Linux实用功能代码集（3） —— 线程间消息队列（1）

本文内容参考：

消息队列函数由msgget、msgctl、msgsnd、msgrcv四个函数解析_msgget函数-CSDN博客

特此致谢！

进程间通信机制中的消息队列很常见、经常会用到。主要是以下几个接口函数：

• msgget函数

int msgget(key_t key, int msgflg);

得到消息队列标识符或创建一个消息队列对象。

• msgctl函数

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

获取和设置消息队列的属性。

• msgsnd函数

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

将消息写入到消息队列。

• msgrcv函数

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

从消息队列读取消息。

但是，线程之间的消息队列用的很少、或者说几乎没有用到过。那么同一进程的线程之间的消息队列（收发）机制应该如何实现呢？本文就来详细讲解一下。

有人可能会说了，同一进程的线程之间全局数据不是共享的么？怎么还需要消息队列？是这样，虽然线程之间数据是共享的，但也需要建立消息通信机制，一个线程阻塞或非阻塞接收数据，另一个线程发送数据（主要要找到那个“触发点”并同步）。

那么线程之间的消息队列具体应该是怎样实现的呢？通过什么来实现呢？这就引出了最主要的一个内容 —— 条件变量。可以说，条件变量是线程间的“通知器”。它主要涉及到两个函数：pthread_cond_init和pthread_cond_wait。

（1）pthread_cond_init函数

功能：

初始化条件变量（初始化通知器）。

原型：

#include <pthread.h> int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr_t *attr);

参数说明：

• pthread_cond_t *cond：条件变量指针。
• pthread_condattr_t *attr：属性（填NULL表示默认）。

常用写法：

pthread_cond_t cond; // 定义 pthread_cond_init(&cond, NULL); // 初始化 或 pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; // 静态初始化

（2）pthread_cond_wait函数

功能：

让线程阻塞等待，直到被其它线程唤醒。

原型：

int pthread_cond_wait( pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex );

参数说明：

• pthread_cond_t *cond：条件变量指针。
• pthread_mutex_t *mutex：配合使用的互斥锁指针。

pthread_cond_wait函数内部做了3件事：

1）解锁mutex；

2）线程休眠（等通知）；

3）被唤醒后，自动重新加锁 mutex。

典型用法的核心代码示例如下：

pthread_mutex_lock(&mutex); // 必须用 while 循环判断！ while (没有消息) { pthread_cond_wait(&cond, &mutex); } // 处理消息... pthread_mutex_unlock(&mutex);

（3）pthread_cond_signal函数

功能：

唤醒一个正在pthread_cond_wait中休眠（等待）的线程。

原型：

#include <pthread.h> int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

参数说明：

• pthread_cond_t *cond：条件变量指针。

pthread_cond_signal函数内部做了以下事情：

1）检查有没有线程在pthread_cond_wait；

2）唤醒其中1个线程。

更为完整的用法示例代码如下：

// 全局变量 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; int has_msg = 0; // 等待线程 void *wait_thread(void *arg) { pthread_mutex_lock(&mutex); // 等待消息 while (has_msg == 0) { printf("等待消息...\n"); pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 睡觉 } printf("收到消息！\n"); has_msg = 0; pthread_mutex_unlock(&mutex); return NULL; } // 唤醒线程 void *signal_thread(void *arg) { sleep(1); pthread_mutex_lock(&mutex); has_msg = 1; pthread_cond_signal(&cond); // 唤醒等待者 pthread_mutex_unlock(&mutex); return NULL; }

下一回给出实际代码并进行详细解析。