C语言消息队列实战指南（从零开始掌握Linux进程间通信）

什么是消息队列？

消息队列是操作系统提供的一种Linux IPC方式，它本质上是一个链表，存放在内核中，并由消息队列标识符（msgqid）唯一标识。每个消息都有一个类型字段，接收者可以根据类型选择性地读取消息。

与管道、信号量等其他IPC机制相比，消息队列具有以下优点：

• 支持异步通信
• 消息可按类型过滤
• 消息自动序列化，无需手动管理缓冲区边界
• 生命周期独立于进程（除非显式删除）

关键函数介绍

在Linux中，我们主要使用以下系统调用来操作消息队列：

• msgget()：创建或获取一个消息队列
• msgsnd()：向消息队列发送消息
• msgrcv()：从消息队列接收消息
• msgctl()：控制消息队列（如删除）

完整示例：发送端与接收端

下面我们将编写两个程序：sender.c（发送消息）和receiver.c（接收消息）。

1. 公共头文件 msg.h

#ifndef MSG_H#define MSG_H#define MSG_KEY 1234  // 消息队列的键值struct msg_buffer {    long msg_type;   // 消息类型（必须 > 0）    char msg_text[100]; // 消息内容};#endif

2. 发送端 sender.c

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <sys/msg.h>#include <sys/ipc.h>#include "msg.h"int main() {    int msgid;    struct msg_buffer message;    // 创建消息队列    msgid = msgget((key_t)MSG_KEY, 0666 | IPC_CREAT);    if (msgid == -1) {        perror("msgget failed");        exit(EXIT_FAILURE);    }    printf("请输入要发送的消息: ");    fgets(message.msg_text, sizeof(message.msg_text), stdin);    message.msg_type = 1; // 消息类型设为1    // 发送消息    if (msgsnd(msgid, &message, sizeof(message.msg_text), 0) == -1) {        perror("msgsnd failed");        exit(EXIT_FAILURE);    }    printf("消息已发送！\n");    return 0;}

3. 接收端 receiver.c

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/msg.h>#include <sys/ipc.h>#include "msg.h"int main() {    int msgid;    struct msg_buffer message;    // 获取消息队列    msgid = msgget((key_t)MSG_KEY, 0666 | IPC_CREAT);    if (msgid == -1) {        perror("msgget failed");        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 接收类型为1的消息    if (msgrcv(msgid, &message, sizeof(message.msg_text), 1, 0) == -1) {        perror("msgrcv failed");        exit(EXIT_FAILURE);    }    printf("收到消息: %s", message.msg_text);    // 可选：删除消息队列    // msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);    return 0;}

编译与运行

在终端中执行以下命令：

gcc sender.c -o sendergcc receiver.c -o receiver

先运行接收端（让它等待消息）：

./receiver

再打开另一个终端运行发送端：

./sender

输入消息后，接收端会立即打印出来！

注意事项与最佳实践

• 消息类型必须大于0，否则msgsnd会失败
• 消息队列有最大字节数限制（可通过ipcs -q查看）
• 程序退出后记得用msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL)清理资源
• 多个进程可同时向同一队列发送/接收，但需注意并发安全

总结

通过本教程，你已经掌握了如何在C语言中使用消息队列编程实现进程间通信。这种技术广泛应用于服务器开发、嵌入式系统和分布式任务调度中。建议你动手修改示例代码，尝试多类型消息、错误处理或跨进程聊天程序，以加深理解。

记住，熟练掌握C语言消息队列和Linux IPC机制，是你迈向高级系统编程的重要一步！