SystemV消息队列揭秘：原理与实战

一、消息队列的基本原理

1、基本概念

2、基本原理

3、消息类型的关键作用

4、重要特性总结

5、生命周期管理

6、典型应用场景

二、System V 消息队列的内核数据结构

1、消息队列的管理结构 msqid_ds（消息队列标识符结构）

关键字段解析

2、权限控制结构 ipc_perm

权限控制字段解析

3、消息结构

4、消息队列与共享内存的对比

5、关键系统限制

6、总结

三、消息队列的创建：msgget() 函数

1、函数原型

2、参数解析

key 的生成方式

msgflg 的组成

1. 权限位（低 9 位）

2. 选项标志（高位）

3、返回值

4、典型使用场景

(1) 创建新队列

(2) 获取已有队列

(3) 创建独占队列（检测是否已存在）

5、与共享内存 (shmget) 的对比

6、注意事项

7、完整示例

输出示例

说明

验证

8、总结

四、消息队列的释放与管理：msgctl() 函数

1、函数原型

2、参数解析

cmd 的常用选项

3、返回值

4、典型使用场景

(1) 删除消息队列（释放资源）

(2) 查询队列状态

(3) 修改队列属性

5、与共享内存 (shmctl) 的对比

6、注意事项

7、完整示例

分析：

8、总结

五、向消息队列发送数据：msgsnd() 函数

1、函数原型

2、参数解析

消息结构体 msgbuf

msgflg 的常用选项

3、返回值

4、使用示例

(1) 定义消息结构

(2) 发送消息（阻塞模式）

(3) 发送消息（非阻塞模式）

5、关键注意事项

6、完整代码示例

代码逻辑分析

7、总结

六、从消息队列获取数据：msgrcv() 函数详解

1、函数原型

2、参数解析

消息结构体 msgbuf

msgtyp 的接收规则

msgflg 的常用选项

3、返回值

4、使用示例

(1) 定义消息结构

(2) 接收特定类型的消息（阻塞模式）

(3) 接收任意消息（非阻塞模式）

(4) 处理长消息（自动截断）

5、关键注意事项

6、完整代码示例

关键点说明：

注意：

7、总结

一、消息队列的基本原理

System V消息队列是Unix/Linux系统中一种进程间通信(IPC)机制，允许不相关的进程通过消息队列交换数据。

1、基本概念

System V消息队列是一种内核维护的消息链表，具有以下特点：

消息队列由唯一的标识符(队列ID)标识
消息是类型化的，每个消息都有一个长整型的类型字段
消息可以按照类型顺序读取，而不一定是先进先出（后面会具体介绍）
消息队列是持久的，会持续到系统重启或显式删除

2、基本原理

消息队列是System V IPC机制中的一种进程间通信方式，其本质是在内核空间维护的一个链表结构。这个链表中的每个节点都是一个独立的数据块，每个数据块包含两个主要部分：

消息类型：一个正整数，用于标识消息的类别
消息内容：实际传输的数据

通信双方通过以下机制实现交互：

队列共享：不同进程通过唯一的key访问同一个消息队列
写入机制：发送方总是在队列尾部添加新的消息
读取机制：接收方可以按照特定规则从队列中获取消息（不一定先进先出）

3、消息类型的关键作用

消息类型决定了消息的归属和读取方式：

发送方标识：通过指定不同类型的值来区分消息的接收者
选择性接收：接收方可以指定只接收特定类型的消息
优先级控制：类型值也可以用于实现消息优先级（数值越小优先级越高）

4、重要特性总结

消息队列提供了一个从一个进程向另一个进程发送数据块的方法。
结构化通信：支持类型化数据块（每个数据块都被认为是有一个类型的，接收者进程接收的数据块可以有不同的类型值）的传输，比管道等字节流通信更结构化
异步通信：发送和接收进程不需要同时存在
多路复用：单个队列可支持多个进程间的多种消息交换
内核持久性：消息会一直保留在队列中直到被读取（和共享内存一样，消息队列的资源也必须自行删除，否则不会自动清除，因为system V IPC资源的生命周期是随内核的）
容量限制：受系统配置参数限制（如MSGMAX, MSGMNB等）

5、生命周期管理

与System V IPC的其他资源相同：

显式删除：必须通过msgctl(..., IPC_RMID,...)主动删除
查看命令：使用ipcs -q查看现有消息队列
清理命令：可通过ipcrm -q删除指定的队列

6、典型应用场景

生产者-消费者模型
多进程事件通知
跨进程的任务分发系统
需要保证消息边界的通信场景

补充说明：

虽然POSIX也定义了消息队列接口（mq_*系列函数），但System V消息队列在现有系统中仍广泛使用，两者在实现和特性上有显著差异。

二、System V 消息队列的内核数据结构

1、消息队列的管理结构 `msqid_ds（`消息队列标识符结构`）`

System V 消息队列在内核中通过 msqid_ds 结构体进行管理（内核为每个消息队列维护一个msqid_ds结构），该结构体存储了消息队列的所有关键信息，定义在 <linux/msg.h> 中：

struct msqid_ds {struct ipc_perm msg_perm;   // 权限控制结构struct msg *msg_first;      // 指向队列中的第一个消息（内核内部使用）struct msg *msg_last;       // 指向队列中的最后一个消息（内核内部使用）__kernel_time_t msg_stime;  // 最后一次调用 `msgsnd()` 的时间（发送时间）__kernel_time_t msg_rtime;  // 最后一次调用 `msgrcv()` 的时间（接收时间）__kernel_time_t msg_ctime;  // 最后一次修改队列的时间（如权限变更）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;  // 当前队列中的总字节数unsigned short msg_qnum;    // 当前队列中的消息数量unsigned short msg_qbytes;  // 队列允许的最大字节数（`msg_qbytes ≤ MSGMNB`）__kernel_ipc_pid_t msg_lspid; // 最后一个执行 `msgsnd()` 的进程PID__kernel_ipc_pid_t msg_lrpid; // 最后一个执行 `msgrcv()` 的进程PID
};

关键字段解析

msg_perm：权限控制结构，决定哪些进程可以访问该消息队列。
msg_first / msg_last：内核内部使用，指向消息链表（用户层不可见）。
时间戳（msg_stime / msg_rtime / msg_ctime）：记录消息队列的关键操作时间，可用于监控和调试。
msg_qnum 和 msg_cbytes：
- msg_qnum：当前队列中的消息数量。
- msg_cbytes：当前队列占用的总字节数（所有消息大小之和）。
msg_qbytes：队列的最大容量（字节数），可通过 msgctl(IPC_SET) 调整，但不得超过系统限制（MSGMNB）。
msg_lspid / msg_lrpid：记录最后一个发送（msgsnd）和接收（msgrcv）消息的进程PID，便于调试。

2、权限控制结构 `ipc_perm`

可以看到消息队列数据结构的第一个成员是msg_perm，它和shm_perm是同一个类型的结构体变量。ipc_perm 是 System V IPC 机制的通用权限控制结构，定义在 <linux/ipc.h> 中，用于管理消息队列、共享内存和信号量的访问权限：

struct ipc_perm {__kernel_key_t key;    // 创建 IPC 资源时指定的 key（`ftok()` 生成）__kernel_uid_t uid;    // 所有者的用户ID__kernel_gid_t gid;    // 所有者的组ID__kernel_uid_t cuid;   // 创建者的用户ID__kernel_gid_t cgid;   // 创建者的组ID__kernel_mode_t mode;  // 访问权限（如 0644）unsigned short seq;    // 序列号（内核用于管理 IPC 标识符）
};

权限控制字段解析

key：用于生成 IPC 标识符（msgget() 的第一个参数），通常由 ftok() 生成。
uid / gid：资源当前的所有者（可通过 msgctl(IPC_SET) 修改）。
cuid / cgid：资源的创建者（不可修改）。
mode：
- 访问权限位，格式类似文件权限（如 0600 表示仅所有者可读写）。
- 可通过 msgctl(IPC_SET) 修改。

3、消息结构

发送和接收消息时使用的结构：

struct msgbuf {long mtype;     // 消息类型，必须>0char mtext[1];  // 消息数据(实际长度可变)
};

4、消息队列与共享内存的对比

特性	消息队列 (`msqid_ds`)	共享内存 (`shmid_ds`)
数据结构	链表结构，存储消息块	线性内存区域
访问方式	类型化消息（`msgrcv` 按类型读取）	直接内存读写
同步需求	自带消息边界，无需额外同步	通常需要信号量同步
内核持久性	消息保留直到被读取	内存段持久，直到显式删除
适用场景	结构化通信、异步通知	大数据量、高性能共享

5、关键系统限制

MSGMAX：单个消息的最大长度（字节），可通过 sysctl kernel.msgmax 查看。
MSGMNB：单个消息队列的最大容量（字节），可通过 sysctl kernel.msgmnb 查看。
MSGMNI：系统范围内最大消息队列数量，可通过 sysctl kernel.msgmni 查看。

6、总结

System V 消息队列通过 msqid_ds 结构管理，包含队列状态、时间戳、权限等信息。
ipc_perm 控制访问权限，确保安全性。
消息队列适用于结构化、异步的进程间通信，但需注意手动释放资源（msgctl(IPC_RMID)）。
与共享内存相比，消息队列自带消息边界，但性能较低，适用于中小数据量通信。

三、消息队列的创建：`msgget()` 函数

1、函数原型

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

2、参数解析

参数	类型	说明
`key`	`key_t`	消息队列的唯一键值，通常由 `ftok()` 生成，或使用 `IPC_PRIVATE` 创建私有队列。
`msgflg`	`int`	控制队列创建的标志位，由权限位（如 `0644`）和选项标志（如 `IPC_CREAT`）按位或（\|）组合。

`key` 的生成方式

ftok() 生成（推荐）
通过文件路径和项目ID生成唯一键值：
```
key_t key = ftok("/path/to/file", 'A');  // 'A' 是项目ID（1~255）
```
IPC_PRIVATE

创建一个仅当前进程可访问的私有队列（通常用于父子进程间通信）：
```
key_t key = IPC_PRIVATE;
```

`msgflg` 的组成

在 System V IPC（如消息队列、共享内存、信号量）中，msgflg 参数是一个整型（int），它由 权限位（低 9 位） 和 选项标志（高位） 组合而成，通过 按位或（|） 运算来设置。

1. 权限位（低 9 位）

作用：控制消息队列的访问权限（类似 Linux 文件权限）。
格式：一个 9 位 的八进制数，结构如下：

位组含义示例
0700 所有者（User）权限 rwx（读/写/执行）
0070 组（Group）权限 rw-（读/写）
0007 其他用户（Others）权限 r--（只读）

示例：
- 0644 → 所有者可读可写（6 = 110），组和其他用户只读（4 = 100）。
- 0600 → 仅所有者可读可写，其他用户无权限。

位组	含义	示例
`0700`	所有者（User）权限	`rwx`（读/写/执行）
`0070`	组（Group）权限	`rw-`（读/写）
`0007`	其他用户（Others）权限	`r--`（只读）

2. 选项标志（高位）

标志	作用	示例
`IPC_CREAT`	如果队列不存在，则创建；否则直接返回现有队列标识符。	`IPC_CREAT \| 0644`
`IPC_EXCL`	与 `IPC_CREAT` 联用，若队列已存在则返回错误（`EEXIST`）。	`IPC_CREAT \| IPC_EXCL \| 0644`
`IPC_NOWAIT`	非阻塞模式，若队列满/空时立即返回错误（`ENOMSG`）。	`IPC_CREAT \| IPC_NOWAIT \| 0644`

3、返回值

返回值	说明
成功	返回消息队列的标识符（非负整数）（一个有效的消息队列标识符（用户层标识符），类似共享内存的shmid），用于后续操作（如 `msgsnd`/`msgrcv`）。
失败	返回 `-1`，并设置 `errno`（如 `EACCES` 权限不足、`ENOENT` 队列不存在）。

4、典型使用场景

(1) 创建新队列

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

(2) 获取已有队列

int msqid = msgget(key, 0666);  // 不指定 IPC_CREAT，若队列不存在则失败

(3) 创建独占队列（检测是否已存在）

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

5、与共享内存 (`shmget`) 的对比

特性	消息队列 (`msgget`)	共享内存 (`shmget`)
键值生成	同样使用 `ftok()` 或 `IPC_PRIVATE`	相同
权限控制	通过 `msgflg` 的低9位设置	相同
创建标志	`IPC_CREAT`/`IPC_EXCL`	相同
资源类型	消息链表结构	线性内存段

6、注意事项

键值冲突：不同进程使用相同的 key 会访问同一队列，需确保 ftok() 的参数唯一。
权限管理：若权限不足（如 msgflg=0600），其他进程无法访问队列。
资源泄漏：消息队列不会自动释放，需通过 msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL) 手动删除。
系统限制：队列数量受 MSGMNI 限制，可通过 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;
}

输出示例

Message queue created with ID: 0
（实际 msqid 由内核动态分配）

说明

ftok() 成功：
- 文件 /home/hmz/learn4/demo1.c 存在且可读。
- key 计算成功（基于文件的 inode 和 proj_id=65）。
msgget() 成功：
- 如果消息队列 不存在，则创建新队列，返回其标识符 msqid。
- 如果队列 已存在，则直接返回其 msqid（不会报错，因为未使用 IPC_EXCL）。

验证

运行 ipcs -q 可查看新创建的消息队列：（key 由 ftok() 生成，msqid 由内核分配）

ipcs -q

8、总结

msgget() 是创建/访问消息队列的入口函数，依赖 key 和权限标志。
需合理管理队列生命周期，避免资源泄漏。
适用于需要结构化通信的场景（如生产者-消费者模型）。

四、消息队列的释放与管理：`msgctl()` 函数

1、函数原型

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

2、参数解析

参数	类型	说明
`msqid`	`int`	消息队列标识符，由 `msgget()` 返回。
`cmd`	`int`	控制命令，决定该操作的类型（如删除、查询或设置队列属性）。
`buf`	*`struct msqid_ds`**	用于存储或修改队列状态信息的缓冲区（部分命令需传入，部分命令可设为 `NULL`）。

说明一下：
msgctl函数的参数与释放共享内存时使用的shmctl函数的三个参数相同，只不过msgctl函数的第三个参数传入的是消息队列的相关数据结构。

`cmd` 的常用选项

命令	作用
`IPC_RMID`	立即删除消息队列，并唤醒所有阻塞的读写进程（`errno` 设为 `EIDRM`）。`buf` 参数可设为 `NULL`。
`IPC_STAT`	获取队列的当前状态信息（如权限、消息数量等），存储到 `buf` 指向的 `msqid_ds` 结构体中。
`IPC_SET`	修改队列属性（如权限 `msg_perm.mode` 或最大容量 `msg_qbytes`），需通过 `buf` 传入新值。

3、返回值

返回值	说明
成功	返回 `0`。
失败	返回 `-1`，并设置 `errno`（如 `EINVAL` 无效队列ID、`EPERM` 权限不足）。

4、典型使用场景

(1) 删除消息队列（释放资源）

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

(2) 查询队列状态

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) 修改队列属性

struct msqid_ds info;
msgctl(msqid, IPC_STAT, &info);  // 先获取当前状态
info.msg_perm.mode = 0600;       // 修改权限为仅所有者可读写
info.msg_qbytes = 8192;          // 调整队列最大容量为8KB
if (msgctl(msqid, IPC_SET, &info) == -1) 
{perror("msgctl(IPC_SET) failed");
}

5、与共享内存 (`shmctl`) 的对比

特性	消息队列 (`msgctl`)	共享内存 (`shmctl`)
删除命令	`IPC_RMID`	相同
查询命令	`IPC_STAT`（返回 `msqid_ds` 结构）	`IPC_STAT`（返回 `shmid_ds` 结构）
设置命令	`IPC_SET`（修改权限或容量）	相同
关键差异	管理消息链表结构	管理内存段属性

6、注意事项

权限要求
- 删除队列（IPC_RMID）需具备所有者或超级用户权限。
- 修改属性（IPC_SET）需与原权限匹配。
资源释放时机：即使所有进程退出，消息队列仍会保留，必须显式调用 IPC_RMID 删除。
阻塞进程的处理：删除队列会唤醒所有阻塞在 msgsnd/msgrcv 的进程，并使其返回错误（EIDRM）。
内核限制：队列删除后，其标识符可能被后续新建的队列复用，需避免误操作。

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);}// 删除队列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()函数：
- 使用给定的路径名/home/hmz/learn4/demo2.c和项目ID65生成一个唯一的键值(key)。
- 如果文件存在且可访问，ftok()会成功返回一个key_t类型的键；否则返回-1。
msgget()函数：
- 使用生成的key创建一个新的消息队列或访问已存在的队列。
- IPC_CREAT | 0666表示如果队列不存在则创建，并设置权限为0666(所有用户可读写)。
- 成功时返回消息队列标识符(msqid)，失败时返回-1。
msgctl()函数：
- 使用IPC_RMID命令删除消息队列。
- 成功时返回0，失败时返回-1。
可能的运行结果：
- 如果所有操作都成功，程序将输出：Message queue [队列ID] released.
  
  其中[队列ID]是系统分配的消息队列标识符。
- 可能的错误情况：
  a) 如果ftok()失败(如路径不存在)，会输出错误并退出
  b) 如果msgget()失败(如权限不足)，会输出"msgget failed"并退出
  c) 如果msgctl()失败，会输出"msgctl(IPC_RMID) failed"并退出
程序特点：
- 这是一个"创建后立即删除"的示例程序，实际使用中通常不会这样操作。
- 程序没有发送或接收任何实际消息，只是演示了消息队列的创建和删除。
- 退出时使用了EXIT_FAILURE宏(值为1)表示失败退出。

注意：每次运行程序时，系统可能会分配不同的消息队列标识符，所以输出的数字可能会变化。

8、总结

msgctl() 是管理消息队列的核心函数，支持删除、查询和配置操作。
IPC_RMID 是释放资源的唯一方式，需主动调用以避免内存泄漏。
通过 IPC_STAT/IPC_SET 可实现精细化的队列监控与权限控制。
与共享内存的管理接口高度相似，但操作对象为消息链表而非内存段。

五、向消息队列发送数据：`msgsnd()` 函数

1、函数原型

#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、参数解析

参数	类型	说明
`msqid`	`int`	消息队列标识符，由 `msgget()` 返回。
`msgp`	*`const void`**	指向消息缓冲区的指针，必须符合 `msgbuf` 结构。
`msgsz`	`size_t`	消息数据的实际长度（字节数），不包括 `mtype` 字段。
`msgflg`	`int`	发送标志位，控制发送行为（如非阻塞模式）。

第一个参数msqid，表示消息队列的用户级标识符。
第二个参数msgp，表示待发送的数据块。
第三个参数msgsz，表示所发送数据块的大小
第四个参数msgflg，表示发送数据块的方式，一般默认为0即可。

消息结构体 `msgbuf`

struct msgbuf {long mtype;      // 消息类型（必须 > 0）char mtext[1];   // 消息数据（柔性数组，实际长度由用户定义）
};

mtype：消息类型，接收方可通过该字段筛选消息（值必须为正整数）。
mtext：实际消息数据，定义时可扩展为任意长度（如 char mtext[100]）。

`msgflg` 的常用选项

标志	作用
`0`	默认阻塞模式，若队列已满则阻塞，直到空间可用。
`IPC_NOWAIT`	非阻塞模式，若队列满则立即返回 `-1`，并设置 `errno` 为 `EAGAIN`。

3、返回值

返回值	说明
成功	返回 `0`，消息被添加到队列尾部。
失败	返回 `-1`，并设置 `errno`（如 `EINVAL` 无效参数、`EIDRM` 队列被删除、`EACCES` 权限不足）。

4、使用示例

(1) 定义消息结构

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

(2) 发送消息（阻塞模式）

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

(3) 发送消息（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、关键注意事项

消息大小限制
- 单条消息的长度（msgsz）不能超过系统限制 MSGMAX（可通过 cat /proc/sys/kernel/msgmax 查看）。
- 队列总容量受 MSGMNB 限制（所有消息的 msgsz 之和 ≤ msg_qbytes）。
内存对齐问题：msgbuf 结构中的 mtext 字段建议定义为柔性数组（C99）或足够大的静态数组，避免内存越界。
消息类型必须为正数：若 mtype ≤ 0，msgsnd() 会返回 EINVAL 错误。
资源竞争处理：多进程同时发送消息时，需通过额外同步机制（如信号量）避免数据混乱。

6、完整代码示例

#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);  // 队列不存在时自动创建if (msqid == -1){perror("msgget failed");exit(EXIT_FAILURE);}struct my_msg msg;msg.mtype = 1; // 消息类型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;
}

代码逻辑分析

生成键值 (ftok)
- 使用文件路径 /home/hmz/learn4/demo4.c 和项目 ID 65 生成唯一的 key。
- 如果文件不存在或不可访问，ftok 会失败，返回 -1。
创建/获取消息队列 (msgget)
- IPC_CREAT | 0666 表示：
  - 如果队列不存在，则创建新队列；
  - 权限设置为 0666（所有用户可读写）。
- 如果失败（如权限不足），返回 -1。
构造并发送消息 (msgsnd)
- 消息类型 mtype = 1（可用于接收端筛选消息）。
- 消息内容为字符串 "PID [进程ID]: Hello, World!"（例如 "PID 1234: Hello, World!"）。
- strlen(msg.mtext) + 1 表示发送消息长度（包括终止符 \0）。
- 如果队列已满或权限不足，msgsnd 会失败。

7、总结

msgsnd() 用于向消息队列发送结构化数据，需通过 msgbuf 指定类型和内容。
消息长度需明确指定（不包括 mtype），且不能超过系统限制。
支持阻塞和非阻塞模式，适用于不同实时性要求的场景。
务必检查返回值，确保消息成功入队。

六、从消息队列获取数据：`msgrcv()` 函数详解

1、函数原型

#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、参数解析

参数	类型	说明
`msqid`	`int`	消息队列标识符，由 `msgget()` 返回。
`msgp`	*`void`**	输出型参数，指向接收消息的缓冲区，需符合 `msgbuf` 结构（见下文）。
`msgsz`	`size_t`	缓冲区 `mtext` 的最大容量（字节数），不包括 `mtype` 字段。
`msgtyp`	`long`	指定接收的消息类型，决定消息筛选规则（见下文）。
`msgflg`	`int`	接收标志位，控制接收行为（如非阻塞模式、截断长消息等）。

消息结构体 `msgbuf`

struct msgbuf {long mtype;      // 消息类型（由发送方指定）char mtext[1];   // 消息数据（柔性数组，实际长度由用户定义）
};

`msgtyp` 的接收规则

`msgtyp` 值	接收行为
`> 0`	读取队列中第一条类型等于 `msgtyp` 的消息。
`= 0`	读取队列中的第一条消息（无论类型）。
`< 0`	读取队列中类型值 ≤ \|msgtyp\| 的最小类型的消息（如 `-3` 接收类型为 `1`、`2` 或 `3` 的消息）。

`msgflg` 的常用选项

标志	作用
`IPC_NOWAIT`	非阻塞模式，若队列无匹配消息则立即返回 `-1`，并设置 `errno` 为 `ENOMSG`。
`MSG_NOERROR`	若消息实际长度 `> msgsz`，则截断消息（不返回错误）；未设置时，长消息会触发 `E2BIG` 错误。
`MSG_EXCEPT`	当 `msgtyp > 0` 时，接收类型不等于 `msgtyp` 的第一条消息（Linux 特有扩展）。

3、返回值

返回值	说明
成功	返回实际接收到的 `mtext` 的字节数（不包括 `mtype`）。
失败	返回 `-1`，并设置 `errno`（如 `EINVAL` 无效参数、`EIDRM` 队列被删除、`EACCES` 权限不足）。

4、使用示例

(1) 定义消息结构

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

(2) 接收特定类型的消息（阻塞模式）

struct my_msg msg;
ssize_t bytes = msgrcv(msqid, &msg, MAX_MSG_SIZE, 1, 0);  // 接收类型为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) 处理长消息（自动截断）

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

5、关键注意事项

缓冲区大小
- msgsz 必须 ≥ 消息的实际长度（除非使用 MSG_NOERROR）。
- 建议将 mtext 定义为足够大的数组（如 char mtext[4096]）。
消息类型筛选
- 使用 msgtyp 可实现优先级消息处理（如类型值越小优先级越高）。
- msgtyp < 0 时，内核会遍历队列寻找匹配的最小类型消息。
阻塞与非阻塞
- 默认阻塞模式下，若队列无匹配消息，进程会休眠等待。
- IPC_NOWAIT 适用于需要轮询的场景。
队列删除处理：若队列在阻塞期间被删除（IPC_RMID），msgrcv() 会立即返回 -1，并设置 errno 为 EIDRM。

6、完整代码示例

#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) // 接收类型为1的消息{perror("msgrcv failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Received message: %s\n", msg.mtext);// 可选：删除消息队列// if (msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL) == -1) {//     perror("msgctl failed");//     exit(EXIT_FAILURE);// }return 0;
}

上面第五点的发送代码，消息队列中已经有了，下面是一个对应的接收端代码。这个代码会从消息队列中读取发送的消息：