消息队列是Linux系统中的一种进程间通信机制，允许进程之间通过传递消息进行通信，而无需知道对方的存在。本文将详细介绍消息队列的四个主要函数：msgget、msgctl、msgsnd和msgrcv。
1. **msgget**函数：
`msgget`用于获取已存在的消息队列标识符或者创建一个新的消息队列。它需要包含`<sys/types.h>`、`<sys/ipc.h>`和`<sys/msg.h>`头文件。函数原型如下：
```c
int msgget(key_t key, int msgflg);
```
- `key`参数可以是0（表示创建新队列）或一个大于0的32位整数，通常由`ftok`函数生成的IPC键值。
- `msgflg`参数包含标志，如`IPC_CREAT`（如果队列不存在则创建）和`IPC_EXCL`（如果队列已存在则报错）。可以结合使用这些标志，并与IPC对象的访问权限进行按位或运算，以设置消息队列的访问权限。
如果成功，`msgget`返回消息队列的标识符，失败则返回-1并设置`errno`。当创建新队列时，队列的一些成员如`msg_qnum`、`msg_lspid`等会被初始化为0，`msg_qbytes`设置为系统限制，`msg_perm`结构中的权限和ID信息也会被设置。
2. **msgctl**函数：
`msgctl`用于获取或修改消息队列的属性。它同样需要包含相同的头文件。函数原型如下：
```c
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
```
- `msqid`参数是消息队列的标识符。
- `cmd`参数可以是`IPC_STAT`（获取队列状态）、`IPC_SET`（设置队列属性）或`IPC_RMID`（删除消息队列）。
- `buf`指向一个`msqid_ds`结构体，用于存放或接收消息队列的状态信息。
如果成功，`msgctl`返回0，失败返回-1并设置`errno`。根据`cmd`参数的不同，它可以读取或修改消息队列的各种属性，如权限、大小等。
3. **msgsnd**函数：
`msgsnd`函数用于将消息发送到指定的消息队列。需要包含的头文件和`msgget`相同。函数原型如下：
```c
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
```
- `msqid`参数是消息队列的标识符。
- `msgp`指向要发送的消息结构体，第一个字段是消息类型（`long`类型）。
- `msgsz`是消息的大小。
- `msgflg`包含标志，如`IPC_NOWAIT`（如果队列已满则不等待，直接返回错误）。
成功发送消息时，`msgsnd`返回0，失败返回-1并设置`errno`。如果队列已满且`msgflg`未指定`IPC_NOWAIT`，则消息发送进程会被阻塞，直到队列有空闲空间。
4. **msgrcv**函数：
`msgrcv`函数用于从消息队列中接收消息。同样需要包含相同的头文件。函数原型如下：
```c
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
```
- `msqid`是消息队列的标识符。
- `msgp`指向接收消息的缓冲区。
- `msgsz`是缓冲区的大小。
- `msgtyp`是期望接收的消息类型。
- `msgflg`包含标志，如`IPC_NOWAIT`（如果队列为空则不等待，直接返回错误）。
当成功接收消息时，`msgrcv`返回接收到的消息大小，失败返回-1并设置`errno`。如果队列为空且`msgflg`未指定`IPC_NOWAIT`，则接收进程会被阻塞，直到有消息可用。
消息队列作为一种灵活的通信机制，可以实现进程间的异步通信，允许消息的有序传递，并且支持消息过滤（通过消息类型）。这些函数的正确使用是理解和实现Linux系统中进程间通信的关键。在实际编程中，需要根据具体需求选择适当的标志和处理可能出现的错误情况。
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