ROS 2 话题：使用C++进行发布与订阅

ROS 2提供了一种强大而灵活的通信机制，称为话题（Topics）。话题允许节点之间进行异步消息传递，从而实现松耦合的通信模式。在本文中，我们将介绍如何使用C++编程语言在ROS 2中创建发布者和订阅者节点，以实现话题通信。

前提条件

在开始之前，请确保您已经安装了ROS 2，并且已经设置好了工作环境。如果尚未安装，请参阅ROS 2的官方安装指南。

创建一个新的ROS 2包

首先，我们需要创建一个新的ROS 2包。打开终端并导航到您的工作空间（例如~/ros2_ws/src），然后运行以下命令：

sh 复制代码

cd ~/ros2_ws/src
ros2 pkg create my_topic_package --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp

这将创建一个名为my_topic_package的包，并包含基本的目录结构和文件。

编写C++发布者节点

1. 创建发布者节点源文件

在my_topic_package/src目录中创建一个名为publisher_node.cpp的文件，并添加以下代码：

cpp 复制代码

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

using namespace std::chrono_literals;

class PublisherNode : public rclcpp::Node {
public:
    PublisherNode() : Node("publisher_node"), count_(0) {
        publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
        timer_ = this->create_wall_timer(
            500ms, std::bind(&PublisherNode::timer_callback, this));
    }

private:
    void timer_callback() {
        auto message = std_msgs::msg::String();
        message.data = "Hello, ROS 2: " + std::to_string(count_++);
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
        publisher_->publish(message);
    }

    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
    size_t count_;
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    rclcpp::init(argc, argv);
    rclcpp::spin(std::make_shared<PublisherNode>());
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

2. 修改CMakeLists.txt

打开CMakeLists.txt文件，并添加以下内容以包含发布者节点：

cmake 复制代码

find_package(std_msgs REQUIRED)

cmake 复制代码

add_executable(publisher_node src/publisher_node.cpp)
ament_target_dependencies(publisher_node rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  publisher_node
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

3. 构建包

返回到工作空间的根目录，并构建包：

sh 复制代码

cd ~/ros2_ws
colcon build

4. 运行发布者节点

构建完成后，使用以下命令运行发布者节点：

sh 复制代码

source ~/ros2_ws/install/setup.bash
ros2 run my_topic_package publisher_node

您应该会在终端中看到类似"Publishing: 'Hello, ROS 2: 0'"的输出。

编写C++订阅者节点

1. 创建订阅者节点源文件

在my_topic_package/src目录中创建一个名为subscriber_node.cpp的文件，并添加以下代码：

cpp 复制代码

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

class SubscriberNode : public rclcpp::Node {
public:
    SubscriberNode() : Node("subscriber_node") {
        subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
            "topic", 10, std::bind(&SubscriberNode::topic_callback, this, std::placeholders::_1));
    }

private:
    void topic_callback(const std_msgs::msg::String::SharedPtr msg) const {
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg->data.c_str());
    }

    rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    rclcpp::init(argc, argv);
    rclcpp::spin(std::make_shared<SubscriberNode>());
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

2. 修改CMakeLists.txt

打开CMakeLists.txt文件，并添加以下内容以包含订阅者节点：

cmake 复制代码

add_executable(subscriber_node src/subscriber_node.cpp)
ament_target_dependencies(subscriber_node rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  subscriber_node
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

3. 构建包

再次返回到工作空间的根目录，并构建包：

sh 复制代码

cd ~/ros2_ws
colcon build

4. 运行订阅者节点

构建完成后，使用以下命令运行订阅者节点：

sh 复制代码

source ~/ros2_ws/install/setup.bash
ros2 run my_topic_package subscriber_node

在运行订阅者节点的终端中，您应该会看到类似"I heard: 'Hello, ROS 2: 0'"的输出。

结论

通过本文，您已经学习了如何在ROS 2中使用C++创建发布者和订阅者节点，实现话题通信。这是ROS 2中一种基本而重要的通信机制，广泛应用于机器人开发中。掌握话题通信后，您可以进一步探索更多高级功能，如服务（Services）、动作（Actions）和参数（Parameters）。