单机模式下的多人聊天.doc

进程间通信方式之:消息队列 UNIX早期通信机制之一的信号能够传送的信息量有限，而管道只能传送无格式的字节流，这无疑给应用程序开发带来了不便，消息队列(也称报文队列)则克服了这些缺点. 一、消息队列概述 消息队列从本质上是一链表，它是由一个消息一个消息串联起来的链表.可以将消息看做一个记录，每个具有特定的格式.其中一个进程可以向消息队列内按照一定的规则添加新消息，而另外一些进程则可以从消息队列中读走这些消息. 在Linux系统中，主要有两种消息队列:POSIX消息队列和系统V消息队列.后者目前被大量的使用. 1.POSIX:possible operate system interface可移植操作系统接口. 2.系统V消息队列是随内核持续的，只有在内核重启或人工删除时，该消息队列才会被删除.这里，随内核的持续性是指消息队列并不会随用户程序的结束而消失，除非内核重启或在用户的应用程序中删除了该消息队列，这样消息队列才会被删除.正因为消息队列的内核持续性，系统要求每个消息队列在系统范围内对应唯一的键值.所以，要获取消息队列的描述字，必须提供该消息队列的键值.这里的键值类似于磁盘上的文件，每个文件都需要一个文件名. 二、消息队列与管道的比较 1、消息队列允许一个或多个进程向它写入或读取消息.但消息队列中的消息有这样一个特点，当在一个进程中成功的读取了一条消息后，队列中的这条消息将被删除，其它进程将看不到该消息了.这点类似于管道.比如当读进程从管道内读取到数据后，其它进程将看不到这些数据了. 2、管道和命名管道的通信数据都采用先进先出的原则.而消息队列可以实现消息的随机查询，消息并不一定以先进先出的次序读取，也可以按照消息的类型读取，这比管道或命名管道更有优势. 三、消息队列的操作 常用消息队列的API有如下5种:(1)键值的获取 在Linux中，消息队列的产生是依据消息队列的键值(key)而产生的，且key具有唯一性. #include #include key_t ftok(char *pathname,char proj) 函数功能 :返回文件名对应的键值 参数pathname:路径文件名(通过文件名来获取该文件的键值) 参数proj :项目名(不为0的整数即可)(2)消息的创建创建于打开 #include #include #include int msgget(key_t key,int msgflg) 函数功能 :利用键值(key)来创建或打开消息队列 参数key :键值，由ftok()函数获得. 参数msgflg:标志位 返回值 :与键值key相对应的消息队列描述字，该描述字的功能类 似于文件的文件描述符，或进程的ID.出错返回-1. Attention! msgflg(标志位)常用的几种形式: 1. IPC_CREAT:用于创建新的消息队列 2. IPC_EXCL:建议与IPC_CREAT一同使用，表示如果要创建的消息队列已经存在，则返回错误. 3. IPC_NOWAIT:用户当读写消息队列时，要求无法得到满足，进程不阻塞.比如该消息队列已满，用户无法再向该消息队列内写入数据；或该消息队列已空，用户无法再从该消息队列内读出数据；此时在默认情况下进程会发生阻塞.但如果用户在该标志位处使用了标志位IPC_NOWAIT，则该进程将不会阻塞. 4. 0：这是标志位的默认值0，表示当读写消息队列时，要求无法得到满足，进程阻塞. 创建消息队列的方法: 若整个系统中没有和键值(key)相对应的消息队列，此时调用函数msgget，且标志位msgflg处使用IPC_CREAT，这样就创建了一个消息队列. int open_queue(key_t keyval) int qid; if(qid=msgget(keyval,IPC_CREAT)=-1) return (-1); return qid; /返回该消息队列的ID (3)向消息队列中发送消息 创建好了消息队列后，有些进程就可以向该消息队列内写入消息，有些进程就可以从该消息队列内读取消息. #include #include #include int msgsnd(int msqid,struct msgbuf *msgp,int msgsz,int msgflg) 函数功能:将新消息添加到队列尾端 返回值 :发送失败则返回-1 参数msqid:已打开的消息队列的ID，表示需要向哪一个消息队列内发送消息，由getmsg()函数的返回值决定. 参数*msgp:该结构体内存放了需要发送的消息，这是一个结构体类型的buffer.消息队列与管道的最大区别在于消息队列内的消息具有一定的格式，而管道却没有.而消息队列内消息的格式是由struct msgbuf来决定的. struct msgbuf long mtype; /消息类型，必须为long型的非负数 char mtext1; /消息数据的首地址 成员mtype:表示要发送消息的类型，换句话说，用户可以向消息队列内发送多种类型的消息. 比如当mtype=1时，表示要发送类型为1的消息 当mtype=2时，表示要发送类型为2的消息 而在接收消息队列时，该消息队列内有多种类型的消息，比如有类型1的消息，有类型2的消息，有类型3的消息，用户可以指定只接收哪一种类型的消息. 成员mtext:表示要发送的消息，比如该消息可以从终端键盘获取等，或者是固定的某些消息.当然要发送的消息长度并非是例程中的1，用户可自定义. 参数sgsz :发送消息的长度.注意，长度不能包含消息类型(mtype)，而只能包含数据长度(mtext1). 参数msgflg:该标志与前面所讲的标志msgflg具有相同的含义. 标志位为IPC_NOWAIT，表示如果没有满足条件的消息，则调用立即返回，此时errno=ENOMSG.比如消息队列已满，则函数调用立即返回.比如消息队列中没有mtype类型的消息，则函数调用立即返回. 标志位为0是默认值，会阻塞，等待条件满足.即等待消息队列中有了满足条件的消息.(4)从消息队列中读取消息 发送了消息，接下来就需要从另一进程中接收这些消息. #include #include #include int msgrcv(int msqid,struct msgbuf *msgp,int msgsz,long msgtyp,int msgflg) 函数功能:从某一消息队列中读取消息，并将这些信息放入结构体型buffer内.从msqid代表的消息队列中读取一个msgtyp类型的消息，并将消息存放在msgp指向的msgbuf结构体中，当在一个进程中成功的读取了一条消息后，队列中的这条消息将被删除，其它进程将看不到该消息了.这点类似于管道.比如当读进程从管道内读取到数据后，其它进程将看不到这些数据了. 参数msqid :已打开的消息队列的ID，表示从哪一个消息队列中接收消息，由getmsg()函数的返回值决定. 参数*msgp :表示从消息队列中取出消息后，要存放的地方.当然必须存放在内存中了. 参数msgsz :读取消息的长度.注意，长度不能包含消息类型(mtype)，而只能包含数据长度(mtext1). 参数msgtyp:由于在发送消息时，指定了该消息的类型.因此，从消息队列中接收消息时，也必须指定只接收什么类型的消息. 参数msgflg:该标志与前面所讲的标志msgflg具有相同的含义.标志位为IPC_NOWAIT，表示如果没有满足条件的消息，则调用立即返回，此时errno=ENOMSG.比如消息队列为空，则函数调用立即返回.比如消息队列中没有mtype类型的消息，则函数调用立即返回. 标志位为0是默认值，会阻塞，等待条件满足.即等待消息队列中有了满足条件的消息. 标志位为IPC_NOERROR，表示如果队列中满足条件的消息内容大于所请求的msgsz字节，则将该消息截断，截断部分将丢失. 读取消息的方法: int read_message(int qid,long type,struct mymsgbuf*qbuf) int result,length; length=sizeof(struct mymsgbuf)-sizeof(long); if(result=msgrcv(qid,qbuf,length,type,0)=-1) /0是默认值，即会阻塞.也可以指定为IPC_NOWAIT，这样就不阻塞了. return -1; return result; 四、基础例程 例程:在一进程中向消息队列内写入消息，在同一进程从该消息队列内读出这些消息. #include #include #include #include #include #include int main(void) key_t key; int msqid; int ret; struct msg_buf long mtype; char data100; ; struct msg_buf msgbuf_snd,msgbuf_rev; key=ftok(/home/lishuai/test.c,a); printf(key = %dn,key); msqid=msgget(key,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666); if(msqid=-1) printf(Creat error!n); return -1; msgbuf_snd.mtype = getpid(); /设置消息队列中消息的格式(只有同一进程才能读取消息) strcpy(msgbuf_snd.data,test hehe); /设置消息队列中消息的内容 ret=msgsnd(msqid,msgbuf_snd,sizeof(msgbuf_snd.data),IPC_NOWAIT); if(ret=-1) printf(send messages error!n); return -1; ret=msgrcv(msgqid,msgbuf_rev,sizeof(msgbuf_rev.data),getpid(),IPC_NOWAIT); if(ret=-1) printf(receive message error!); return -1; printf(the receive message = %sn,msgbuf_rev.data); return 0; 五、消息队列的高级例程/*=程序功能: 实现Linux单机多人QQ聊天(人数2)程序思想: 利用Linux多进程下的消息队列实现特别提示: 在父进程中处理从终端接收的信息，并将其放入消息队列 中；在子进程中只接收应该接收的信息，并将其显示在终 端上.项目文件: ss.c yy.c jj.c项目说明: 该项目中有3个用户，分别是ss、yy、jj，该程序可以实 现三人之间的聊天，类似于腾讯QQ验证方法: 在Linux下打开三个终端，找到相应的ss.c、yy.c、 jj.c，分别进行编译.然后在3个终端下分别执行相应的可 执行程序.编写日期: 2010-10-17 add by 李帅项目提示: 第一次编写，没有很好的整理，其实可以将三个文件合为 一个文件，也没有制作makefile，这是以后的工作了=*/file1: ss.c/*用户ss的信息类型是字符s*/#include #include #include #include #include #include #include #include #include int main(int argc,char *argv) key_t key; int msg_id,pid; char std_receive100; struct msg long type; /消息的类型必须为非负整数，不能是其它类型的数 char name100; char text100; send,recv; if(key=ftok(.,3)0) /为了防止与其它工程的ID重复，这里设置为3 perror(ftok); msg_id=msgget(key,IPC_CREAT|0666); /该消息队列对于所有用户都是可读、可写 /建议不要将子进程的创建放在死循环中. /可以单独将进程的创建放在死循环外，并将父、子进程的执行分别用两个死循环. /若父进程或子进程中没有死循环，语句执行完毕后，进程会消失.如果加入死循环，这样进程永不消失. if(pid=fork()0) perror(fork); else if(0=pid) while(1) /子进程循环接收其它用户的消息 if(msg_id=msgget(key,IPC_CREAT|0666)0) /重读该消息队列，判断它是否被打开 exit(0); /正常退出该进程 msgrcv(msg_id,&recv,sizeof(recv),s,0); /仅接收消息类型为s(对应一ASCII码)的消息 printf(r%s:%sss:,,recv.text); fflush(stdout); else while(1) /父进程循环从(终端)键盘的数据，并将这些数据放入消息队列中 printf(ss:); fflush(stdout); fgets(std_receive,100,stdin); /从(终端)键盘获取字符串 send.type=std_receive0; /将字符串的第一个字符作为消息标志，比如给用户ss发生消息，则s是消息类型 strcpy(,ss); /将用户ss的提示符ss:也发送到消息队列中，这样，其它用户可以知道是ss用户的信息 strcpy(send.text,&std_receive2); /跳过空格，从字符串的第二个字符开始起，作为发送的内容 if(msg_id=msgget(key,IPC_CREAT|0666)0) /重读该消息队列，判断它是否被打开 exit(0); /正常退出该进程 msgsnd(msg_id,&send,sizeof(send),0); return 0;打开第一个终端:rootlocalhost lishuai# gcc ss.c -o ss -Wall -O2 -grootlocalhost lishuai# ./ss file2: yy.c/*用户yy的信息类型是字符y*/#include #include #include #include #include #include #include #include #include int main(int argc,char *argv) key_t key; int msg_id,pid; char std_receive100; struct msg long type; char name100; char text100; send,recv; if(key=ftok(.,3)0) perror(ftok); msg_id=msgget(key,IPC_CREAT|0666); if(pid=fork()0) perror(fork); else if(0=pid) while(1) if(msg_id=msgget(key,IPC_CREAT|0666)0) exit(0); msgrcv(msg_id,&recv,sizeof(recv),y,0); printf(r%s:%syy:,,recv.text); fflush(stdout); else while(1) printf(yy:); fflush(stdout); fgets(std_receive,100,stdin); send.type=std_receive0; strcpy(,yy); strcpy(send.text,&std_receive2); if(msg_id=msgget(key,IPC_CREAT|0666)0) exit(0); msgsnd(msg_id,&send,sizeof(send),0); return 0;打开第二个终端:rootlocalhost lishuai# gcc yy.c -o yy -Wall -O2 -grootlocalhost lishuai# ./yy file3: jj.c/*用户jj的信息类型是字符j*/#include #include #include #include #include #include #include #include #include int main(int argc,char *argv) key_t key; int msg_id,pid; char std_recei