节点是通过ROS graph进行通信的可执行进程。在本教程中，节点将通过话题以字符串消息的形式相互传递信息。这里使用的例子是一个简单的“talker”和“listener”系统；一个节点发布数据，另一个节点订阅该话题，以便它可以接收该数据。之前我们已经通过命令行实现过话题的发布和订阅，本篇我们就来尝试下如何通过C++代码来实现发布者和订阅者。

1 创建功能包

首先打开一个新终端，并且设置环境变量，以便ros2命令能够正常工作。然后进入到

dev_ws/src

文件夹，运行创建功能包的指令：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub

您的终端将返回一条消息，验证功能包

cpp_pubsub

及其所有必要文件和文件夹的创建。

going to create a new package
package name: cpp_pubsub
destination directory: /home/libo/dev_ws/src
package format: 3
version: 0.0.0
description: TODO: Package description
maintainer: ['libo <libo@todo.todo>']
licenses: ['TODO: License declaration']
build type: ament_cmake
dependencies: []
creating folder ./cpp_pubsub
creating ./cpp_pubsub/package.xml
creating source and include folder
creating folder ./cpp_pubsub/src
creating folder ./cpp_pubsub/include/cpp_pubsub
creating ./cpp_pubsub/CMakeLists.txt

2 创建发布者节点

在

cpp_pubsub

功能包的src文件夹下，创建一个发布者节点的代码文件

publisher_member_function.cpp

，然后拷贝以下代码放进去：

#include <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>

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

using namespace std::chrono_literals;

/* This example creates a subclass of Node and uses std::bind() to register a
 * member function as a callback from the timer. */

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

  private:
    void timer_callback()
    {
      auto message = std_msgs::msg::String();
      message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
      RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
      publisher_->publish(message);
    }
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
    size_t count_;
  };

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

接下来对上述代码进行简单的注释。代码的顶部包括您将要使用的标准C++头文件。

rclcpp/rclcpp.hpp

是ROS2中常用C++接口的头文件，使用C++编写的ROS2节点程序一定需要包含该头文件。

std_msgs/msg/string.hpp

是ROS2中字符串消息的头文件，后边我们会周期发布一个HelloWorld的字符串消息，所以需要包含该头文件。

#include <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>

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

using namespace std::chrono_literals;

下一行通过继承

rclcpp::Node

节点基类创建节点类

MinimalPublisher

。代码中的每个this都引用节点。

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node

接下来是节点类

MinimalPublisherd

的构造函数，将

count_

变量初始化为0，节点名初始化为

“minimal_publisher”

。构造函数内先是创建了一个发布者，发布的话题名是

topic

，话题消息是

String

，保存消息的队列长度是

10

，然后创建了一个定时器

timer_

，做了一个

500ms

的定时，每次触发定时器后，都会运行回调函数

timer_callback

。

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


timer_callback

是这里的关键，每次触发都会发布一次话题消息。

message

中保存的字符串是Hello world加一个计数值，然后通过

RCLCPP_INFO

宏函数打印一次日志信息，再通过发布者的

publish

方法将消息发布出去。

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

最后是计时器、发布者和计数器字段的声明。

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

定义完节点类后还需要编写main函数，先初始化ROS2节点，然后使用

rclcpp::spin

创建

MinimalPublisher

，并且进入自旋锁，当退出锁时，就会关闭节点结束了。完成以上发布者的代码后，功能包里还有一些内容需要设置。

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

3 设置发布者节点依赖项

打开功能包的package.xml文件，根据前面的教程，先把

<description>

,

<maintainer>

和

<license>

这些基础信息填写好：

<description>Examples of minimal publisher/subscriber using rclcpp</description>
<maintainer email="you@email.com">Your Name</maintainer>
<license>Apache License 2.0</license>

然后还需要添加依赖项，放到

ament_cmake

下边：

<buildtool_depend>rclcpp</buildtool_depend>
<buildtool_depend>std_msgs</buildtool_depend>

4 设置发布者节点编译规则

接下来打开

CMakeLists.txt

文件，在

find_package

语句下，新加入两行：

find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

然后再设置具体的编译规则，：

add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)

最后还要设置安装的规则，这样ros2 run命令才找得到可执行文件：

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

完整的

CMakeLists.txt

文件应该就是这样的：

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(cpp_pubsub)

Default to C++14
if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
  set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
endif()

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)

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

ament_package()

5 创建订阅者

回到

dev_ws/src/cpp_pubsub/src

文件夹下，创建订阅者节点的代码

subscriber_member_function.cpp

：

#include <memory>

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"
using std::placeholders::_1;

class MinimalSubscriber : public rclcpp::Node
{
  public:
    MinimalSubscriber()
    : Node("minimal_subscriber")
    {
      subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
      "topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _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<MinimalSubscriber>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

订阅者的代码整体流程和发布者类似，现在的节点名叫

minimal_subscriber

，构造函数中创建了订阅者，订阅

String

消息，订阅的话题名叫做

“topic”

，保存消息的队列长度是

10

，当订阅到数据时，会进入回调函数

topic_callback

。根据前面的教程，发布者和订阅者使用的话题名称和消息类型必须匹配才能进行通信。

public:
  MinimalSubscriber()
  : Node("minimal_subscriber")
  {
    subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
    "topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
  }

回调函数中会收到String消息，然后并没有做太多处理，只是通过

RCLCPP_INFO

打印出来。

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_;


main

函数中的内容和发布者几乎是一致的，就不再赘述。它们的唯一区别就在于：对于发布者节点而言，

rclcpp::spin

意味着启动计时器，但对于订阅者而言，

rclcpp::spin

仅仅意味着随时准备接收消息。

由于该节点的依赖项和发布者一样，我们就不需要修改

package.xml

文件了，不过编译规则

CMakeList.txt

还是得加一些内容：

add_executable(listener src/subscriber_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(listener rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  talker
  listener
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

6 编译并运行

编译前先确认下功能包的依赖项有没有都安装好，在

dev_ws

路径下运行如下命令：

rosdep install -i --from-path src --rosdistro eloquent -y

安装完毕后还是在该路径下编译cpp_pubsub功能包：

colcon build --packages-select cpp_pubsub

编译完成后，打开一个新的终端，设置工作空间的环境变量后，运行发布者：

. install/setup.bash
ros2 run cpp_pubsub talker

运行成功后可以看到终端每隔0.5s打印一次日志信息：

[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 0"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 1"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 2"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 3"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 4"

再打开一个新的终端，设置工作空间的环境变量后，运行订阅者：

. install/setup.bash
ros2 run cpp_pubsub listener

订阅者启动后，终端中会显示当前订阅者收到的消息内容：

[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 10"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 11"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 12"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 13"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 14"

在终端中按

Ctrl+C

即可退出。到此为止，本篇我们一起创建了两个节点，并且通过话题实现了两个节点之间的通信。