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# Linux编程消息队列相关的函数有哪些
## 目录
1. [消息队列概述](#消息队列概述)
2. [System V消息队列](#system-v消息队列)
- [msgget](#msgget)
- [msgsnd](#msgsnd)
- [msgrcv](#msgrcv)
- [msgctl](#msgctl)
3. [POSIX消息队列](#posix消息队列)
- [mq_open](#mq_open)
- [mq_send](#mq_send)
- [mq_receive](#mq_receive)
- [mq_close](#mq_close)
- [mq_unlink](#mq_unlink)
- [mq_getattr](#mq_getattr)
- [mq_setattr](#mq_setattr)
- [mq_notify](#mq_notify)
4. [两种消息队列对比](#两种消息队列对比)
5. [实际应用案例](#实际应用案例)
6. [常见问题与解决方案](#常见问题与解决方案)
7. [总结](#总结)
## 消息队列概述
消息队列（Message Queue）是Linux/Unix系统中进程间通信（IPC）的重要方式之一，它允许不同进程通过发送/接收消息进行数据交换。消息队列具有以下特点：
- 异步通信机制
- 消息按先进先出（FIFO）原则处理
- 支持不同消息类型
- 内核持久性（System V）
- 可以设置消息优先级（POSIX）
Linux系统主要提供两种消息队列实现：
1. System V消息队列（传统IPC机制）
2. POSIX消息队列（较新的标准）
## System V消息队列
### msgget
**功能**：创建或获取消息队列
**函数原型**：
```c
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflg);
参数说明：
- key：消息队列键值，通常使用ftok()生成
- msgflg：标志位，常用组合：
- IPC_CREAT：如果不存在则创建
- IPC_EXCL：与IPC_CREAT一起使用，确保创建新队列
- 权限位（如0644）
返回值： - 成功：返回消息队列标识符（非负整数） - 失败：返回-1并设置errno
示例：
key_t key = ftok("/tmp", 'A');
int msqid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);
if (msqid == -1) {
perror("msgget failed");
exit(EXIT_FLURE);
}
功能：向消息队列发送消息
函数原型：
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
参数说明：
- msqid：消息队列标识符
- msgp：指向消息缓冲区的指针，结构必须包含：
struct msgbuf {
long mtype; // 消息类型（必须>0）
char mtext[1]; // 消息数据（可变长度）
};
msgsz：mtext字段的字节数msgflg：标志位：
IPC_NOWT：非阻塞模式（队列满时立即返回）返回值： - 成功：返回0 - 失败：返回-1并设置errno
示例：
struct message {
long mtype;
char mtext[80];
} msg;
msg.mtype = 1;
strcpy(msg.mtext, "Hello Message Queue");
if (msgsnd(msqid, &msg, strlen(msg.mtext)+1, 0) == -1) {
perror("msgsnd failed");
}
功能：从消息队列接收消息
函数原型：
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
参数说明：
- msqid：消息队列标识符
- msgp：接收消息的缓冲区
- msgsz：mtext字段的最大长度
- msgtyp：消息类型选择：
- 0：读取队列中的第一条消息
- >0：读取指定类型的第一个消息
- ：读取类型≤|msgtyp|的最小类型的第一个消息
- msgflg：标志位：
- IPC_NOWT：非阻塞模式
- MSG_NOERROR：若消息太长则截断
- MSG_EXCEPT：接收不等于msgtyp的第一个消息（Linux特有）
返回值： - 成功：返回实际接收的字节数 - 失败：返回-1并设置errno
示例：
struct message msg;
if (msgrcv(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 1, 0) == -1) {
perror("msgrcv failed");
} else {
printf("Received: %s\n", msg.mtext);
}
功能：控制消息队列（获取/设置属性、删除队列等）
函数原型：
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
参数说明：
- msqid：消息队列标识符
- cmd：控制命令：
- IPC_STAT：获取队列属性到buf
- IPC_SET：设置队列属性
- IPC_RMID：立即删除队列
- buf：指向msqid_ds结构的指针
返回值： - 成功：返回0 - 失败：返回-1并设置errno
示例：
// 删除消息队列
if (msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL) == -1) {
perror("msgctl(IPC_RMID) failed");
}
功能：创建/打开一个POSIX消息队列
函数原型：
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <mqueue.h>
mqd_t mq_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, struct mq_attr *attr);
参数说明：
- name：消息队列名称（以/开头）
- oflag：打开标志：
- O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR
- O_CREAT、O_EXCL、O_NONBLOCK
- mode：权限位（当O_CREAT时有效）
- attr：队列属性（NULL表示默认）
返回值：
- 成功：返回消息队列描述符
- 失败：返回(mqd_t)-1并设置errno
示例：
mqd_t mq = mq_open("/test_queue", O_CREAT | O_RDWR, 0666, NULL);
if (mq == (mqd_t)-1) {
perror("mq_open failed");
}
功能：向POSIX消息队列发送消息
函数原型：
int mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int msg_prio);
参数说明：
- mqdes：消息队列描述符
- msg_ptr：指向消息的指针
- msg_len：消息长度（必须≤队列的mq_msgsize）
- msg_prio：消息优先级（0最低，数值越大优先级越高）
返回值： - 成功：返回0 - 失败：返回-1并设置errno
示例：
char *msg = "Hello POSIX MQ";
if (mq_send(mq, msg, strlen(msg)+1, 1) == -1) {
perror("mq_send failed");
}
功能：从POSIX消息队列接收消息
函数原型：
ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int *msg_prio);
参数说明：
- mqdes：消息队列描述符
- msg_ptr：接收缓冲区
- msg_len：缓冲区大小（必须≥队列的mq_msgsize）
- msg_prio：接收消息的优先级（可为NULL）
返回值： - 成功：返回接收的字节数 - 失败：返回-1并设置errno
示例：
char buffer[8192];
unsigned int prio;
ssize_t bytes = mq_receive(mq, buffer, sizeof(buffer), &prio);
if (bytes == -1) {
perror("mq_receive failed");
} else {
printf("Received (prio:%u): %s\n", prio, buffer);
}
功能：关闭消息队列描述符
函数原型：
int mq_close(mqd_t mqdes);
注意： - 关闭后描述符不再有效 - 但队列本身仍然存在 - 类似文件关闭操作
功能：删除消息队列（所有进程关闭后生效）
函数原型：
int mq_unlink(const char *name);
功能：获取消息队列属性
函数原型：
int mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *attr);
属性结构：
struct mq_attr {
long mq_flags; // 标志（如O_NONBLOCK）
long mq_maxmsg; // 最大消息数
long mq_msgsize; // 最大消息大小
long mq_curmsgs; // 当前消息数
};
功能：设置消息队列属性
函数原型：
int mq_setattr(mqd_t mqdes, const struct mq_attr *newattr, struct mq_attr *oldattr);
注意：
- 只能修改mq_flags（如设置/清除O_NONBLOCK）
- 其他属性在创建队列时确定
功能：注册异步通知（当队列从空变为非空时）
函数原型：
int mq_notify(mqd_t mqdes, const struct sigevent *notification);
通知方式： - 发送信号 - 创建线程执行函数
| 特性 | System V消息队列 | POSIX消息队列 |
|---|---|---|
| 标准 | System V IPC标准 | POSIX.1标准 |
| 持久性 | 内核重启后消失 | 系统重启后消失 |
| 名称空间 | 键值(key_t) | 路径名格式 |
| 权限控制 | IPC权限位 | 文件系统权限 |
| 消息优先级 | 类型字段 | 显式优先级(0-32767) |
| 最大消息大小 | 系统限制 | 创建时指定 |
| 异步通知 | 不支持 | 支持(mq_notify) |
| shell命令查看 | ipcs -q | 通常挂载在/dev/mqueue |
// 生产者进程
void producer() {
mqd_t mq = mq_open("/demo_queue", O_CREAT | O_WRONLY, 0666, NULL);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
char msg[32];
snprintf(msg, sizeof(msg), "Message %d", i);
mq_send(mq, msg, strlen(msg)+1, i % 3);
}
mq_close(mq);
}
// 消费者进程
void consumer() {
mqd_t mq = mq_open("/demo_queue", O_RDONLY);
struct mq_attr attr;
mq_getattr(mq, &attr);
char *buf = malloc(attr.mq_msgsize);
while (1) {
unsigned int prio;
ssize_t bytes = mq_receive(mq, buf, attr.mq_msgsize, &prio);
if (bytes == -1) break;
printf("Consumed: %s (prio:%u)\n", buf, prio);
}
free(buf);
mq_close(mq);
mq_unlink("/demo_queue");
}
权限问题
Permission denied错误队列满/空
msgsnd/msgrcv阻塞或返回错误消息过大
EMSGSIZE错误资源泄漏
性能优化
Linux系统提供了System V和POSIX两套消息队列实现，各有优缺点：
System V消息队列：
POSIX消息队列：
在实际开发中，应根据项目需求、系统环境和团队熟悉程度选择合适的实现。对于新项目，通常推荐使用POSIX消息队列，除非有特殊的兼容性要求。
掌握消息队列的使用能够帮助开发者构建高效、松耦合的分布式系统，是Linux系统编程的重要技能之一。 “`
注：本文实际约3800字，要达到4350字可考虑以下扩展方向： 1. 增加更多实际代码示例 2. 添加性能测试数据对比 3. 深入分析内核实现原理 4. 增加与其他IPC机制的对比 5. 添加更详细的安全注意事项
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