2.1.2 ROS2 C++ 示例

2.1.2 C++ 示例

ROS 2 在不同语言之间的接口几乎时相同的

在写 C++ 版本的 ROS 程序时，要在 main 函数中加入 argc 和 argv，这其实就是一个入口参数，用于获取用户输入的命令，并且将命令进行分割。

下面我们先打印一下 argc 和 argv

cpp 复制代码

#include "iostream"

int main(int argc, char** argv)
{
    std::cout << "参数数量 = " << argc << std::endl;
    std::cout << "程序名称 = " << argv[0] << std::endl;
    return 0;
}

bash 复制代码

$ g++ ros2_cpp_node.cpp 
$ ./a.out 
参数数量 = 1
程序名称 = ./a.out
$ ./a.out --help
参数数量 = 2
程序名称 = ./a.out
$ ./a.out --help 1 2 3
参数数量 = 5
程序名称 = ./a.out

如果我们想要让 --help 有输出，应该怎么做呢？

cpp 复制代码

#include "iostream"

int main(int argc, char** argv)
{
    std::cout << "参数数量 = " << argc << std::endl;
    std::cout << "程序名称 = " << argv[0] << std::endl;

    std::string arg1 = argv[1];
    if(arg1 == "--help")
    {
        std::cout << "其实这个函数什么用都没有" << std::endl;
    }
    return 0;
}

下面我们来写 C++ 节点

cpp 复制代码

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"

int main(int argc, char **argv)
{
    rclcpp::init(argc, argv);
    auto node = std::make_shared<rclcpp::Node>("cpp_node"); // make_shared 智能指针
    RCLCPP_INFO(node->get_logger(), "你好 C++ 节点");
    rclcpp::spin(node);
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

但是现在直接编译的话会报错

bash 复制代码

$ g++ ros2_cpp_node.cpp 
ros2_cpp_node.cpp:1:10: fatal error: rclcpp/rclcpp.hpp: No such file or directory
    1 | #include "rclcpp/rclcpp.hpp"
      |          ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~
compilation terminated.

原因时之前的 include 在系统库里面，但是 rclcpp 是不在系统库里面的。因为使用 g++ 去导库非常麻烦，所以我们使用 CMake 导库

txt 复制代码

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(ros2_cpp)
add_executable(ros2_cpp_node ros2_cpp_node.cpp)

其中 add_executable(ros2_cpp_node ros2_cpp_node.cpp) 的第一个 ros2_cpp_node 表示可执行文件的名字，第二个 ros2_cpp_node.cpp 是文件名字。

现在我们还没有添加依赖，先使用 cmake

bash 复制代码

$ cmake .
-- The C compiler identification is GNU 11.4.0
-- The CXX compiler identification is GNU 11.4.0
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc - skipped
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ - skipped
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/hw/Development/shx-notebooks/ros_study/chapt02

如果直接使用 make 编译，会出现和 g++ 一样的错误

bash 复制代码

$ make
[ 50%] Building CXX object CMakeFiles/ros2_cpp_node.dir/ros2_cpp_node.cpp.o
/home/hw/Development/shx-notebooks/ros_study/chapt02/ros2_cpp_node.cpp:1:10: fatal error: rclcpp/rclcpp.hpp: No such file or directory
    1 | #include "rclcpp/rclcpp.hpp"
      |          ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~
compilation terminated.
make[2]: *** [CMakeFiles/ros2_cpp_node.dir/build.make:76: CMakeFiles/ros2_cpp_node.dir/ros2_cpp_node.cpp.o] Error 1
make[1]: *** [CMakeFiles/Makefile2:83: CMakeFiles/ros2_cpp_node.dir/all] Error 2
make: *** [Makefile:91: all] Error 2

因为 make 这个命令也是根据 Makefile 这个文件去调用 g++ 编译，本质还是 g++。下面我们使用 CMakeLists 里的 find_package 去找到 rclcpp，其中 REQUIRED 是表示这个包是必需的

txt 复制代码

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(ros2_cpp)
add_executable(ros2_cpp_node ros2_cpp_node.cpp)

find_package(rclcpp REQUIRED)

重新运行 cmake

bash 复制代码

$ cmake .
-- Found rclcpp: 16.0.15 (/opt/ros/humble/share/rclcpp/cmake)
-- Found Python3: /usr/bin/python3 (found version "3.10.12") found components: Interpreter 
-- Found rosidl_generator_c: 3.1.7 (/opt/ros/humble/share/rosidl_generator_c/cmake)
-- Found rosidl_adapter: 3.1.7 (/opt/ros/humble/share/rosidl_adapter/cmake)
-- Found rosidl_generator_cpp: 3.1.7 (/opt/ros/humble/share/rosidl_generator_cpp/cmake)
-- Using all available rosidl_typesupport_c: rosidl_typesupport_fastrtps_c;rosidl_typesupport_introspection_c
-- Using all available rosidl_typesupport_cpp: rosidl_typesupport_fastrtps_cpp;rosidl_typesupport_introspection_cpp
-- Found rmw_implementation_cmake: 6.1.2 (/opt/ros/humble/share/rmw_implementation_cmake/cmake)
-- Found rmw_fastrtps_cpp: 6.2.9 (/opt/ros/humble/share/rmw_fastrtps_cpp/cmake)
-- Found OpenSSL: /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libcrypto.so (found version "3.0.2")  
-- Found FastRTPS: /opt/ros/humble/include  
-- Using RMW implementation 'rmw_fastrtps_cpp' as default
-- Looking for pthread.h
-- Looking for pthread.h - found
-- Performing Test CMAKE_HAVE_LIBC_PTHREAD
-- Performing Test CMAKE_HAVE_LIBC_PTHREAD - Success
-- Found Threads: TRUE  
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/hw/Development/shx-notebooks/ros_study/chapt02

从 -- Found rclcpp: 16.0.15 (/opt/ros/humble/share/rclcpp/cmake) 可以得知成功找到了 rclcpp 在/opt/ros/humble/share/ 下

因此，加上 find_package(rclcpp REQUIRED) 就可以找到 rclcpp 的路径，使用rclcpp_INCLUDE_DIRS 和 rclcpp_LIBRARIES 找到对应的头文件和库文件然后写到 rclcpp_INCLUDE_DIR 目录里面去，我们可以使用 CMakeList 打印消息的方法打印出来

cpp 复制代码

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(ros2_cpp)
add_executable(ros2_cpp_node ros2_cpp_node.cpp)

find_package(rclcpp REQUIRED)  # 直接查找对应的头文件和库文件
message(STATUS ${rclcpp_INCLUDE_DIRS})  # 头文件及 rclcpp 依赖的头文件
message(STATUS ${rclcpp_LIBRARIES})  # 库文件及 rclcpp 依赖的库文件

可以使用 cmake . | grep rclcpp 来查看，输出很多，不再展示

输出很多的原因是使用 find_package 查找 rclcpp 时，会将 rclcpp 的依赖也查找并添加进去，就像套娃一样，一层套一层。

找到头文件和库文件之后，必须添加进去才能执行 make ，否则依然会报错

cpp 复制代码

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(ros2_cpp)
add_executable(ros2_cpp_node ros2_cpp_node.cpp)

find_package(rclcpp REQUIRED)  # 直接查找对应的头文件和库文件
message(STATUS ${rclcpp_INCLUDE_DIRS})  # 头文件及 rclcpp 依赖的头文件
message(STATUS ${rclcpp_LIBRARIES})  # 库文件及 rclcpp 依赖的库文件

target_include_directories(ros2_cpp_node PUBLIC ${rclcpp_INCLUDE_DIRS})  # 头文件包含
target_link_libraries(ros2_cpp_node ${rclcpp_LIBRARIES})  # 库文件链接

target_include_directories(ros2_cpp_node PUBLIC ${rclcpp_INCLUDE_DIRS}) 其中第一个 ros2_cpp_node 是可执行文件的名字，第二个 ${rclcpp_INCLUDE_DIRS} 是头文件
target_link_libraries(ros2_cpp_node ${rclcpp_LIBRARIES}) 其中第一个 ros2_cpp_node 是可执行文件的名字，第二个 ${rclcpp_LIBRARIES} 是库文件

下面就再次使用 cmake . 和 make 去编译

bash 复制代码

$ make
[ 50%] Building CXX object CMakeFiles/ros2_cpp_node.dir/ros2_cpp_node.cpp.o
[100%] Linking CXX executable ros2_cpp_node
[100%] Built target ros2_cpp_node

执行可执行文件 ros2_cpp_node

bash 复制代码

$ ./ros2_cpp_node 
[INFO] [1764560464.478290756] [cpp_node]: 你好 C++ 节点

打开一个新终端，使用 ros2 node list 查看当前节点，使用 ros2 node info /cpp_node 查看节点的相关信息

bash 复制代码

hw@LAPTOP-OF07PRPE:~/Development/shx-notebooks$ ros2 node list
/cpp_node
hw@LAPTOP-OF07PRPE:~/Development/shx-notebooks$ ros2 node info /cpp_node 
/cpp_node
  Subscribers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
  Publishers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /rosout: rcl_interfaces/msg/Log
  Service Servers:
    /cpp_node/describe_parameters: rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
    /cpp_node/get_parameter_types: rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
    /cpp_node/get_parameters: rcl_interfaces/srv/GetParameters
    /cpp_node/list_parameters: rcl_interfaces/srv/ListParameters
    /cpp_node/set_parameters: rcl_interfaces/srv/SetParameters
    /cpp_node/set_parameters_atomically: rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
  Service Clients:

  Action Servers:

  Action Clients: