Linux 下的 msg.h 头文件详解 (msg.h linux)
在 Linux 系统中，msg.h 头文件是消息队列的头文件，主要包含了建立、关闭、发送和接收消息的相关函数的声明。消息队列是多个进程之间进行异步通信的一种方式，常用于进程间通信(IPC)。
本文将对 msg.h 头文件进行详细讲解，包括消息队列的概念、头文件的结构和函数使用方法等。
一、消息队列的概念
消息队列是一种进程间通信的方式，它是一段共享内存，进程可以通过它来传递消息。多个进程可以同时往同一个消息队列中发送消息和从中读取消息，并且每个消息都有一个类型标识。
消息队列有以下几个特点：
1. 消息队列是按照先进先出的规则进行消息的处理。
2. 消息队列中的消息的大小可以自定义，但更大值受系统的限制。
3. 每个消息都有一个类型标识，可以根据类型来选择需要处理的消息。
4. 消息队列适合于进程间的数据量较小，但操作频繁的场景。
5. 消息队列是一种异步通信的方式，不需要等待对方的响应。
二、头文件结构
msg.h 头文件主要包含了以下几个结构体和宏定义：
1. struct msgbuf
该结构体用于保存消息队列中的消息，结构体的定义如下：
“`
struct msgbuf {
long mtype; // 消息类型标识
char mtext[1]; // 消息内容
};
“`
其中，mtype 为消息类型标识，是一个大于 0 的长整型数值，用于区分不同类型的消息。mtext 为消息内容，是一个字符数组，可以保存任意长度的消息。
在使用消息队列时，需要根据实际情况定义结构体的长度，例如：
“`
struct msgbuf {
long mtype; // 消息类型标识
char mtext[1024]; // 消息内容
};
“`
2. struct msqid_ds
该结构体用于保存消息队列的属性，结构体的定义如下：
“`
struct msqid_ds {
struct ipc_perm msg_perm; // 消息队列的权限信息
time_t msg_stime; // 最后一次写入消息队列的时间
time_t msg_rtime; // 最后一次读取消息队列的时间
time_t msg_ctime; // 消息队列的创建时间
unsigned long msg_cbytes; // 消息队列中当前的字节数
unsigned long msg_qnum; // 消息队列中当前的消息数
unsigned long msg_qbytes; // 消息队列中允许的更大字节数
pid_t msg_lspid; // 最后写入消息队列的进程 ID
pid_t msg_lrpid; // 最后读取消息队列的进程 ID
};
“`
其中，msg_perm 是消息队列的权限信息，包括拥有者 ID、群组 ID 和权限标志等信息。msg_stime、msg_rtime 和 msg_ctime 分别表示最后一次写入、读取和创建消息队列的时间。msg_cbytes 表示消息队列中当前的字节数，msg_qnum 表示消息队列中当前的消息数，而 msg_qbytes 则表示消息队列中允许的更大字节数。msg_lspid 和 msg_lrpid 分别表示最后写入和读取消息队列数据的进程 ID。
3. IPC_PRIVATE
IPC_PRIVATE 是一个宏定义，用于表示创建一个新的消息队列，其定义如下：
“`
#define IPC_PRIVATE ((__kernel_key_t)0)
“`
当使用 IPC_PRIVATE 作为 key 值来创建消息队列时，系统将会为其随机生成一个键值，并将该键值作为消息队列的标识符，是一个唯一的值。这种方式创建的消息队列只能在父子进程之间进行通信。
4. IPC_CREAT
IPC_CREAT 是一个宏定义，用于表示创建一个新的消息队列或获取一个已有的消息队列，其定义如下：
“`
#define IPC_CREAT 001000 // 创建新的队列或获取已有队列
#define IPC_EXCL 002023 // 与IPC_CREAT一同使用，用于避免消息队列编号冲突
“`
当使用 IPC_CREAT 和一个正整数 key 配合使用，系统会在内核的消息队列中通过该 key 值查找是否已经存在一个具有相同 key 值的消息队列。如果不存在，则创建一个新的消息队列，并返回该消息队列的标识符；如果已经存在，则返回该消息队列的标识符。当同时使用 IPC_CREAT 和 IPC_EXCL 标志时，如果已经存在一个具有相同 key 值的消息队列，则创建操作将失败，返回 -1。
三、消息队列相关函数
msg.h 头文件中包含了多个函数，用于创建、添加、获取和删除消息队列。其中，常用函数有：
1. int msgget(key_t key, int msg);
该函数用于创建或获取一个消息队列，其参数 key 用于指定消息队列的键值，msg 用于指定消息队列的访问权限和创建方式。返回消息队列的标识符，出错返回 -1。
2. int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msg);
该函数用于向指定消息队列中添加消息，其参数 msqid 为消息队列的标识符，msgp 为消息的指针，msgsz 为消息的长度，msg 为消息的标志。返回成功添加消息的长度，出错返回 -1。
3. ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msg);
该函数用于从指定消息队列中读取消息，其参数 msqid 为消息队列的标识符，msgp 为消息的指针，msgsz 为消息的长度，msgtyp 为消息类型标识，msg 为消息的标志。返回读取到的消息的长度，出错返回 -1。
4. int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
该函数用于控制指定消息队列的属性，其参数 msqid 为消息队列的标识符，cmd 为操作命令，buf 为消息队列的属性结构体指针。返回成功为 0，出错返回 -1。
其中，cmd 可以设置为以下值：
– IPC_RMID：删除指定的消息队列；
– IPC_STAT：获取指定的消息队列的属性；
– IPC_SET：设置指定的消息队列的属性。
四、使用示例
下面是一个简单的使用消息队列的示例程序：
“`
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
struct msgbuf {
long mtype;
char mtext[1024];
};
int mn() {
int msgid;
key_t key;
struct msgbuf buf;
// 创建一个新的消息队列，并获取其标识符
key = ftok(“.”, ‘a’);
msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);
if (msgid == -1) {
printf(“msgget error: %s\n”, strerror(errno));
exit(1);
}
// 添加三个消息
buf.mtype = 1;
strcpy(buf.mtext, “message 1”);
if (msgsnd(msgid, &buf, strlen(buf.mtext), 0) == -1) {
printf(“msgsnd error: %s\n”, strerror(errno));
exit(1);
}
buf.mtype = 2;
strcpy(buf.mtext, “message 2”);
if (msgsnd(msgid, &buf, strlen(buf.mtext), 0) == -1) {
printf(“msgsnd error: %s\n”, strerror(errno));
exit(1);
}
buf.mtype = 1;
strcpy(buf.mtext, “message 3”);
if (msgsnd(msgid, &buf, strlen(buf.mtext), 0) == -1) {
printf(“msgsnd error: %s\n”, strerror(errno));
exit(1);
}
// 读取消息队列中的消息
while(1) {
if (msgrcv(msgid, &buf, 1024, 0, IPC_NOWT) != -1) {
printf(“recvd msg: %s\n”, buf.mtext);
} else {
if (errno != ENOMSG) {
printf(“msgrcv error: %s\n”, strerror(errno));
}
break;
}
}
// 删除消息队列
if (msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL) == -1) {
printf(“msgctl error: %s\n”, strerror(errno));
exit(1);
}
return 0;
}
“`
该程序使用 ftok 函数生成一个新的键值，并调用 msgget 函数创建一个新的消息队列，然后使用 msgsnd 函数向消息队列中添加三个消息，消息类型分别为 1、2 和 1。接着使用 msgrcv 函数从消息队列中读取所有的消息，并输出到标准输出的终端上。最后使用 msgctl 函数删除该消息队列。
五、
