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ROS2学习笔记|C++ 实现 ROS 2 订阅与发布功能的完整流程

news 来源：原创 2025/5/5 15:32:26

我使用的是humble版本

创建工作空间和功能包

创建工作空间

打开终端，执行以下命令创建工作空间和 src 目录：

mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws

创建功能包

在 src 目录下创建一个新的功能包，这里假设功能包名为 cpp_pubsub，依赖项为 rclcpp 和 std_msgs：

cd ~/ros2_ws/src
ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub --dependencies rclcpp std_msgs

编写发布者代码

打开发布者代码文件

在 ~/ros2_ws/src/cpp_pubsub/src 目录下创建一个名为 talker.cpp 的文件：

touch ~/ros2_ws/src/cpp_pubsub/src/talker.cpp

编写发布者代码

使用文本编辑器打开 talker.cpp 文件，添加以下代码：

#include <rclcpp/rclcpp.hpp>
#include <std_msgs/msg/string.hpp>using namespace std::chrono_literals;class Talker : public rclcpp::Node
{
public:Talker() : Node("talker"){// 创建发布者，发布 std_msgs::msg::String 类型的消息到 'topic' 话题，队列大小为 10publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);// 创建定时器，每 500 毫秒触发一次，调用 timer_callback 函数timer_ = this->create_wall_timer(500ms, std::bind(&Talker::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::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;size_t count_ = 0;
};int main(int argc, char * argv[])
{rclcpp::init(argc, argv);auto node = std::make_shared<Talker>();rclcpp::spin(node);rclcpp::shutdown();return 0;
}

这段代码创建了一个名为 talker 的节点，它会每 500 毫秒发布一条消息到 topic 话题。

编写订阅者代码

打开订阅者代码文件

在 ~/ros2_ws/src/cpp_pubsub/src 目录下创建一个名为 listener.cpp 的文件：

touch ~/ros2_ws/src/cpp_pubsub/src/listener.cpp

编写订阅者代码

使用文本编辑器打开 listener.cpp 文件，添加以下代码：

#include <rclcpp/rclcpp.hpp>
#include <std_msgs/msg/string.hpp>class Listener : public rclcpp::Node
{
public:Listener() : Node("listener"){// 创建订阅者，订阅 'topic' 话题的 std_msgs::msg::String 类型消息，队列大小为 10subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>("topic", 10, std::bind(&Listener::topic_callback, this, std::placeholders::_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);auto node = std::make_shared<Listener>();rclcpp::spin(node);rclcpp::shutdown();return 0;
}

这段代码创建了一个名为 listener 的节点，它会订阅 topic 话题，并在接收到消息时打印消息内容。

配置 `CMakeLists.txt` 文件

打开 ~/ros2_ws/src/cpp_pubsub/CMakeLists.txt 文件，添加以下内容：

add_executable(talker src/talker.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)add_executable(listener src/listener.cpp)
ament_target_dependencies(listener rclcpp std_msgs)install(TARGETStalkerlistenerDESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

这些配置用于编译 talker.cpp 和 listener.cpp 文件，并将生成的可执行文件安装到指定目录。

再补充一下具体解释

作用：
add_executable(talker src/talker.cpp)
这行代码是 CMake 指令，其功能是告知 CMake 要把 src/talker.cpp 文件编译成一个可执行文件，并且将这个可执行文件命名为 talker。在 ROS 2 的 C++ 功能包开发里，每个节点的代码一般都要编译成可执行文件，这样才能在 ROS 2 环境中运行。
原因：在 ROS 2 中，节点是运行的基本单元，为了让节点能够运行，需要把节点的源代码编译成可执行文件。add_executable 指令就负责完成这个编译任务。

ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)
作用：这是 ament_cmake 提供的指令，它的作用是为 talker 可执行文件添加依赖项。这里的依赖项是 rclcpp 和 std_msgs。rclcpp 是 ROS 2 的 C++ 客户端库，节点要与 ROS 2 系统进行交互（像发布和订阅消息）就需要用到它；std_msgs 则是 ROS 2 提供的标准消息类型库，在节点代码里可能会使用到其中定义的消息类型（例如 std_msgs::msg::String）。
原因：在编译节点代码时，编译器需要知道这些依赖库的位置和相关信息，ament_target_dependencies 指令会自动处理这些依赖关系，确保编译器能够找到并正确链接这些库。

install(TARGETStalkerlistenerDESTINATION lib/${PROJECT_NAME})
作用：这行代码是 CMake 的 install 指令，其目的是在编译完成后，将 talker 和 listener 这两个可执行文件安装到指定的目录。DESTINATION lib/${PROJECT_NAME} 表示安装到 lib 目录下以功能包名称命名的子目录中。在 ROS 2 里，这样做可以让这些可执行文件在系统中被正确地找到和运行。
原因：安装可执行文件到指定目录是为了方便管理和使用。当使用 ros2 run 命令来运行节点时，ROS 2 会从指定的安装目录中查找可执行文件。如果不进行安装操作，就无法直接使用 ros2 run 命令来运行节点。