posix消息队列与system v消息队列的差别:

(1)对posix消息队列的读总是返回最高优先级的最早消息,对system v消息队列的读则可以返回任意指定优先级的消息。
(2)当往一个空队列放置一个消息时,posix消息队列允许产生一个信号或启动一个线程,system v消息队列则不提供类似机制。

队列中的每个消息具有如下属性:

1、一个无符号整数优先级(posix)或一个长整数类型(system v)
2、消息的数据部分长度(可以为0)
3、数据本身(如果长度大于0)

Posix消息队列操作函数如下:

1. 创建/获取一个消息队列

mqd_t mq_open(const char *name, int oflag); //专用于打开一个消息队列  
mqd_t mq_open(const char *name, int oflag, mode_t mode,  
              struct mq_attr *attr);

参数:

name: 消息队列名字;

oflag: 与open函数类型, 可以是O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR, 还可以按位或上O_CREAT, O_EXCL, O_NONBLOCK.

mode: 如果oflag指定了O_CREAT, 需要指定mode参数;

attr: 指定消息队列的属性;

返回值:

成功: 返回消息队列文件描述符;

失败: 返回-1;

注意-Posix IPC名字限制:

1. 必须以”/”开头, 并且后面不能还有”/”, 形如:/file-name;

2. 名字长度不能超过NAME_MAX

3. 链接时:Link with -lrt(Makefile中使用实时链接库-lrt)

2. 关闭一个消息队列

#include    
int mq_close(mqd_t mqdes);

返回: 成功时为0,出错时为-1。
功能: 关闭已打开的消息队列。

注意:System V没有此功能函数调用

3. 删除一个消息队列

int mq_unlink(const char *name);  
/** System V 消息队列 
通过msgctl函数, 并将cmd指定为IPC_RMID来实现 
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf); 
**/ 
返回: 成功时为0,出错时为-1
功能: 从中删除消息队列。

对上述三个函数的综合使用:
int main()  
{  
    mqd_t mqid = mq_open("/abc", O_CREAT|O_RDONLY, 0666, NULL);  
    if (mqid == -1)  
        err_exit("mq_open error");  
    cout << "mq_open success" << endl;  
    mq_close(mqid);  
    mq_unlink("/abc");  
    cout << "unlink success" << endl;  
}
4. 获取/设置消息队列属性
#include    
int mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *attr);
int mq_setattr(mqd_t mqdes, const struct mq_attr *attr, struct mq_attr *attr);
均返回:成功时为0, 出错时为-1

参数:

newattr: 需要设置的属性

oldattr: 原来的属性

每个消息队列有四个属性:
struct mq_attr
{
    long mq_flags;      /* message queue flag : 0, O_NONBLOCK */
    long mq_maxmsg;     /* max number of messages allowed on queue*/
    long mq_msgsize;    /* max size of a message (in bytes)*/
    long mq_curmsgs;    /* number of messages currently on queue */
};

int main(int argc,char **argv)  
{  
    mqd_t mqid = mq_open("/test", O_RDONLY|O_CREAT, 0666, NULL);  
    if (mqid == -1)  
        err_exit("mq_open error");  
  
    struct mq_attr attr;  
    if (mq_getattr(mqid, &attr) == -1)  
        err_exit("mq_getattr error");  
    cout << "Max messages on queue: " << attr.mq_maxmsg << endl;  
    cout << "Max message size: " << attr.mq_msgsize << endl;  
    cout << "current messages: " << attr.mq_curmsgs << endl;  
  
    mq_close(mqid);  
    return 0;  
}  
对比System V:

通过msgctl函数, 并将cmd指定为IPC_STAT/IPC_SET来实现

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

另外每个消息均有一个优先级,它是一个小于MQ_PRIO_MAX的无符号整数
#define MQ_PRIO_MAX 32768

5. 发送消息/读取消息

#include    
int mq_send(mqd_t mqdes, const char *ptr, size_t len, unsigned int prio);

ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *ptr, size_t len, unsigned int *priop);

返回:成功时为0,出错为-1

返回:成功时为消息中的字节数,出错为-1
参数: 最后一个是消息的优先级

消息队列的限制:
MQ_OPEN_MAX : 一个进程能够同时拥有的打开着消息队列的最大数目
MQ_PRIO_MAX : 任意消息的最大优先级值加1

/** 示例: 向消息队列中发送消息, prio需要从命令行参数中读取 **/  
struct Student  
{  
    char name[36];  
    int age;  
};  
int main(int argc,char **argv)  
{  
    if (argc != 2)  
        err_quit("./send ");  
  
    mqd_t mqid = mq_open("/test", O_WRONLY|O_CREAT, 0666, NULL);  
    if (mqid == -1)  
        err_exit("mq_open error");  
  
    struct Student stu = {"xiaofang", 23};  
    unsigned prio = atoi(argv[1]);  
    if (mq_send(mqid, (const char *)&stu, sizeof(stu), prio) == -1)  
        err_exit("mq_send error");  
  
    mq_close(mqid);  
    return 0;  
}  
/** 示例: 从消息队列中获取消息 **/  
int main(int argc,char **argv)  
{  
    mqd_t mqid = mq_open("/test", O_RDONLY);  
    if (mqid == -1)  
        err_exit("mq_open error");  
  
    struct Student buf;  
    int nrcv;  
    unsigned prio;  
    struct mq_attr attr;  
    if (mq_getattr(mqid, &attr) == -1)  
        err_exit("mq_getattr error");  
  
    if ((nrcv = mq_receive(mqid, (char *)&buf, attr.mq_msgsize, &prio)) == -1)  
        err_exit("mq_receive error");  
  
    cout << "receive " << nrcv << " bytes, priority: " << prio << ", name: "  
         << buf.name << ", age: " << buf.age << endl;  
  
    mq_close(mqid);  
    return 0;  
}  
6.建立/删除消息到达通知事件
#include    
int mq_notify(mqd_t mqdes, const struct sigevent *notification);
返回: 成功时为0,出错时为-1
功能: 给指定队列建立或删除异步事件通知

sigev_notify代表通知的方式: 一般常用两种取值:SIGEV_SIGNAL, 以信号方式通知; SIGEV_THREAD, 以线程方式通知

如果以信号方式通知: 则需要设定一下两个参数:

sigev_signo: 信号的代码

sigev_value: 信号的附加数据(实时信号)

如果以线程方式通知: 则需要设定以下两个参数:

sigev_notify_function

sigev_notify_attributes

union sigval
{
    int sival_int;      /* Integer value */
    void *sival_ptr;    /* pointer value */
};

struct sigevent
{
    int     sigev_notify;   /* SIGEV_{ NONE, ISGNAL, THREAD} */
    int     sigev_signo;    /* signal number if SIGEV_SIGNAL */
    union sigval sigev_value;   /* passed to signal handler or thread */
    void    (*sigev_notify_function)(union sigval);
    pthread_attr_t *sigev_notify_attribute;
}; 

参数sevp:

NULL: 表示撤销已注册通知;

非空: 表示当消息到达且消息队列当前为空, 那么将得到通知;

通知方式:

1. 产生一个信号, 需要自己绑定

2. 创建一个线程, 执行指定的函数

注意: 这种注册的方式只是在消息队列从空到非空时才产生消息通知事件, 而且这种注册方式是一次性的!

** Posix IPC所特有的功能, System V没有 **/
/**示例: 将下面程序多运行几遍, 尤其是当消息队列”从空->非空”, 多次”从空->非空”, 当消息队列不空时运行该程序时, 观察该程序的状态; 
**/  
mqd_t mqid;  
long size;  
void sigHandlerForUSR1(int signo)  
{  
    //将数据的读取转移到对信号SIGUSR1的响应函数中来  
    struct Student buf;  
    int nrcv;  
    unsigned prio;  
    if ((nrcv = mq_receive(mqid, (char *)&buf, size, &prio)) == -1)  
        err_exit("mq_receive error");  
  
    cout << "receive " << nrcv << " bytes, priority: " << prio << ", name: "  
         << buf.name << ", age: " << buf.age << endl;  
}  
  
int main(int argc,char **argv)  
{  
    // 安装信号响应函数  
    if (signal(SIGUSR1, sigHandlerForUSR1) == SIG_ERR)  
        err_exit("signal error");  
  
    mqid = mq_open("/test", O_RDONLY);  
    if (mqid == -1)  
        err_exit("mq_open error");  
  
    // 获取消息的最大长度  
    struct mq_attr attr;  
    if (mq_getattr(mqid, &attr) == -1)  
        err_exit("mq_getattr error");  
    size = attr.mq_msgsize;  
  
    // 注册消息到达通知事件  
    struct sigevent event;  
    event.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;  //指定以信号方式通知  
    event.sigev_signo = SIGUSR1;        //指定以SIGUSR1通知  
    if (mq_notify(mqid, &event) == -1)  
        err_exit("mq_notify error");  
  
    //死循环, 等待信号到来  
    while (true)  
        pause();  
  
    mq_close(mqid);  
    return 0;  
}  
/** 示例:多次注册notify, 这样就能过多次接收消息, 但是还是不能从队列非空的时候进行接收, 将程序改造如下: 
**/  
mqd_t mqid;  
long size;  
struct sigevent event;  
void sigHandlerForUSR1(int signo)  
{  
    // 注意: 是在消息被读走之前进行注册,  
    // 不然该程序就感应不到消息队列"从空->非空"的一个过程变化了  
    if (mq_notify(mqid, &event) == -1)  
        err_exit("mq_notify error");  
  
    //将数据的读取转移到对信号SIGUSR1的响应函数中来  
    struct Student buf;  
    int nrcv;  
    unsigned prio;  
    if ((nrcv = mq_receive(mqid, (char *)&buf, size, &prio)) == -1)  
        err_exit("mq_receive error");  
  
    cout << "receive " << nrcv << " bytes, priority: " << prio << ", name: "  
         << buf.name << ", age: " << buf.age << endl;  
}  
  
int main(int argc,char **argv)  
{  
    // 安装信号响应函数  
    if (signal(SIGUSR1, sigHandlerForUSR1) == SIG_ERR)  
        err_exit("signal error");  
  
    mqid = mq_open("/test", O_RDONLY);  
    if (mqid == -1)  
        err_exit("mq_open error");  
  
    // 获取消息的最大长度  
    struct mq_attr attr;  
    if (mq_getattr(mqid, &attr) == -1)  
        err_exit("mq_getattr error");  
    size = attr.mq_msgsize;  
  
    // 注册消息到达通知事件  
    event.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;  //指定以信号方式通知  
    event.sigev_signo = SIGUSR1;        //指定以SIGUSR1通知  
    if (mq_notify(mqid, &event) == -1)  
        err_exit("mq_notify error");  
  
    //死循环, 等待信号到来  
    while (true)  
        pause();  
  
    mq_close(mqid);  
    return 0;  
}  

mq_notify 注意点总结:

1. 任何时刻只能有一个进程可以被注册为接收某个给定队列的通知;

2. 当有一个消息到达某个先前为空的队列, 而且已有一个进程被注册为接收该队列的通知时, 只有没有任何线程阻塞在该队列的mq_receive调用的前提下, 通知才会发出;

3. 当通知被发送给它的注册进程时, 该进程的注册被撤销. 进程必须再次调用mq_notify以重新注册(如果需要的话),但是要注意: 重新注册要放在从消息队列读出消息之前而不是之后(如同示例程序);

异步信号安全函数
#include    
int sigwait(const sigset_t *set, int *sig);

可以使用sigwait函数代替信号处理程序的信号通知,将信号阻塞到某个函数中,仅仅等待该信号的递交。采用sigwait实现上面的程序如下:

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc,char *argv[])
{
    mqd_t       mqd;
    int         signo;
    void        *buff;
    ssize_t     n;
    sigset_t    newmask;
    struct mq_attr  attr;
    struct sigevent sigev;
    if(argc != 2)
    {
        printf("usage :mqnotify ");
        exit(0);
    }
    mqd = mq_open(argv[1],O_RDONLY);
    mq_getattr(mqd,&attr);
    buff = malloc(attr.mq_msgsize);
    sigemptyset(&newmask);
    sigaddset(&newmask,SIGUSR1);
    sigprocmask(SIG_BLOCK,&newmask,NULL);
    
    sigev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;
    sigev.sigev_signo = SIGUSR1;
    if(mq_notify(mqd,&sigev) == -1)
    {
        perror("mq_notify error");
        exit(-1);
    }
    for(; ;)
    {
       sigwait(&newmask,&signo); //阻塞并等待该信号
       if(signo == SIGUSR1)
       {
            mq_notify(mqd,&sigev);
            while((n = mq_receive(mqd,buff,attr.mq_msgsize,NULL))>=0)
                printf("read %ld bytes\n",(long) n);
            if(errno != EAGAIN)
            {
                perror("mq_receive error");
                exit(-1);
            }
       }
    }
    eixt(0);
}
启动线程处理消息通知,程序如下:
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

mqd_t       mqd;
struct mq_attr  attr;
struct sigevent sigev;
static void notify_thread(union sigval);

int main(int argc,char *argv[])
{

    if(argc != 2)
    {
        printf("usage :mqnotify ");
        exit(0);
    }
    mqd = mq_open(argv[1],O_RDONLY | O_NONBLOCK);
    mq_getattr(mqd,&attr);

    sigev.sigev_notify = SIGEV_THREAD;
    sigev.sigev_value.sival_ptr = NULL;
    sigev.sigev_notify_function = notify_thread;
    sigev.sigev_notify_attributes = NULL;

    if(mq_notify(mqd,&sigev) == -1)
    {
        perror("mq_notify error");
        exit(-1);
    }
    for(; ;)
    {
        pause();
    }
    eixt(0);
}
static void notify_thread(union sigval arg)
{
    ssize_t     n;
    void        *buff;
    printf("notify_thread started\n");
    buff = malloc(attr.mq_msgsize);
    mq_notify(mqd,&sigev);
    while((n = mq_receive(mqd,buff,attr.mq_msgsize,NULL))>=0)
                printf("read %ld bytes\n",(long) n);
    if(errno != EAGAIN)
    {
                perror("mq_receive error");
                exit(-1);
    }
    free(buff);
    pthread_exit(NULL);
}

附-查看已经成功创建的Posix消息队列

#其存在与一个虚拟文件系统中, 需要将其挂载到系统中才能查看

Mounting the message queue filesystem On , message queues are created in a virtual filesystem.

(Other implementations may also provide such a feature, but the details are likely to differ.) This

file system can be mounted (by the superuser, 注意是使用root用户才能成功) using the following commands:

mkdir /dev/mqueue

mount -t mqueue none /dev/mqueue

还可以使用cat查看该消息队列的状态, rm删除:

cat /dev/mqueue/abc

rm abc

还可umount该文件系统

umount /dev/mqueue