POSIX 消息队列是 Linux 下高性能的进程间通信（IPC）机制，支持结构化数据传输、消息优先级、阻塞 / 非阻塞模式，以下是涵盖核心函数、属性、使用规则、避坑要点的完整总结，重点对每个核心函数做精细化讲解。
一、核心概念
- 本质 ：内核维护的消息存储队列，跨进程可见，每个队列有唯一名称（必须以
/ 开头，如 /test_mq）。
- 核心特性 ：
- 消息带优先级（0~31，数值越大优先级越高），高优先级消息优先被读取；
- 支持阻塞 / 非阻塞模式，适配不同业务场景；
- 队列属性（最大消息数、单消息长度）创建后不可修改；
- 每个进程需通过
mq_open() 获取独立的队列描述符（进程私有）。
- 仅传输 "实际数据"，不支持跨进程传输指针 / 动态分配内存（核心避坑点）。
- 编译要求 ：编译时必须链接实时库
rt，命令为 gcc 代码文件.c -o 可执行文件 -lrt。
二、核心函数详解（必掌握）
1. mq_open () ------ 创建 / 打开消息队列（唯一入口）
函数原型
复制代码
#include <mqueue.h>
mqd_t mq_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, const struct mq_attr *attr);
核心作用
- 队列不存在时：带
O_CREAT 标志则创建 + 打开队列；
- 队列已存在时：不带
O_CREAT 标志则仅打开队列。
参数详解
| 参数 |
含义与取值 |
name |
队列名称，必须以 / 开头（如 /test_mq），长度不超过 NAME_MAX（通常 255） |
oflag |
打开标志（可组合）：- O_RDONLY：只读打开- O_WRONLY：只写打开- O_RDWR：读写打开- O_CREAT：队列不存在则创建- O_EXCL：与 O_CREAT 配合，队列已存在则报错（避免重复创建）- O_NONBLOCK：非阻塞模式打开（仅影响当前进程的操作模式） |
mode |
队列权限（如 0664），仅 O_CREAT 时有效，规则同文件权限（所有者 / 组 / 其他） |
attr |
队列属性结构体指针，仅 O_CREAT 时有效：- 传 NULL：使用系统默认属性- 传结构体：设置 mq_maxmsg/mq_msgsize（其他属性无效） |
返回值
- 成功：返回
mqd_t 类型的队列描述符（非负整数）；
- 失败：返回
(mqd_t)-1，并设置 errno（如 EEXIST 队列已存在、EINVAL 名称格式错误）。
2. mq_send () ------ 发送消息到队列
函数原型
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int mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int msg_prio);
核心作用
将字节流（字符串、结构体等）作为一条消息发送到队列，消息长度需 ≤ 队列的 mq_msgsize。
参数详解
| 参数 |
含义与注意事项 |
mqdes |
mq_open() 返回的队列描述符（唯一合法值，不可填随机数） |
msg_ptr |
消息缓冲区指针：- 字符串：直接传字符串地址（如 const char *msg = "test"）- 结构体：强制转换为 char*（如 (const char *)&stu） ❌ 禁止传指向动态内存（malloc）的指针（仅传地址，不传数据） |
msg_len |
消息字节长度：- 字符串：strlen(msg) + 1（包含 \0 结束符）- 结构体：sizeof(结构体)- 必须 ≤ 队列的 mq_msgsize |
msg_prio |
消息优先级（0~31，0 最低）：- 同优先级按 FIFO 顺序读取- 不同优先级：高优先级先读取 |
返回值
- 成功：返回 0；
- 失败：返回 -1，设置
errno（如 EAGAIN 非阻塞模式下队列满、EMSGSIZE 消息长度超过 mq_msgsize）。
3. mq_receive () ------ 从队列接收消息
函数原型
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ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int *msg_prio);
核心作用
从队列读取一条消息（优先高优先级），存入缓冲区，返回实际读取的字节数。
参数详解
| 参数 |
含义与注意事项 |
mqdes |
mq_open() 返回的队列描述符 |
msg_ptr |
接收缓冲区指针：- 字符串：char buf[256] = {0}（初始化避免乱码）- 结构体：强制转换为 char*（如 (char *)&stu） - ❌ 接收含动态指针的结构体时，指针地址无效（段错误 / 乱码 |
msg_len |
缓冲区字节长度：- 必须 ≥ 队列的 mq_msgsize（否则返回 -1，errno=EMSGSIZE）- 推荐设为 mq_msgsize 或结构体大小 |
msg_prio |
输出参数，存储接收到的消息优先级：- 不需要则传 NULL- 需要则传 unsigned int 变量地址 |
返回值
- 成功：返回实际读取的字节数；
- 失败：返回 -1，设置
errno（如 EAGAIN 非阻塞模式下队列空、EMSGSIZE 缓冲区长度不足）。
4. mq_close () ------ 关闭队列描述符
函数原型
复制代码
int mq_close(mqd_t mqdes);
核心作用
释放当前进程的队列描述符（类似文件的 close()），不删除队列本身。
参数详解
| 参数 |
含义与注意事项 |
mqdes |
mq_open() 返回的队列描述符（唯一合法值，已关闭的描述符再次传入会报错） |
返回值
- 成功：返回 0；
- 失败：返回 -1，设置
errno（如 EBADF 无效的描述符）。
使用规则
- 进程退出时内核会自动关闭未显式关闭的描述符，但建议显式调用（良好编程习惯）；
- 关闭后描述符失效，不可再用于
mq_send()/mq_receive()。
5. mq_unlink () ------ 删除消息队列
函数原型
复制代码
int mq_unlink(const char *name);
核心作用
删除队列名称，内核会等待所有进程关闭该队列的描述符后，释放队列的内核资源（彻底删除队列）。
参数详解
| 参数 |
含义与注意事项 |
name |
队列名称（与 mq_open() 的 name 一致，如 /test_mq） |
返回值
- 成功：返回 0；
- 失败：返回 -1，设置
errno（如 ENOENT 队列不存在）。
使用规则
- 仅需一个进程调用（通常是最后退出的进程，如父进程）；
- 调用后，新进程无法打开该队列，但已打开的进程仍可操作，直到所有进程关闭描述符。
6. mq_getattr () ------ 获取队列属性
函数原型
复制代码
int mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *attr);
核心作用
读取队列的当前属性（如当前消息数、阻塞模式、最大消息数等）。
参数详解
| 参数 |
含义与注意事项 |
mqdes |
队列描述符 |
attr |
输出参数，存储队列属性（需提前分配内存） |
返回值
- 成功：返回 0；
- 失败：返回 -1，设置
errno。
7. mq_setattr () ------ 设置队列属性
函数原型
复制代码
int mq_setattr(mqd_t mqdes, const struct mq_attr *newattr, struct mq_attr *oldattr);
核心作用
仅能修改队列的 mq_flags（阻塞 / 非阻塞模式），其他属性（mq_maxmsg/mq_msgsize）创建后不可改。
参数详解
| 参数 |
含义与注意事项 |
mqdes |
队列描述符 |
newattr |
新属性结构体：仅 mq_flags 字段有效（0 = 阻塞，O_NONBLOCK = 非阻塞） |
oldattr |
输出参数，存储修改前的属性：不需要则传 NULL |
返回值
- 成功：返回 0；
- 失败：返回 -1，设置
errno。
三、队列属性（struct mq_attr）详解
函数原型
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struct mq_attr {
long mq_flags; // 阻塞/非阻塞模式（0 / O_NONBLOCK）
long mq_maxmsg; // 队列最大消息数（创建时设置，不可改）
long mq_msgsize; // 单消息最大字节数（创建时设置，不可改）
long mq_curmsgs; // 当前消息数（只读，内核维护）
};
参数详解
| 成员名 |
赋值 / 修改规则 |
注意事项 |
mq_flags |
仅能通过 mq_setattr() 修改，mq_open() 时设置无效 |
作用于 mq_send() 和 mq_receive()：- 阻塞：队列满 / 空时等待- 非阻塞：队列满 / 空时返回 -1（EAGAIN） |
mq_maxmsg |
仅 mq_open(O_CREAT) 时设置，≤ 系统限制（/proc/sys/fs/mqueue/msg_max） |
创建后不可修改，超出限制会导致 mq_open() 失败 |
mq_msgsize |
仅 mq_open(O_CREAT) 时设置，≤ 系统限制（/proc/sys/fs/mqueue/msgsize_max） |
接收缓冲区长度必须 ≥ 该值，否则 mq_receive() 失败 |
mq_curmsgs |
只读，手动赋值无效，通过 mq_getattr() 读取 |
反映队列当前的消息数量，可用于监控队列状态 |
四、常见问题与避坑要点
| 问题现象 |
根本原因 |
解决方案 |
| 栈溢出（stack smashing） |
接收缓冲区长度 < 消息长度 /mq_msgsize |
缓冲区大小设为 ≥ mq_msgsize，初始化缓冲区为 0（如 char buf[256] = {0}） |
| 结构体解析乱码 |
内存对齐 / 字节序不一致 |
用 __attribute__((packed)) 取消内存对齐；跨平台转换字节序（htons/ntohs） |
| 接收顺序错乱 |
消息优先级不同 |
统一消息优先级（如都设为 0），保证 FIFO 顺序 |
mq_open 返回 -1 |
队列已存在且带 O_EXCL |
去掉 O_EXCL，或先调用 mq_unlink() 删除旧队列 |
mq_receive 返回 -1 |
非阻塞模式下队列空 |
改用阻塞模式，或在代码中处理 EAGAIN（循环重试 + 休眠） |
| 多进程操作队列失败 |
未重新调用 mq_open() 获取描述符 |
每个进程需独立调用 mq_open()，描述符是进程私有 |
五、核心规则总结
- 唯一性 ：队列名称以
/ 开头，系统内唯一；
- 权限 ：创建队列时的
mode 参数决定其他进程能否打开；
- 资源清理 ：
mq_close() 仅关描述符，mq_unlink() 才彻底删除队列；
- 数据传输：支持任意字节流（字符串 / 结构体），仅关注长度，不解析内容；禁止传输指针 / 动态内存（仅传地址，不传数据），必须用固定数组嵌入结构体；
- 阻塞 / 非阻塞 ：
mq_flags 作用于所有操作（发送 + 接收），需按需设置。