System V 消息队列总结：

前言

消息队列是一种面向消息的ipc机制，即内核会保证进程对消息队列IO时数据块（消息）的整体性。且其是双工的，任何进程都可以往里放消息，同时任何进程都可以往里读消息（甚至读到其自己的）。

1. `msgget` - 创建消息队列/获取已有消息队列的标识符

#include <sys/msg.h>

int msgget(key_t key, int msgflg);

• 参数：
• key：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：标志位（如 IPC_CREAT 创建队列，IPC_EXCL 配合 IPC_CREAT 确保队列不存在时新建）。
• 返回值：成功返回消息队列标识符（msqid），失败返回 -1。

2. `msgsnd` - 发送消息

#include <sys/msg.h>

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

• 参数：
• msqid：消息队列标识符。
• msgp：指向消息结构体的指针（需自定义，见下文）。
• msgsz：消息内容（mtext）的字节数（不包括 mtype 字段）。
• msgflg：标志位（如 IPC_NOWAIT 非阻塞发送，队列满时立即返回错误）。
• 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。

注意：就算多进程/线程同时非阻塞地调用该函数，内核依旧会保证消息之间地独立性。因为内核并不是依靠其阻塞来保证独立性的。

3. `msgrcv` - 接收消息

#include <sys/msg.h>

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

• 参数：
• msqid：消息队列标识符。
• msgp：接收消息的缓冲区指针（需自定义消息结构体）。
• msgsz：缓冲区中 mtext 部分的最大容量。
• msgtyp：指定接收消息的类型（见下文规则）。
• msgflg：标志位（如 IPC_NOWAIT 非阻塞接收，MSG_NOERROR 允许截断过长消息）。
• 返回值：成功返回实际接收的 mtext 字节数，失败返回 -1。

4. `msgctl` - 控制消息队列

#include <sys/msg.h>

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

• 参数：
• msqid：消息队列标识符。
• cmd：控制命令（常用值）：

◦ **`IPC_STAT`**：获取队列元数据到 `buf`。
◦ **`IPC_SET`**：通过 `buf` 修改队列元数据（如权限、容量限制）。
◦ **`IPC_RMID`**：立即删除队列（`buf` 可设为 `NULL`）。

• buf：指向 struct msqid_ds 的指针（用于读写元数据）。
• 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。

关键数据结构

消息结构体（需自定义）

struct msgbuf {
    long mtype;     // 消息类型（必须 > 0）
    char mtext[];  // 消息内容（实际长度由 `msgsz` 指定，这里的字符数组表示就是一块内存，可以是各种数据的组合）
};

队列元数据结构体（`struct msqid_ds`）

提取自内核维护的msg_ids数据结构的对应entries指针指向的结构。

struct msqid_ds {
    struct ipc_perm msg_perm;  // 权限信息（所有者、读写权限等）
    time_t          msg_stime; // 最后发送时间
    time_t          msg_rtime; // 最后接收时间
    time_t          msg_ctime; // 最后修改时间
    unsigned long   msg_cbytes; // 当前队列中的字节数
    msgqnum_t       msg_qnum;   // 当前队列中的消息数
    msglen_t        msg_qbytes; // 队列最大容量（字节数）
    pid_t           msg_lspid;  // 最后发送消息的进程PID
    pid_t           msg_lrpid;  // 最后接收消息的进程PID
};

核心原理

消息类型（mtype）：
• 用于分类消息，接收时可指定类型过滤（如 msgtyp > 0 匹配特定类型，msgtyp = 0 接收任意类型，msgtyp < 0 接受mtype小于msgtyp绝对值的mtype最小的消息）。
• 类型为 long 类型，必须为正整数。
内核管理：
• 消息队列以内核对象形式存在，独立于进程生命周期（需显式调用 msgctl(IPC_RMID) 删除）。
• 消息以链表形式存储，保证先进先出（FIFO），但可通过 msgtyp 实现优先级读取。
同步与原子性：
• msgsnd 和 msgrcv 是原子操作：单次调用发送或接收一条完整消息。
• 若队列满或空，默认阻塞进程（除非指定 IPC_NOWAIT）。

示例代码片段

// 定义消息结构体（实际使用需动态分配 mtext 大小）
struct my_msg {
    long mtype;
    char mtext[100];
};

// 发送消息
struct my_msg msg_send = {1, "Hello"};
msgsnd(msqid, &msg_send, strlen(msg_send.mtext), 0);

// 接收消息
struct my_msg msg_recv;
msgrcv(msqid, &msg_recv, sizeof(msg_recv.mtext), 1, 0);

总结

• 适用场景：需要类型过滤、原子性操作或异步通信的进程间交互（如任务分发、事件通知）。
• 缺点：依赖内核资源，需手动管理队列生命周期；跨平台支持较弱（推荐优先考虑 POSIX 消息队列或套接字）。

System V 消息队列总结：

前言

1. msgget - 创建消息队列/获取已有消息队列的标识符

2. msgsnd - 发送消息

3. msgrcv - 接收消息

4. msgctl - 控制消息队列