使用C++编写发布者

新建功能包并编写发布者节点

创建功能包

打开一个新的终端并加载 ROS2，导航到创建的ros2_ws目录。

在 src 目录中创建功能包（不是工作空间的根目录）。因此，导航到ros2_ws/src，并运行创建功能包命令：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake --license Apache-2.0 cpp_pubsub

终端将返回一条消息，确认功能包cpp_pubsub及其所有必要的文件和文件夹的创建。

导航到 ros2_ws/src/cpp_pubsub/src。这是任何CMake功能包中包含可执行文件的源文件所在的目录。

编写发布者节点

本节将详细介绍如何使用 C++ 实现一个完整的 ROS2 发布者节点，步骤可分为六个关键阶段，如图 3 所示。这些步骤为初学者提供了清晰的指导，帮助你逐步掌握发布者节点的开发过程。

图 3: ROS2 创建发布者节点的步骤

下面这段代码实现了如何基于上述六个步骤编写一个发布者实例，该代码段用来显示编写发布者节点需要的步骤：

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp" //加载头文件

int main(int argc, char * argv[])
{
    rclcpp::init(argc, argv); //初始化节点
    auto node = rclcpp::Node::make_shared("simple_publisher");//创建节点
    auto publisher = node->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);//创建发布者

    int count = 0;

    // 使用定时器发布消息，每 1 秒执行一次
    auto timer = node->create_wall_timer(
        std::chrono::seconds(1),
        [publisher, &count]() {
            auto message = std_msgs::msg::String();
            message.data = "Hello ROS 2! Count: " + std::to_string(count++);
            publisher->publish(message);
            RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("simple_publisher"), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
        });

    rclcpp::spin(node);//挂载节点
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

在实际开发中，采用基于类模板的方式编写发布者更为常见，因为类结构能够提供更高的灵活性和可维护性。与直接在 main 函数中实现逻辑相比，基于类的实现方式更有利于组织代码、处理复杂控制流程，并且便于在同一节点中集成多个发布者或订阅者。下面将展示如何使用类模板编写一个 ROS2 发布者。

使用 VS Code 打开 ROS2 工作空间 ros2_ws，并在资源管理器中定位到路径：

ros2_ws/src/cpp_pubsub/src

在该目录下新建一个文件，命名为 publisher_member_function.cpp。然后，将下面的发布者示例代码完整复制并粘贴到该文件中，保存文件。代码如下：

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

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

using namespace std::chrono_literals;

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node
{
public:
  MinimalPublisher(): Node("minimal_publisher"), count_(0)
  {
    publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
    auto timer_callback =
      [this]() -> void {
        auto message = std_msgs::msg::String();
        message.data = "Hello, world! " + std::to_string(this->count_++);
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
        this->publisher_->publish(message);
      };
    timer_ = this->create_wall_timer(500ms, timer_callback);
  }

private:
  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;
}

1. 代码说明

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

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

using namespace std::chrono_literals;

代码顶部包括了标准C++头文件。在标准C++头文件之后是rclcpp/rclcpp.hpp库，它允许用户使用 ROS2 系统的最常见基础功能。最后是 std_msgs/msg/string.hpp，它包括了用来发布数据的内置消息类型。

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node {
  // ...
};

上面这行代码通过继承rclcpp::Node的节点类MinimalPublisher。代码中的每个this都指向该节点。

public:
    MinimalPublisher(): Node("minimal_publisher"), count_(0)
  {
    publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
    auto timer_callback =[this]() -> void {
        auto message = std_msgs::msg::String();
        message.data = "Hello, world! " + std::to_string(this->count_++);
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
        this->publisher_->publish(message);
      };
    timer_ = this->create_wall_timer(500ms, timer_callback);
  }

上面的构造函数将节点命名为 minimal_publisher，并将 count_ 初始化为 0。在构造函数内部，发布者被初始化为 String 消息类型，话题名为 topic，并设置了所需的队列大小，以便在消息堆积时进行限制。

接着，声明了一个名为 timer_callback 的 lambda 函数。它通过引用捕获当前对象 this，不接受任何输入参数，并返回 void。该 timer_callback 函数会创建一个新的 String 类型的消息，设置其数据字段为目标字符串并将其发布。

RCLCPP_INFO 宏用于确保每条发布的消息都会打印在控制台上。最后，timer_ 被初始化，这会使 timer_callback 函数以每秒两次的频率被执行。

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

在类声明的最后是声明计时器、发布者和计数器字段。

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

在MinimalPublisher类之后是main函数，节点实际执行的地方。 rclcpp::init初始化 ROS2，rclcpp::spin 开始处理来自节点的数据，包括计时器的回调。

2. 添加依赖项XML

导航回 ros2_ws/src/cpp_pubsub 目录，编辑 CMakeLists.txt 和 package.xml。

使用文本编辑器打开 package.xml ，填写 <description> 、 <maintainer> 和 <license> 标签：

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

在ament_cmake构建工具依赖项后添加新行，并添加以下依赖项：

<depend>rclcpp</depend>
<depend>std_msgs</depend>

这些内容声明了功能包在构建和执行代码时需要 rclcpp和 std_msgs 功能包，编辑完成后保存文件。

3. 编辑 CMakeLists.txt

现在打开 CMakeLists.txt 文件，在现有的依赖项 find_package(ament_cmake REQUIRED) 下方，添加以下行：

find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

在此之后，添加可执行文件并将其命名为 talker ，以便可以使用 ros2 run 运行节点：

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

一般情况下还要添加如下头文件相关的路径

target_include_directories(talker PUBLIC
  $<BUILD_INTERFACE:${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include>
  $<INSTALL_INTERFACE:include>)

其中<BUILD_INTERFACE:${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include>表示编译时的头文件路径，他的具体路径为和本功能包CMakeLists.txt文件同级的include文件夹，<INSTALL_INTERFACE:include>表示安装时头文件路径，它的具体路径为工作空间下的include文件夹（ros2_ws/install/include）。最后，添加install(TARGETS...)部分，以便ros2 run可以找到可执行文件：

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

上述命令会将 talker 可执行程序安装在 ros2_ws/install/lib/cpp_pubsub 中，${PROJECT_NAME}就是功能包的名称。完整的 CMakeLists.txt 如下所示：

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(cpp_pubsub)

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

# find dependencies
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)

target_include_directories(talker PUBLIC
  $<BUILD_INTERFACE:${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include>
  $<INSTALL_INTERFACE:include>)

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

if(BUILD_TESTING)
  find_package(ament_lint_auto REQUIRED)
 
  set(ament_cmake_copyright_FOUND TRUE)
  
  set(ament_cmake_cpplint_FOUND TRUE)
  ament_lint_auto_find_test_dependencies()
endif()

ament_package()

完成上述配置后可以构建功能包了。

4. 构建和运行

在构建之前，在工作空间的根目录（ros2_ws）中运行 rosdep 可以避免因却乏依赖项导致的错误（可选,若出现错误可以通过更换源或者网络）

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

如果没有这个工具可以使用下面命令进行安装：

sudo apt install python3-rosdep
rosdep update

仍然在工作空间的根目录 ros2_ws 中，构建新的功能包：

colcon build --packages-select cpp_pubsub

打开一个新的终端，导航到 ros2_ws，并加载设置文件：

source install/setup.bash

现在运行talker可执行程序：

ros2 run cpp_pubsub talker

终端应该开始每0.5秒发布一次信息消息，如下所示：

[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"

关闭节点可以按Ctrl+c。

新建功能包并编写发布者节点​

创建功能包​

编写发布者节点​

新建功能包并编写发布者节点

创建功能包

编写发布者节点