ROS2 Jazzy：如何使用节点接口模板类访问节点信息（C++）

概述

首先，需要明确的是：并非所有的 ROS 节点都是一样的！

例如，rclcpp::Node 和 rclcpp_lifecycle::LifecycleNode 类没有共同的继承树，这意味着当 ROS 开发者想编写一个以 ROS 节点指针作为参数的函数时，可能会遇到编译时的类型问题。为了解决这个问题，rclcpp 包含了 rclcpp::NodeInterfaces<> 模板类型，它是向函数传递常规节点和生命周期节点的首选方式。接下来将向你展示如何使用 rclcpp::NodeInterfaces<> 为所有 ROS 节点类型生成可靠且简洁的接口。

rclcpp::NodeInterfaces<> 模板类为管理节点接口提供了一种简洁高效的方法。当处理不同类型的节点（如 rclcpp::Node 和 rclcpp_lifecycle::LifecycleNode）时，因为这些节点没有相同的继承树，这个模板就非常有用。

1. 使用共享指针访问节点信息

在下面的示例中，我们创建了一个名为 Simple_Node 的简单节点，并定义了一个 node_info 函数，该函数接受一个指向节点的共享指针。该函数会获取并打印节点的名称。

#include <memory>
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"

void node_info(rclcpp::Node::SharedPtr node)
{
  RCLCPP_INFO(node->get_logger(), "Node name: %s", node->get_name());
}

class SimpleNode : public rclcpp::Node
{
public:
  SimpleNode(const std::string & node_name)
  : Node(node_name)
  {
  }
};

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  auto node = std::make_shared<SimpleNode>("Simple_Node");
  node_info(*node);
}

输出

[INFO] [Simple_Node]: Node name: Simple_Node

虽然这种方法对于 rclcpp::Node 类型的参数效果很好，但对于其他节点类型（如 rclcpp_lifecycle::LifecycleNode）则不适用。

2. 显式传递 rclcpp::node_interfaces

其中一种更健壮、更适合于所有节点类型的方法是将 rclcpp::node_interfaces 作为参数显式传递给函数，如下例所示。在接下来的示例中，我们创建了一个名为 node_info 的函数，它接受两个 rclcpp::node_interfaces 参数，即 NodeBaseInterface 和 NodeLoggingInterface，并打印节点名称。然后创建一个 rclcpp_lifecycle::LifecycleNode 类型和一个 rclcpp::Node 类型的节点，并将它们的接口传递给 node_info 函数。

void node_info(std::shared_ptr<rclcpp::node_interfaces::NodeBaseInterface> base_interface,
               std::shared_ptr<rclcpp::node_interfaces::NodeLoggingInterface> logging_interface)
{
  RCLCPP_INFO(logging_interface->get_logger(), "Node name: %s", base_interface->get_name());
}

class SimpleNode : public rclcpp::Node
{
public:
  SimpleNode(const std::string & node_name)
  : Node(node_name)
  {
  }
};

class LifecycleTalker : public rclcpp_lifecycle::LifecycleNode
{
public:
  explicit LifecycleTalker(const std::string & node_name, bool intra_process_comms = false)
  : rclcpp_lifecycle::LifecycleNode(node_name,
      rclcpp::NodeOptions().use_intra_process_comms(intra_process_comms))
  {}
};

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::executors::SingleThreadedExecutor exe;
  auto node = std::make_shared<SimpleNode>("Simple_Node");
  auto lc_node = std::make_shared<LifecycleTalker>("Simple_LifeCycle_Node");
  node_info(node->get_node_base_interface(),node->get_node_logging_interface());
  node_info(lc_node->get_node_base_interface(),lc_node->get_node_logging_interface());
}

输出

[INFO] [Simple_Node]: Node name: Simple_Node
[INFO] [Simple_LifeCycle_Node]: Node name: Simple_LifeCycle_Node

这虽然解决了节点类型不同的问题，但是随着函数复杂度的增加，rclcpp::node_interfaces 参数的数量也会增加，这会导致代码的可读性和简洁性出现问题。为了使代码更灵活并且兼容不同的节点类型，我们可以使用 rclcpp::NodeInterfaces<>模板。

3. 使用 rclcpp::NodeInterfaces<>模板

访问节点类型信息的推荐方法是通过节点接口。下面，与前面的示例类似，创建了一个 rclcpp_lifecycle::LifecycleNode 和一个 rclcpp::Node。

#include <memory>
#include <string>
#include <thread>
#include "lifecycle_msgs/msg/transition.hpp"
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "rclcpp_lifecycle/lifecycle_node.hpp"
#include "rclcpp_lifecycle/lifecycle_publisher.hpp"
#include "rclcpp/node_interfaces/node_interfaces.hpp"

using MyNodeInterfaces =
  rclcpp::node_interfaces::NodeInterfaces<rclcpp::node_interfaces::NodeBaseInterface, rclcpp::node_interfaces::NodeLoggingInterface>;

void node_info(MyNodeInterfaces interfaces)
{
  auto base_interface = interfaces.get_node_base_interface();
  auto logging_interface = interfaces.get_node_logging_interface();
  RCLCPP_INFO(logging_interface->get_logger(), "Node name: %s", base_interface->get_name());
}

class SimpleNode : public rclcpp::Node
{
public:
  SimpleNode(const std::string & node_name)
  : Node(node_name)
  {
  }
};

class LifecycleTalker : public rclcpp_lifecycle::LifecycleNode
{
public:
  explicit LifecycleTalker(const std::string & node_name, bool intra_process_comms = false)
  : rclcpp_lifecycle::LifecycleNode(node_name,
      rclcpp::NodeOptions().use_intra_process_comms(intra_process_comms))
  {}
};

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::executors::SingleThreadedExecutor exe;
  auto node = std::make_shared<SimpleNode>("Simple_Node");
  auto lc_node = std::make_shared<LifecycleTalker>("Simple_LifeCycle_Node");
  node_info(*node);
  node_info(*lc_node);
}

输出

[INFO] [Simple_Node]: Node name: Simple_Node
[INFO] [Simple_LifeCycle_Node]: Node name: Simple_LifeCycle_Node

3.1 代码分析

using MyNodeInterfaces =
  rclcpp::node_interfaces::NodeInterfaces<rclcpp::node_interfaces::NodeBaseInterface, rclcpp::node_interfaces::NodeLoggingInterface>;

void node_info(MyNodeInterfaces interfaces)
{
  auto base_interface = interfaces.get_node_base_interface();
  auto logging_interface = interfaces.get_node_logging_interface();
  RCLCPP_INFO(logging_interface->get_logger(), "Node name: %s", base_interface->get_name());
}

这个函数不接受共享指针或节点接口，而是接受一个对 rclcpp::node_interfaces::NodeInterfaces 对象。使用这种方法的另一个优点是支持类似节点对象的隐式转换。这意味着可以直接将任何类似节点的对象传递给期望 rclcpp::node_interfaces::NodeInterfaces 对象的函数。

它提取了：

• NodeBaseInterface：提供基本的节点功能。
• NodeLoggingInterface：启用日志记录。

然后，它获取并打印节点名称。

class SimpleNode : public rclcpp::Node
{
public:
  SimpleNode(const std::string & node_name)
  : Node(node_name)
  {
  }
};

class LifecycleTalker : public rclcpp_lifecycle::LifecycleNode
{
public:
  explicit LifecycleTalker(const std::string & node_name, bool intra_process_comms = false)
  : rclcpp_lifecycle::LifecycleNode(node_name,
      rclcpp::NodeOptions().use_intra_process_comms(intra_process_comms))
  {}
};

接下来创建一个 rclcpp::Node 类和一个 rclcpp_lifecycle::LifecycleNode 类。rclcpp_lifecycle::LifecycleNode 类通常包含用于状态转换（未配置、非活动、活动和已完成）的函数。为了演示目的，这里没有包含这些函数。

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::executors::SingleThreadedExecutor exe;
  auto node = std::make_shared<SimpleNode>("Simple_Node");
  auto lc_node = std::make_shared<LifecycleTalker>("Simple_LifeCycle_Node");
  node_info(*node);
  node_info(*lc_node);
}

在 main 函数中，创建一个指向 rclcpp_lifecycle::LifecycleNode 和 rclcpp::Node 的共享指针。上面声明的函数会分别以两种类型的节点作为参数调用一次。

注意

由于模板接受对 NodeT 对象的引用，因此需要对共享指针进行解引用。

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