隊列（檢測是否已存在）

5、與共享內存 (shmget) 的對比

6、注意事項

7、完整示例

輸出示例

說明

驗證

8、總結

四、?消息隊列的釋放與管理：msgctl()?函數

1、函數原型

2、參數解析

cmd?的常用選項

3、返回值

4、典型使用場景

(1) 刪除消息隊列（釋放資源）

(2) 查詢隊列狀態

(3) 修改隊列屬性

5、與共享內存 (shmctl) 的對比

6、注意事項

7、完整示例

分析：?

8、總結

五、?向消息隊列發送數據：msgsnd()?函數

1、函數原型

2、參數解析

消息結構體?msgbuf

msgflg?的常用選項

3、返回值

4、使用示例

(1) 定義消息結構

(2) 發送消息（阻塞模式）

(3) 發送消息（非阻塞模式）

5、關鍵注意事項

6、完整代碼示例

代碼邏輯分析

7、總結

六、從消息隊列獲取數據：msgrcv()?函數詳解

1、函數原型

2、參數解析

消息結構體?msgbuf

msgtyp?的接收規則

msgflg?的常用選項

3、返回值

4、使用示例

(1) 定義消息結構

(2) 接收特定類型的消息（阻塞模式）

(3) 接收任意消息（非阻塞模式）

(4) 處理長消息（自動截斷）

5、關鍵注意事項

6、完整代碼示例

關鍵點說明：

注意：

7、總結

一、消息隊列的基本原理

????????System V消息隊列是Unix/Linux系統中一種進程間通信(IPC)機制，允許不相關的進程通過消息隊列交換數據。

1、基本概念

System V消息隊列是一種內核維護的消息鏈表，具有以下特點：

消息隊列由唯一的標識符(隊列ID)標識
消息是類型化的，每個消息都有一個長整型的類型字段
消息可以按照類型順序讀取，而不一定是先進先出（后面會具體介紹）
消息隊列是持久的，會持續到系統重啟或顯式刪除

2、基本原理

????????消息隊列是System V IPC機制中的一種進程間通信方式，其本質是在內核空間維護的一個鏈表結構。這個鏈表中的每個節點都是一個獨立的數據塊，每個數據塊包含兩個主要部分：

消息類型：一個正整數，用于標識消息的類別
消息內容：實際傳輸的數據

通信雙方通過以下機制實現交互：

隊列共享：不同進程通過唯一的key訪問同一個消息隊列
寫入機制：發送方總是在隊列尾部添加新的消息
讀取機制：接收方可以按照特定規則從隊列中獲取消息（不一定先進先出）

3、消息類型的關鍵作用

消息類型決定了消息的歸屬和讀取方式：

發送方標識：通過指定不同類型的值來區分消息的接收者
選擇性接收：接收方可以指定只接收特定類型的消息
優先級控制：類型值也可以用于實現消息優先級（數值越小優先級越高）

4、重要特性總結

消息隊列提供了一個從一個進程向另一個進程發送數據塊的方法。
結構化通信：支持類型化數據塊（每個數據塊都被認為是有一個類型的，接收者進程接收的數據塊可以有不同的類型值）的傳輸，比管道等字節流通信更結構化
異步通信：發送和接收進程不需要同時存在
多路復用：單個隊列可支持多個進程間的多種消息交換
內核持久性：消息會一直保留在隊列中直到被讀取（和共享內存一樣，消息隊列的資源也必須自行刪除，否則不會自動清除，因為system V IPC資源的生命周期是隨內核的）
容量限制：受系統配置參數限制（如MSGMAX, MSGMNB等）

5、生命周期管理

與System V IPC的其他資源相同：

顯式刪除：必須通過msgctl(..., IPC_RMID,...)主動刪除
查看命令：使用ipcs -q查看現有消息隊列
清理命令：可通過ipcrm -q刪除指定的隊列

6、典型應用場景

生產者-消費者模型
多進程事件通知
跨進程的任務分發系統
需要保證消息邊界的通信場景

補充說明：

????????雖然POSIX也定義了消息隊列接口（mq_*系列函數），但System V消息隊列在現有系統中仍廣泛使用，兩者在實現和特性上有顯著差異。

二、System V 消息隊列的內核數據結構

1、消息隊列的管理結構?`msqid_ds（`消息隊列標識符結構`）`

????????System V 消息隊列在內核中通過?msqid_ds?結構體進行管理（內核為每個消息隊列維護一個msqid_ds結構），該結構體存儲了消息隊列的所有關鍵信息，定義在?<linux/msg.h>?中：

struct msqid_ds {struct ipc_perm msg_perm;   // 權限控制結構struct msg *msg_first;      // 指向隊列中的第一個消息（內核內部使用）struct msg *msg_last;       // 指向隊列中的最后一個消息（內核內部使用）__kernel_time_t msg_stime;  // 最后一次調用 `msgsnd()` 的時間（發送時間）__kernel_time_t msg_rtime;  // 最后一次調用 `msgrcv()` 的時間（接收時間）__kernel_time_t msg_ctime;  // 最后一次修改隊列的時間（如權限變更）unsigned long msg_lcbytes;  // 保留字段（32位兼容）unsigned long msg_lqbytes;  // 保留字段（32位兼容）unsigned short msg_cbytes;  // 當前隊列中的總字節數unsigned short msg_qnum;    // 當前隊列中的消息數量unsigned short msg_qbytes;  // 隊列允許的最大字節數（`msg_qbytes ≤ MSGMNB`）__kernel_ipc_pid_t msg_lspid; // 最后一個執行 `msgsnd()` 的進程PID__kernel_ipc_pid_t msg_lrpid; // 最后一個執行 `msgrcv()` 的進程PID
};

關鍵字段解析

msg_perm：權限控制結構，決定哪些進程可以訪問該消息隊列。
msg_first?/?msg_last：內核內部使用，指向消息鏈表（用戶層不可見）。
時間戳（msg_stime?/?msg_rtime?/?msg_ctime）：記錄消息隊列的關鍵操作時間，可用于監控和調試。
msg_qnum?和?msg_cbytes：
- msg_qnum：當前隊列中的消息數量。
- msg_cbytes：當前隊列占用的總字節數（所有消息大小之和）。
msg_qbytes：隊列的最大容量（字節數），可通過?msgctl(IPC_SET)?調整，但不得超過系統限制（MSGMNB）。
msg_lspid?/?msg_lrpid：記錄最后一個發送（msgsnd）和接收（msgrcv）消息的進程PID，便于調試。

2、權限控制結構?`ipc_perm`

????????可以看到消息隊列數據結構的第一個成員是msg_perm，它和shm_perm是同一個類型的結構體變量。ipc_perm?是 System V IPC 機制的通用權限控制結構，定義在?<linux/ipc.h>?中，用于管理消息隊列、共享內存和信號量的訪問權限：

struct ipc_perm {__kernel_key_t key;    // 創建 IPC 資源時指定的 key（`ftok()` 生成）__kernel_uid_t uid;    // 所有者的用戶ID__kernel_gid_t gid;    // 所有者的組ID__kernel_uid_t cuid;   // 創建者的用戶ID__kernel_gid_t cgid;   // 創建者的組ID__kernel_mode_t mode;  // 訪問權限（如 0644）unsigned short seq;    // 序列號（內核用于管理 IPC 標識符）
};

權限控制字段解析

key：用于生成 IPC 標識符（msgget()?的第一個參數），通常由?ftok()?生成。
uid?/?gid：資源當前的所有者（可通過?msgctl(IPC_SET)?修改）。
cuid?/?cgid：資源的創建者（不可修改）。
mode：
- 訪問權限位，格式類似文件權限（如?0600?表示僅所有者可讀寫）。
- 可通過?msgctl(IPC_SET)?修改。

3、消息結構

發送和接收消息時使用的結構：

struct msgbuf {long mtype;     // 消息類型，必須>0char mtext[1];  // 消息數據(實際長度可變)
};

4、消息隊列與共享內存的對比

特性	消息隊列 (`msqid_ds`)	共享內存 (`shmid_ds`)
數據結構	鏈表結構，存儲消息塊	線性內存區域
訪問方式	類型化消息（`msgrcv`?按類型讀取）	直接內存讀寫
同步需求	自帶消息邊界，無需額外同步	通常需要信號量同步
內核持久性	消息保留直到被讀取	內存段持久，直到顯式刪除
適用場景	結構化通信、異步通知	大數據量、高性能共享

5、關鍵系統限制

MSGMAX：單個消息的最大長度（字節），可通過?sysctl kernel.msgmax?查看。
MSGMNB：單個消息隊列的最大容量（字節），可通過?sysctl kernel.msgmnb?查看。
MSGMNI：系統范圍內最大消息隊列數量，可通過?sysctl kernel.msgmni?查看。

6、總結

System V 消息隊列通過?msqid_ds?結構管理，包含隊列狀態、時間戳、權限等信息。
ipc_perm?控制訪問權限，確保安全性。
消息隊列適用于結構化、異步的進程間通信，但需注意手動釋放資源（msgctl(IPC_RMID)）。
與共享內存相比，消息隊列自帶消息邊界，但性能較低，適用于中小數據量通信。

三、消息隊列的創建：`msgget()`?函數

1、函數原型

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

2、參數解析

參數	類型	說明
`key`	`key_t`	消息隊列的唯一鍵值，通常由?`ftok()`?生成，或使用?`IPC_PRIVATE`?創建私有隊列。
`msgflg`	`int`	控制隊列創建的標志位，由權限位（如?`0644`）和選項標志（如?`IPC_CREAT`）按位或（\|）組合。

`key`?的生成方式

ftok()?生成（推薦）
通過文件路徑和項目ID生成唯一鍵值：
```
key_t key = ftok("/path/to/file", 'A');  // 'A' 是項目ID（1~255）
```
IPC_PRIVATE

創建一個僅當前進程可訪問的私有隊列（通常用于父子進程間通信）：
```
key_t key = IPC_PRIVATE;
```

`msgflg`?的組成

????????在?System V IPC（如消息隊列、共享內存、信號量）中，msgflg?參數是一個整型（int），它由?權限位（低 9 位）?和?選項標志（高位）?組合而成，通過?按位或（|）?運算來設置。

1. 權限位（低 9 位）

作用：控制消息隊列的訪問權限（類似 Linux 文件權限）。
格式：一個?9 位?的八進制數，結構如下：

位組含義示例
0700 所有者（User）權限 rwx（讀/寫/執行）
0070 組（Group）權限 rw-（讀/寫）
0007 其他用戶（Others）權限 r--（只讀）

示例：
- 0644?→ 所有者可讀可寫（6?=?110），組和其他用戶只讀（4?=?100）。
- 0600?→ 僅所有者可讀可寫，其他用戶無權限。

位組	含義	示例
`0700`	所有者（User）權限	`rwx`（讀/寫/執行）
`0070`	組（Group）權限	`rw-`（讀/寫）
`0007`	其他用戶（Others）權限	`r--`（只讀）

2. 選項標志（高位）

標志	作用	示例
`IPC_CREAT`	如果隊列不存在，則創建；否則直接返回現有隊列標識符。	`IPC_CREAT \| 0644`
`IPC_EXCL`	與?`IPC_CREAT`?聯用，若隊列已存在則返回錯誤（`EEXIST`）。	`IPC_CREAT \| IPC_EXCL \| 0644`
`IPC_NOWAIT`	非阻塞模式，若隊列滿/空時立即返回錯誤（`ENOMSG`）。	`IPC_CREAT \| IPC_NOWAIT \| 0644`

3、返回值

返回值	說明
成功	返回消息隊列的標識符（非負整數）（一個有效的消息隊列標識符（用戶層標識符），類似共享內存的shmid），用于后續操作（如?`msgsnd`/`msgrcv`）。
失敗	返回?`-1`，并設置?`errno`（如?`EACCES`?權限不足、`ENOENT`?隊列不存在）。

4、典型使用場景

(1) 創建新隊列

key_t key = ftok("/tmp/msgqueue", 65);
int msqid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);
if (msqid == -1) 
{perror("msgget failed");exit(EXIT_FAILURE);
}

(2) 獲取已有隊列

int msqid = msgget(key, 0666);  // 不指定 IPC_CREAT，若隊列不存在則失敗

(3) 創建獨占隊列（檢測是否已存在）

int msqid = msgget(key, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
if (msqid == -1 && errno == EEXIST) 
{printf("Message queue already exists.\n");
}

5、與共享內存 (`shmget`) 的對比

特性	消息隊列 (`msgget`)	共享內存 (`shmget`)
鍵值生成	同樣使用?`ftok()`?或?`IPC_PRIVATE`	相同
權限控制	通過?`msgflg`?的低9位設置	相同
創建標志	`IPC_CREAT`/`IPC_EXCL`	相同
資源類型	消息鏈表結構	線性內存段

6、注意事項

鍵值沖突：不同進程使用相同的?key?會訪問同一隊列，需確保?ftok()?的參數唯一。
權限管理：若權限不足（如?msgflg=0600），其他進程無法訪問隊列。
資源泄漏：消息隊列不會自動釋放，需通過?msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL)?手動刪除。
系統限制：隊列數量受?MSGMNI?限制，可通過?sysctl kernel.msgmni?查看。

7、完整示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/msg.h>int main() 
{key_t key = ftok("/tmp/msgqueue", 65);if (key == -1) {perror("ftok failed");exit(EXIT_FAILURE);}int msqid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);if (msqid == -1) {perror("msgget failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Message queue created with ID: %d\n", msqid);return 0;
}

輸出示例

Message queue created with ID: 0
（實際?msqid?由內核動態分配）

說明

ftok()?成功：
- 文件?/home/hmz/learn4/demo1.c?存在且可讀。
- key?計算成功（基于文件的?inode?和?proj_id=65）。
msgget()?成功：
- 如果消息隊列?不存在，則創建新隊列，返回其標識符?msqid。
- 如果隊列?已存在，則直接返回其?msqid（不會報錯，因為未使用?IPC_EXCL）。

驗證

運行?ipcs -q?可查看新創建的消息隊列：（key?由?ftok()?生成，msqid?由內核分配）

ipcs -q

8、總結

msgget()?是創建/訪問消息隊列的入口函數，依賴?key?和權限標志。
需合理管理隊列生命周期，避免資源泄漏。
適用于需要結構化通信的場景（如生產者-消費者模型）。

四、?消息隊列的釋放與管理：`msgctl()`?函數

1、函數原型

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

2、參數解析

參數	類型	說明
`msqid`	`int`	消息隊列標識符，由?`msgget()`?返回。
`cmd`	`int`	控制命令，決定該操作的類型（如刪除、查詢或設置隊列屬性）。
`buf`	*`struct msqid_ds`**	用于存儲或修改隊列狀態信息的緩沖區（部分命令需傳入，部分命令可設為?`NULL`）。

說明一下：
????????msgctl函數的參數與釋放共享內存時使用的shmctl函數的三個參數相同，只不過msgctl函數的第三個參數傳入的是消息隊列的相關數據結構。?

`cmd`?的常用選項

命令	作用
`IPC_RMID`	立即刪除消息隊列，并喚醒所有阻塞的讀寫進程（`errno`?設為?`EIDRM`）。`buf`?參數可設為?`NULL`。
`IPC_STAT`	獲取隊列的當前狀態信息（如權限、消息數量等），存儲到?`buf`?指向的?`msqid_ds`?結構體中。
`IPC_SET`	修改隊列屬性（如權限?`msg_perm.mode`?或最大容量?`msg_qbytes`），需通過?`buf`?傳入新值。

3、返回值

返回值	說明
成功	返回?`0`。
失敗	返回?`-1`，并設置?`errno`（如?`EINVAL`?無效隊列ID、`EPERM`?權限不足）。

4、典型使用場景

(1) 刪除消息隊列（釋放資源）

if (msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL) == -1) 
{perror("msgctl(IPC_RMID) failed");exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Message queue %d deleted.\n", msqid);

(2) 查詢隊列狀態

struct msqid_ds info;
if (msgctl(msqid, IPC_STAT, &info) == -1) 
{perror("msgctl(IPC_STAT) failed");exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Queue stats: %d messages, %d bytes max.\n", info.msg_qnum, info.msg_qbytes);

(3) 修改隊列屬性

struct msqid_ds info;
msgctl(msqid, IPC_STAT, &info);  // 先獲取當前狀態
info.msg_perm.mode = 0600;       // 修改權限為僅所有者可讀寫
info.msg_qbytes = 8192;          // 調整隊列最大容量為8KB
if (msgctl(msqid, IPC_SET, &info) == -1) 
{perror("msgctl(IPC_SET) failed");
}

5、與共享內存 (`shmctl`) 的對比

特性	消息隊列 (`msgctl`)	共享內存 (`shmctl`)
刪除命令	`IPC_RMID`	相同
查詢命令	`IPC_STAT`（返回?`msqid_ds`?結構）	`IPC_STAT`（返回?`shmid_ds`?結構）
設置命令	`IPC_SET`（修改權限或容量）	相同
關鍵差異	管理消息鏈表結構	管理內存段屬性

6、注意事項

權限要求
- 刪除隊列（IPC_RMID）需具備所有者或超級用戶權限。
- 修改屬性（IPC_SET）需與原權限匹配。
資源釋放時機：即使所有進程退出，消息隊列仍會保留，必須顯式調用?IPC_RMID?刪除。
阻塞進程的處理：刪除隊列會喚醒所有阻塞在?msgsnd/msgrcv?的進程，并使其返回錯誤（EIDRM）。
內核限制：隊列刪除后，其標識符可能被后續新建的隊列復用，需避免誤操作。

7、完整示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/msg.h>
#define PATHNAME "/home/hmz/learn4/demo2.c"int main() 
{key_t key = ftok(PATHNAME, 65);int msqid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);if (msqid == -1) {perror("msgget failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 刪除隊列if (msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL) == -1)     {perror("msgctl(IPC_RMID) failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Message queue %d released.\n", msqid);return 0;
}

分析：?

ftok()函數：
- 使用給定的路徑名/home/hmz/learn4/demo2.c和項目ID65生成一個唯一的鍵值(key)。
- 如果文件存在且可訪問，ftok()會成功返回一個key_t類型的鍵；否則返回-1。
msgget()函數：
- 使用生成的key創建一個新的消息隊列或訪問已存在的隊列。
- IPC_CREAT | 0666表示如果隊列不存在則創建，并設置權限為0666(所有用戶可讀寫)。
- 成功時返回消息隊列標識符(msqid)，失敗時返回-1。
msgctl()函數：
- 使用IPC_RMID命令刪除消息隊列。
- 成功時返回0，失敗時返回-1。
可能的運行結果：
- 如果所有操作都成功，程序將輸出：Message queue [隊列ID] released.
  
  其中[隊列ID]是系統分配的消息隊列標識符。
- 可能的錯誤情況：
  a) 如果ftok()失敗(如路徑不存在)，會輸出錯誤并退出
  b) 如果msgget()失敗(如權限不足)，會輸出"msgget failed"并退出
  c) 如果msgctl()失敗，會輸出"msgctl(IPC_RMID) failed"并退出
程序特點：
- 這是一個"創建后立即刪除"的示例程序，實際使用中通常不會這樣操作。
- 程序沒有發送或接收任何實際消息，只是演示了消息隊列的創建和刪除。
- 退出時使用了EXIT_FAILURE宏(值為1)表示失敗退出。

注意：每次運行程序時，系統可能會分配不同的消息隊列標識符，所以輸出的數字可能會變化。

8、總結

msgctl()?是管理消息隊列的核心函數，支持刪除、查詢和配置操作。
IPC_RMID?是釋放資源的唯一方式，需主動調用以避免內存泄漏。
通過?IPC_STAT/IPC_SET?可實現精細化的隊列監控與權限控制。
與共享內存的管理接口高度相似，但操作對象為消息鏈表而非內存段。

五、?向消息隊列發送數據：`msgsnd()`?函數

1、函數原型

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

2、參數解析

參數	類型	說明
`msqid`	`int`	消息隊列標識符，由?`msgget()`?返回。
`msgp`	*`const void`**	指向消息緩沖區的指針，必須符合?`msgbuf`?結構。
`msgsz`	`size_t`	消息數據的實際長度（字節數），不包括?`mtype`?字段。
`msgflg`	`int`	發送標志位，控制發送行為（如非阻塞模式）。

第一個參數msqid，表示消息隊列的用戶級標識符。
第二個參數msgp，表示待發送的數據塊。
第三個參數msgsz，表示所發送數據塊的大小
第四個參數msgflg，表示發送數據塊的方式，一般默認為0即可。

消息結構體?`msgbuf`

struct msgbuf {long mtype;      // 消息類型（必須 > 0）char mtext[1];   // 消息數據（柔性數組，實際長度由用戶定義）
};

mtype：消息類型，接收方可通過該字段篩選消息（值必須為正整數）。
mtext：實際消息數據，定義時可擴展為任意長度（如?char mtext[100]）。

`msgflg`?的常用選項

標志	作用
`0`	默認阻塞模式，若隊列已滿則阻塞，直到空間可用。
`IPC_NOWAIT`	非阻塞模式，若隊列滿則立即返回?`-1`，并設置?`errno`?為?`EAGAIN`。

3、返回值

返回值	說明
成功	返回?`0`，消息被添加到隊列尾部。
失敗	返回?`-1`，并設置?`errno`（如?`EINVAL`?無效參數、`EIDRM`?隊列被刪除、`EACCES`?權限不足）。

4、使用示例

(1) 定義消息結構

#define MAX_MSG_SIZE 1024struct my_msg {long mtype;char mtext[MAX_MSG_SIZE];
};

(2) 發送消息（阻塞模式）

struct my_msg msg;
msg.mtype = 1;  // 設置消息類型
strcpy(msg.mtext, "Hello, Message Queue!");if (msgsnd(msqid, &msg, strlen(msg.mtext) + 1, 0) == -1) {perror("msgsnd failed");exit(EXIT_FAILURE);
}

(3) 發送消息（非阻塞模式）

if (msgsnd(msqid, &msg, strlen(msg.mtext) + 1, IPC_NOWAIT) == -1) {if (errno == EAGAIN) {printf("Queue is full. Try later.\n");} else {perror("msgsnd failed");}
}

5、關鍵注意事項

消息大小限制
- 單條消息的長度（msgsz）不能超過系統限制?MSGMAX（可通過?cat /proc/sys/kernel/msgmax?查看）。
- 隊列總容量受?MSGMNB?限制（所有消息的?msgsz?之和 ≤?msg_qbytes）。
內存對齊問題：msgbuf?結構中的?mtext?字段建議定義為柔性數組（C99）或足夠大的靜態數組，避免內存越界。
消息類型必須為正數：若?mtype ≤ 0，msgsnd()?會返回?EINVAL?錯誤。
資源競爭處理：多進程同時發送消息時，需通過額外同步機制（如信號量）避免數據混亂。

6、完整代碼示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/msg.h>
#include <unistd.h>#define MAX_MSG_SIZE 1024
#define PATHNAME "/home/hmz/learn4/demo4.c"struct my_msg
{long mtype;char mtext[MAX_MSG_SIZE];
};int main()
{key_t key = ftok(PATHNAME, 65);int msqid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);  // 隊列不存在時自動創建if (msqid == -1){perror("msgget failed");exit(EXIT_FAILURE);}struct my_msg msg;msg.mtype = 1; // 消息類型snprintf(msg.mtext, MAX_MSG_SIZE, "PID %d: Hello, World!", getpid());if (msgsnd(msqid, &msg, strlen(msg.mtext) + 1, 0) == -1){perror("msgsnd failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Message sent to queue %d.\n", msqid);return 0;
}

代碼邏輯分析

生成鍵值 (ftok)
- 使用文件路徑?/home/hmz/learn4/demo4.c?和項目 ID?65?生成唯一的?key。
- 如果文件不存在或不可訪問，ftok?會失敗，返回?-1。
創建/獲取消息隊列 (msgget)
- IPC_CREAT | 0666?表示：
  - 如果隊列不存在，則創建新隊列；
  - 權限設置為?0666（所有用戶可讀寫）。
- 如果失敗（如權限不足），返回?-1。
構造并發送消息 (msgsnd)
- 消息類型?mtype = 1（可用于接收端篩選消息）。
- 消息內容為字符串?"PID [進程ID]: Hello, World!"（例如?"PID 1234: Hello, World!"）。
- strlen(msg.mtext) + 1?表示發送消息長度（包括終止符?\0）。
- 如果隊列已滿或權限不足，msgsnd?會失敗。

7、總結

msgsnd()?用于向消息隊列發送結構化數據，需通過?msgbuf?指定類型和內容。
消息長度需明確指定（不包括?mtype），且不能超過系統限制。
支持阻塞和非阻塞模式，適用于不同實時性要求的場景。
務必檢查返回值，確保消息成功入隊。

六、從消息隊列獲取數據：`msgrcv()`?函數詳解

1、函數原型

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

2、參數解析

參數	類型	說明
`msqid`	`int`	消息隊列標識符，由?`msgget()`?返回。
`msgp`	*`void`**	輸出型參數，指向接收消息的緩沖區，需符合?`msgbuf`?結構（見下文）。
`msgsz`	`size_t`	緩沖區?`mtext`?的最大容量（字節數），不包括?`mtype`?字段。
`msgtyp`	`long`	指定接收的消息類型，決定消息篩選規則（見下文）。
`msgflg`	`int`	接收標志位，控制接收行為（如非阻塞模式、截斷長消息等）。

消息結構體?`msgbuf`

struct msgbuf {long mtype;      // 消息類型（由發送方指定）char mtext[1];   // 消息數據（柔性數組，實際長度由用戶定義）
};

`msgtyp`?的接收規則

`msgtyp`?值	接收行為
`> 0`	讀取隊列中?第一條類型等于?`msgtyp`?的消息。
`= 0`	讀取隊列中的?第一條消息（無論類型）。
`< 0`	讀取隊列中?類型值 ≤ \|msgtyp\|?的最小類型的消息（如?`-3`?接收類型為?`1`、`2`?或?`3`?的消息）。

`msgflg`?的常用選項

標志	作用
`IPC_NOWAIT`	非阻塞模式，若隊列無匹配消息則立即返回?`-1`，并設置?`errno`?為?`ENOMSG`。
`MSG_NOERROR`	若消息實際長度?`> msgsz`，則截斷消息（不返回錯誤）；未設置時，長消息會觸發?`E2BIG`?錯誤。
`MSG_EXCEPT`	當?`msgtyp > 0`?時，接收?類型不等于?`msgtyp`?的第一條消息（Linux 特有擴展）。

3、返回值

返回值	說明
成功	返回實際接收到的?`mtext`?的字節數（不包括?`mtype`）。
失敗	返回?`-1`，并設置?`errno`（如?`EINVAL`?無效參數、`EIDRM`?隊列被刪除、`EACCES`?權限不足）。

4、使用示例

(1) 定義消息結構

#define MAX_MSG_SIZE 1024struct my_msg {long mtype;char mtext[MAX_MSG_SIZE];
};

(2) 接收特定類型的消息（阻塞模式）

struct my_msg msg;
ssize_t bytes = msgrcv(msqid, &msg, MAX_MSG_SIZE, 1, 0);  // 接收類型為1的消息
if (bytes == -1) {perror("msgrcv failed");exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Received: %s\n", msg.mtext);

(3) 接收任意消息（非阻塞模式）

ssize_t bytes = msgrcv(msqid, &msg, MAX_MSG_SIZE, 0, IPC_NOWAIT);
if (bytes == -1) {if (errno == ENOMSG) {printf("No message available.\n");} else {perror("msgrcv failed");}
}

(4) 處理長消息（自動截斷）

ssize_t bytes = msgrcv(msqid, &msg, 100, 0, MSG_NOERROR);  // 最多接收100字節
if (bytes == -1) {perror("msgrcv failed");
} else if (bytes == 100) {printf("Message truncated to 100 bytes.\n");
}

5、關鍵注意事項

緩沖區大小
- msgsz?必須 ≥ 消息的實際長度（除非使用?MSG_NOERROR）。
- 建議將?mtext?定義為足夠大的數組（如?char mtext[4096]）。
消息類型篩選
- 使用?msgtyp?可實現優先級消息處理（如類型值越小優先級越高）。
- msgtyp < 0?時，內核會遍歷隊列尋找匹配的最小類型消息。
阻塞與非阻塞
- 默認阻塞模式下，若隊列無匹配消息，進程會休眠等待。
- IPC_NOWAIT?適用于需要輪詢的場景。
隊列刪除處理：若隊列在阻塞期間被刪除（IPC_RMID），msgrcv()?會立即返回?-1，并設置?errno?為?EIDRM。

6、完整代碼示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/msg.h>
#include <unistd.h>#define MAX_MSG_SIZE 1024
#define PATHNAME "/home/hmz/learn4/demo4.c"struct my_msg
{long mtype;char mtext[MAX_MSG_SIZE];
};int main()
{key_t key = ftok(PATHNAME, 65);int msqid = msgget(key, 0666);if (msqid == -1){perror("msgget failed");exit(EXIT_FAILURE);}struct my_msg msg;if (msgrcv(msqid, &msg, MAX_MSG_SIZE, 1, 0) == -1) // 接收類型為1的消息{perror("msgrcv failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Received message: %s\n", msg.mtext);// 可選：刪除消息隊列// if (msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL) == -1) {//     perror("msgctl failed");//     exit(EXIT_FAILURE);// }return 0;
}

????????上面第五點的發送代碼，消息隊列中已經有了，下面是一個對應的接收端代碼。這個代碼會從消息隊列中讀取發送的消息：