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编程实现队列

发布时间:2023-01-10 02:43:10

A. linux系统编程—消息队列

消息队列本质上是位于内核空间的链表,链表的每个节点都是一条消息。每一条消息都有自己的消息类型,消息类型用整数来表示,而且必须大于 0。每种类型的消息都被对应的链表所维护:

其中数字 1 表示类型为 1 的消息,数字2、3、4 类似。彩色块表示消息数据,它们被挂在对应类型的链表上。

值得注意的是,刚刚说过没有消息类型为 0 的消息,实际上,消息类型为 0 的链表记录了所有消息加入队列的顺序,其中红色箭头表示消息加入的顺序。

无论你是发送还是接收消息,消息的格式都必须按照规范来。简单的说,它一般长成下面这个样子:

所以,只要你保证首4字节(32 位 linux 下的 long)是一个整数就行了。
举个例子:

从上面可以看出,正文部分是什么数据类型都没关系,因为消息队列传递的是 2 进制数据,不一定非得是文本。

msgsnd 函数用于将数据发送到消息队列。如果该函数被信号打断,会设置 errno 为 EINTR。

参数 msqid:ipc 内核对象 id
参数 msgp:消息数据地址
参数 msgsz:消息正文部分的大小(不包含消息类型)
参数 msgflg:可选项
该值为 0:如果消息队列空间不够,msgsnd 会阻塞。
IPC_NOWAIT:直接返回,如果空间不够,会设置 errno 为 EAGIN.

返回值:0 表示成功,-1 失败并设置 errno。

msgrcv 函数从消息队列取出消息后,并将其从消息队列里删除。

参数 msqid:ipc 内核对象 id
参数 msgp:用来接收消息数据地址
参数 msgsz:消息正文部分的大小(不包含消息类型)
参数 msgtyp:指定获取哪种类型的消息

msgtyp = 0:获取消息队列中的第一条消息
msgtyp > 0:获取类型为 msgtyp 的第一条消息,除非指定了 msgflg 为MSG_EXCEPT,这表示获取除了 msgtyp 类型以外的第一条消息。
msgtyp < 0:获取类型 ≤|msgtyp|≤|msgtyp| 的第一条消息。
参数 msgflg:可选项。
如果为 0 表示没有消息就阻塞。
IPC_NOWAIT:如果指定类型的消息不存在就立即返回,同时设置 errno 为 ENOMSG
MSG_EXCEPT:仅用于 msgtyp > 0 的情况。表示获取类型不为 msgtyp 的消息
MSG_NOERROR:如果消息数据正文内容大于 msgsz,就将消息数据截断为 msgsz

程序 msg_send 和 msg_recv 分别用于向消息队列发送数据和接收数据。

msg_send 程序定义了一个结构体 Msg,消息正文部分是结构体 Person。该程序向消息队列发送了 10 条消息。
msg_send.c

程序 msg_send 第一次运行完后,内核中的消息队列大概像下面这样:

msg_recv 程序接收一个参数,表示接收哪种类型的消息。比如./msg_recv 4 表示接收类型为 4 的消息,并打印在屏幕。

先运行 msg_send,再运行 msg_recv。
接收所有消息

接收类型为 4 的消息

获取和设置消息队列的属性

msqid:消息队列标识符
cmd:控制指令
IPC_STAT:获得msgid的消息队列头数据到buf中
IPC_SET:设置消息队列的属性,要设置的属性需先存储在buf中,可设置的属性包括:msg_perm.uid、msg_perm.gid、msg_perm.mode以及msg_qbytes
buf:消息队列管理结构体。

返回值:
成功:0
出错:-1,错误原因存于error中
EACCESS:参数cmd为IPC_STAT,确无权限读取该消息队列
EFAULT:参数buf指向无效的内存地址
EIDRM:标识符为msqid的消息队列已被删除
EINVAL:无效的参数cmd或msqid
EPERM:参数cmd为IPC_SET或IPC_RMID,却无足够的权限执行

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