C++ 第 29 课：回调函数 Callback

上一课练习答案

第 1 题

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auto f = []()
{
    std::cout << "Hi";
};

这里只是：

定义了 lambda。

还没有执行。

必须：

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f();

才执行。

第 2 题

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int x = 10;

auto f = [x]()
{
    std::cout << x;
};

x = 20;

f();

通常输出：

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因为：

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[x]

是按值捕获，相当于保存了当时 x = 10 的一份副本。

第 3 题

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int x = 10;

auto f = [&x]()
{
    x = 50;
};

f();

最后：

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x = 50

因为：

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[&x]

是按引用捕获。

第 4 题

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[this]()
{
    speed = 100;
}

[this] 表示：

这个 lambda 可以访问当前对象的成员。

所以：

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speed = 100;

实际上是在操作当前对象自己的 speed。

第 5 题

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msg->data

如果 msg 是智能指针，就是：

通过 msg 找到它管理的消息对象，然后访问这个消息对象里的 data 成员。

第 29 课：回调函数 Callback

这一课是我们真正开始进入 ROS2 思维的关键课。

先记一句：

回调函数 = 现在把函数交出去，将来某件事情发生时，由系统替你调用。

它和普通函数最大的区别不是"函数长得不一样"，而是：

谁负责调用它。

1. 普通函数

例如：

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void hello()
{
    std::cout << "Hello";
}

你必须主动：

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hello();

流程：

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你的代码
↓
主动调用 hello()
↓
hello 执行

2. 回调不是你主动调用

假设我们有：

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void onMessage(int data)
{
    std::cout << data;
}

普通情况下你可以：

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onMessage(10);

但是在回调模式里，我们希望：

把 onMessage 告诉系统。

然后系统说：

"好，以后消息来了我帮你调用。"

流程变成：

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你把函数交给系统
↓
程序继续运行
↓
消息到达
↓
系统自动调用这个函数

这就是 callback。

3. 用生活例子理解

你去餐厅排队。

服务员说：

"留下电话号码，有位置了我联系你。"

你不是站在那里不停问：

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有位置了吗？
有位置了吗？
有位置了吗？

而是：

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把联系方式交出去
↓
等待
↓
条件满足
↓
别人主动找你

回调就是这种思想。

4. 为什么 ROS2 特别需要回调？

因为机器人程序大量事件不是你能预测准确时间的。

例如：

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相机图像什么时候到？
JointState什么时候来？
激光雷达什么时候更新？
VLA Action什么时候生成？
Service请求什么时候来？

你不能写：

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if (现在消息来了)

然后一直傻等。

ROS2 更喜欢：

消息到达时自动执行你的函数。

5. ROS2 subscriber 的核心逻辑

比如订阅：

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/joint_states

可以理解成：

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程序启动
↓
创建 subscriber
↓
告诉 ROS2：
"收到 JointState 后执行 callback"
↓
继续等待
↓
JointState 到达
↓
ROS2 自动调用 callback(msg)

这就是 subscriber 的灵魂。

6. 为什么 lambda 很适合 callback？

例如：

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auto callback = [](int data)
{
    std::cout << data;
};

这个 lambda 本身就是：

一段可以被别人以后调用的功能。

所以可以想象：

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registerCallback(callback);

意思：

把 callback 交给系统。

以后系统内部可以：

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callback(100);

7. 一个最简单的模拟回调

先不用 ROS2：

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#include <iostream>

void runCallback(void (*callback)(int))
{
    callback(100);
}

这里出现一个新的东西：

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void (*callback)(int)

它是：

函数指针

先不要深入语法。

你只需要理解：

runCallback() 接收的不是普通数字，而是"一个函数"。

然后：

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void printData(int data)
{
    std::cout << data << std::endl;
}

调用：

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runCallback(printData);

执行过程：

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把 printData 函数交给 runCallback
↓
runCallback 内部决定什么时候调用
↓
callback(100)
↓
实际上执行 printData(100)

输出：

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8. 重点不是函数指针语法

对你现在最重要的是理解：

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函数也可以像"数据"一样交给另一个系统

然后：

由对方在未来合适的时候调用。

ROS2 正是大量使用这种模式。

9. ROS2 风格

以后你会看到类似：

复制代码

[this](const Msg::SharedPtr msg)
{
    current_angle = msg->angle;
}

这个 lambda 就可以作为：

subscriber callback。

意思：

ROS2 收到消息后，执行这段代码。

10. 放到 VLA 里

未来你真正可能搭这样的链路：

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VLA模型
↓
产生动作
↓
发布 ROS2 Action Topic
↓
机器人控制节点订阅
↓
Action 消息到达
↓
callback 自动执行
↓
解析 msg
↓
生成关节目标
↓
发送给仿真/真机

所以你现在学习 callback，不是在学一个孤立的 C++ 语法。

它直接对应：

VLA 输出怎样进入 ROS2 机器人控制系统。

本课先记住三个角色

以后看到 ROS2 subscriber 时，先找：

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1. 谁在监听？
   subscriber

2. 监听什么？
   topic / message

3. 消息来了做什么？
   callback

这是一个非常重要的 ROS2 阅读框架。

本课小练习

1

普通函数：

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hello();

是谁主动调用？

2

回调函数最大的特点是什么？

3

如果一个 ROS2 subscriber 订阅：

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/joint_states

那么 callback 一般在什么时候执行？

4

为什么 lambda 很适合用作 callback？

5

VLA 发布了一个新的动作消息后，控制节点的 subscriber callback 最可能负责做什么？