程序間通訊（2）-訊息佇列

lethe1203發表於2024-04-04
佇列
Linux 中的訊息佇列是一種程序間通訊（IPC）機制，允許不同程序之間透過訊息進行通訊。

訊息佇列中的相關函式：

msgget：建立或開啟一個訊息佇列。
函式原型：int msgget(key_t key, int msgflg);
引數：
key：訊息佇列的鍵值，用於標識訊息佇列。
msgflg：標誌引數，用於指定訊息佇列的建立方式和許可權。
返回值：成功時返回訊息佇列的識別符號（非負整數），失敗時返回 -1。


msgctl：對訊息佇列進行控制。
函式原型：int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
引數：
msqid：訊息佇列的識別符號。
cmd：控制命令，用於指定執行的操作。
buf：指向 struct msqid_ds 結構的指標，用於傳遞或接收訊息佇列的狀態資訊。
返回值：成功時返回0，失敗時返回 -1。


msgsnd：向訊息佇列傳送訊息。
函式原型：int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
引數：
msqid：訊息佇列的識別符號。
msgp：指向要傳送的訊息的指標。
msgsz：訊息的大小（以位元組為單位）。
msgflg：標誌引數，用於指定傳送訊息的行為。
返回值：成功時返回0，失敗時返回 -1。


msgrcv：從訊息佇列接收訊息。
函式原型：ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
引數：
msqid：訊息佇列的識別符號。
msgp：指向儲存接收訊息的緩衝區的指標。
msgsz：緩衝區的大小（以位元組為單位）。
msgtyp：指定所接收訊息的型別。
msgflg：標誌引數，用於指定接收訊息的行為。
返回值：成功時返回接收到的訊息的大小（以位元組為單位），失敗時返回 -1。
對於ftok補充一點，ftok 函式是一個用於生成 System V IPC（Inter-Process Communication，程序間通訊）中鍵值的函式。在 System V IPC 中，諸如訊息佇列、共享記憶體和訊號量等資源都需要一個唯一的鍵值來標識。
ftok 函式的原型如下：
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

它接受兩個引數：
pathname：一個指向檔案的路徑名的指標。通常情況下，你可以選擇一個現有的檔案，該檔案的存在與否對 ftok 函式的結果不會產生影響，因為它只關注檔案的索引節點號（inode number）和專案 ID（proj_id）。
proj_id：一個使用者定義的整數，用於生成鍵值的低8位。通常情況下，你可以為不同的 IPC 資源設定不同的專案 ID，以確保它們的鍵值不衝突。
ftok 函式將 pathname 引數指定的檔案的索引節點號和 proj_id 引數合併起來，然後透過一系列位操作生成一個唯一的鍵值。這個鍵值將作為 System V IPC 中資源的識別符號，用於建立或獲取相應的資源。
需要注意的是，ftok 函式的返回值是一個鍵值 key_t，這個鍵值會傳遞給 msgget、shmget 或 semget 等函式，用於建立或獲取對應的訊息佇列、共享記憶體或訊號量。
更多關於ftok函式的解析可見：ftok()函式深度解析
說白了ftok函式就是根據檔案生成一個key_t型別的值，key_t一般是一個長整型，那完全可用用一個長整型的數進行替換即可，前提是該長整型數沒有作為key_t使用

傳送訊息的程式msg1.c

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

#define MAX_MSG_SIZE 1024
#define MSG_TYPE 1

// 定義訊息結構體
struct msg_buffer {
    long msg_type;
    char msg_text[MAX_MSG_SIZE];
};

int main() {
    int i;
    int msg_id;
    key_t key;
    struct msg_buffer message;

    // 生成一個唯一的鍵值
    if ((key = ftok("lethe1203", 'B')) == -1) {
        perror("ftok");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 建立一個訊息佇列，如果不存在則建立，否則開啟
    if ((msg_id = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT)) == -1) {    // 這裡完全可用把key替換為12345678等，去掉"生成一個唯一的鍵值"的步驟
        perror("msgget");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Sending multiple messages to the queue...\n");

    // 傳送多條訊息到佇列
    for (i = 1; i <= 5; ++i) {
        // 設定訊息的型別為 MSG_TYPE
        message.msg_type = MSG_TYPE;

        // 構造訊息內容
        sprintf(message.msg_text, "This is message %d from sender", i);

        // 傳送訊息
        if (msgsnd(msg_id, &message, sizeof(message.msg_text), 0) == -1) {
            perror("msgsnd");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        printf("Message %d sent to queue.\n", i);

        // 為了演示，傳送完一條訊息後暫停五秒
        sleep(5);
    }

    printf("All messages sent to the queue.\n");

    return 0;
}

接收訊息的程式msg2.c：

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

#define MAX_MSG_SIZE 1024
#define MSG_TYPE 1

// 定義訊息結構體
struct msg_buffer {
    long msg_type;
    char msg_text[MAX_MSG_SIZE];
};

int main() {
    int msg_id;
    key_t key;
    struct msg_buffer message;

    // 生成一個唯一的鍵值
    if ((key = ftok("lethe1203", 'B')) == -1) {
        perror("ftok");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 獲取現有的訊息佇列，如果不存在則建立
    if ((msg_id = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT)) == -1) {    // 這裡完全可用把key替換為12345678等，去掉"生成一個唯一的鍵值"的步驟
        perror("msgget");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Receiving messages from the queue...\n");

    // 從佇列中接收訊息
    while (1) {
        // 接收訊息
        if (msgrcv(msg_id, &message, sizeof(message.msg_text), MSG_TYPE, 0) == -1) {
            perror("msgrcv");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        // 列印接收到的訊息
        printf("Message received: %s\n", message.msg_text);
    }

    return 0;
}

程式碼執行結果：

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