ROS2系列（3）：第一个C++节点

ROS2系列（3）：第一个C++节点

作为ROS2开发的核心语言之一，C++以其高性能特性成为机器人节点开发的首选。本文将从代码编写、编译配置、工具链调试到节点运行分析，完整拆解第一个ROS2 C++节点的开发全流程，并补充资深开发者的实践细节。

一、编写C++节点代码：ros2_cpp_node.cpp

创建核心代码文件ros2_cpp_node.cpp，实现节点初始化、日志输出等基础功能：

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"int main(int argc, char **argv)
{// 初始化ROS2运行时rclcpp::init(argc, argv);// 创建节点，命名为"cpp_node"auto node = std::make_shared<rclcpp::Node>("cpp_node");// 输出INFO级日志RCLCPP_INFO(node->get_logger(), "你好 C++ 节点！");// 保持节点循环运行（处理回调、话题等）rclcpp::spin(node);// 关闭ROS2运行时rclcpp::shutdown();return 0;
}

代码解析：

• rclcpp::init(argc, argv)：初始化ROS2系统，支持节点重映射、参数配置等命令行参数。
• std::make_shared<rclcpp::Node>("cpp_node")：创建共享指针管理的节点对象，cpp_node为节点默认名称。
• RCLCPP_INFO(...)：通过节点日志器输出信息，是ROS2调试的核心手段。
• rclcpp::spin(node)：启动节点“事件循环”，持续处理话题、服务、定时器等事件。

二、CMake配置：从编译错误到正确配置

ROS2 C++节点需通过CMake编译，以下是完整配置流程。

2.1 初始错误配置与编译失败

先编写基础但存在依赖缺失的CMakeLists.txt：

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

执行编译命令：

cmake .
make

会触发头文件缺失错误：

fatal error: rclcpp/rclcpp.hpp: 没有那个文件或目录

原因：未配置rclcpp库的头文件和库文件路径，CMake无法找到ROS2核心依赖。

2.2 正确的CMakeLists.txt配置

补充rclcpp依赖的查找与链接：

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(ros2_cpp)# 查找rclcpp包（依赖缺失则编译失败）
find_package(rclcpp REQUIRED)add_executable(ros2_cpp_node ros2_cpp_node.cpp)# 包含rclcpp头文件目录
target_include_directories(ros2_cpp_node PUBLIC ${rclcpp_INCLUDE_DIRS})
# 链接rclcpp库文件
target_link_libraries(ros2_cpp_node ${rclcpp_LIBRARIES})

配置解析：

• find_package(rclcpp REQUIRED)：自动获取rclcpp的头文件目录（rclcpp_INCLUDE_DIRS）和库文件（rclcpp_LIBRARIES）。
• target_include_directories：确保编译器能找到rclcpp的头文件。
• target_link_libraries：确保可执行文件能链接到rclcpp的动态库。

2.3 编译与运行

重新编译并运行：

cmake .
make
./ros2_cpp_node

输出日志：

[INFO] [1698472590.755824396] [cpp_node]: 你好 C++ 节点!

三、VSCode配置：实现C++代码提示

为了在VSCode中获得rclcpp的代码提示，需配置头文件搜索路径。

3.1 安装C/C++扩展

在VSCode扩展商店安装 C/C++ Extension Pack（提供代码提示、语法检查等功能）。

3.2 配置includePath

打开VSCode设置（Ctrl+,），搜索C_Cpp: Include Path，添加以下路径：

${workspaceFolder}/**
/opt/ros/${ROS_DISTRO}/include/**

• ${workspaceFolder}/**：包含工作空间内自定义头文件。
• /opt/ros/${ROS_DISTRO}/include/**：包含ROS2系统级头文件（如rclcpp）。

3.3 效果验证

配置后，在代码中输入node.时，VSCode会自动提示get_logger()等方法，鼠标悬停可查看函数说明：

// 输入node.后，会自动提示get_logger()
node->get_logger().info("日志信息");

四、节点调试：命令行参数与节点信息

4.1 命令行参数（argc/argv）处理

ROS2节点支持命令行参数，以下是自定义参数处理示例：

#include <iostream>
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"int main(int argc, char **argv)
{rclcpp::init(argc, argv);auto node = std::make_shared<rclcpp::Node>("arg_node");// 打印参数数量和程序名std::cout << "参数数量: " << argc << std::endl;std::cout << "程序名字: " << argv[0] << std::endl;// 处理自定义参数（如--help）if (argc > 1 && std::string(argv[1]) == "--help") {RCLCPP_INFO(node->get_logger(), "这里是节点帮助信息");}rclcpp::spin(node);rclcpp::shutdown();return 0;
}

编译运行并传入参数：

./ros2_arg_node --help

输出：

参数数量: 2
程序名字: ./ros2_arg_node
[INFO] [1732905678.123456] [arg_node]: 这里是节点帮助信息

4.2 查看节点信息（ros2 node工具链）

步骤1：列出运行中的节点

ros2 node list

输出：

/cpp_node

步骤2：查看节点详细信息

ros2 node info /cpp_node

输出解析：

/cpp_nodeSubscribers:/parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent  # 订阅参数变更事件Publishers:/parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent  # 发布参数变更事件/rosout: rcl_interfaces/msg/Log                      # 发布全局日志话题

• /parameter_events：ROS2内建话题，用于节点间参数变化的通知。
• /rosout：全局日志话题，可通过ros2 topic echo /rosout查看所有节点日志。

五、C++节点开发的其他细节

5.1 rclcpp依赖的底层逻辑

rclcpp是ROS2 C++生态的核心库，通过find_package(rclcpp REQUIRED)可自动关联rcutils、rmw等底层依赖，无需手动处理多级依赖关系。

5.2 rclcpp::spin的核心作用

rclcpp::spin(node)是节点的“事件循环”，负责处理：

• 话题的发布/订阅回调；
• 服务的请求/响应；
• 定时器（rclcpp::Timer）触发；
• 参数变更通知（/parameter_events）。

缺少spin，节点会在输出日志后立即退出，无法持续运行。

5.3 日志级别与调试技巧

ROS2日志分为DEBUG、INFO、WARN、ERROR、FATAL五级。调试时可通过环境变量调整输出级别：

export RCUTILS_LOGGING_MINIMUM_SEVERITY=DEBUG
./ros2_cpp_node

也可在代码中指定日志器级别：

node->get_logger().set_level(rclcpp::Logger::Level::Debug);

5.4 节点名称冲突解决方案

若多个节点重名，ROS2会默认让后启动的节点覆盖前一个。建议：

• 开发时用ros2 node list确认节点名称；
• 生产环境通过命名空间（__ns）或唯一标识区分，例如：

  ./ros2_cpp_node --ros-args --remap __node:=robot1_cpp_node --remap __ns:=/robot1
  

总结

本文从代码编写、编译配置、工具链调试到运行时分析，完整覆盖了第一个ROS2 C++节点的开发流程。掌握rclcpp基础API、CMake依赖配置、VSCode代码提示及ros2 node工具链，是入门ROS2 C++开发的关键。后续可进一步学习话题、服务、参数等进阶内容，逐步构建复杂机器人应用。