ROS 编写一个简单的发布者和订阅者（C++）

0 编写发布者节点

节点是在ROS里面的一个专业术语，它可以被ROS的网络所链接。在这里我们将创建一个名叫“talker”的发布者节点，它将连续的广播一个消息。

改变你现在的位置到你之前在catkin 工作区域里建立的beginner_tutorials 包。

0.1 代码

在beginner_tutorials包里建立一个src文件夹：

这个目录将包含我们所建立的beginner_tutorials的源文件。

在beginner_tutorials里面创建一个src/talker.cpp文件，然后将下面的代码贴到里面：

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

#include <sstream>

/**
 * This tutorial demonstrates simple sending of messages over the ROS system.
 */
int main(int argc, char **argv)
{
  /**
   * The ros::init() function needs to see argc and argv so that it can perform
   * any ROS arguments and name remapping that were provided at the command line.
   * For programmatic remappings you can use a different version of init() which takes
   * remappings directly, but for most command-line programs, passing argc and argv is
   * the easiest way to do it.  The third argument to init() is the name of the node.
   *
   * You must call one of the versions of ros::init() before using any other
   * part of the ROS system.
   */
  ros::init(argc, argv, "talker");

  /**
   * NodeHandle is the main access point to communications with the ROS system.
   * The first NodeHandle constructed will fully initialize this node, and the last
   * NodeHandle destructed will close down the node.
   */
  ros::NodeHandle n;

  /**
   * The advertise() function is how you tell ROS that you want to
   * publish on a given topic name. This invokes a call to the ROS
   * master node, which keeps a registry of who is publishing and who
   * is subscribing. After this advertise() call is made, the master
   * node will notify anyone who is trying to subscribe to this topic name,
   * and they will in turn negotiate a peer-to-peer connection with this
   * node.  advertise() returns a Publisher object which allows you to
   * publish messages on that topic through a call to publish().  Once
   * all copies of the returned Publisher object are destroyed, the topic
   * will be automatically unadvertised.
   *
   * The second parameter to advertise() is the size of the message queue
   * used for publishing messages.  If messages are published more quickly
   * than we can send them, the number here specifies how many messages to
   * buffer up before throwing some away.
   */
  ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);

  ros::Rate loop_rate(10);

  /**
   * A count of how many messages we have sent. This is used to create
   * a unique string for each message.
   */
  int count = 0;
  while (ros::ok())
  {
    /**
     * This is a message object. You stuff it with data, and then publish it.
     */
    std_msgs::String msg;

    std::stringstream ss;
    ss << "hello world " << count;
    msg.data = ss.str();

    ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());

    /**
     * The publish() function is how you send messages. The parameter
     * is the message object. The type of this object must agree with the type
     * given as a template parameter to the advertise<>() call, as was done
     * in the constructor above.
     */
    chatter_pub.publish(msg);

    ros::spinOnce();

    loop_rate.sleep();
    ++count;
  }


  return 0;
}

0.2 代码的解释

现在我们来分割代码.

#include "ros/ros.h"
ros/ros.h是一个十分方便的头文件，它包含了打多数ROS系统里使用公共共有部分的所有头文件。
<pre name="code" class="cpp">#include "std_msgs/String.h"
这个头文件存在于std_msgs包中，它是在这个包里由String.msg文件自动生成的。关于更多的对于消息的定义，可以参考msg页。
<pre name="code" class="cpp">ros::inti(argc  ,argv,  "talker");

这是安装ROS，它允许ROS可以通过命令行对名称进行重映射，但是现在不是特别重要。
它也允许我们对我们的节点进行专有名称的指定。不过，节点的名称必须是唯一的。这个名字必须是一个基本名称，不能有/在里面。

ros::NodeHandle n;

创建处理这一过程的节点。在第一个NodeHandle创建的时候将会初始化节点，在最后一个NodeHandle消失的时候将会清除所有节点
使用的资源。

ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter",1000);
告诉master我们将要在chatter的话题中发布一个std_msgs/String类型的消息。它允许master告诉所有正在监听chatter的节点，我们将
要在这话题里面发布数据了。第二个参数是我们发布队列的大小。通过这种方式，我们发布的够快的话，它将可以在开始清楚旧的数
据之前，缓存最大1000个消息。
NodeHandle::advertise() 返回一个 ros::Publisher对象，它为两个目的服务：1)它包含了一个publish()方法，会让你在你创建的话题里
面发布消息；2)当它越界的话，它将不被通知。
<pre name="code" class="cpp">ros::Rate loop_rate(10);
一个 ros::Rate对象允许你制定一个回送的频率。它将会记录自从上一次Rate::sleep()到现在多长时间，并且在正确时间数的时候沉睡。
在这个例子里我们希望在10hz的运行。
<pre name="code" class="cpp">int count  =  0;
while (ros::ok())
{

通过默认roscpp将会案子一个SIGINT handler，这个handler可以使用Ctrl-C来处理，如果触发了话，它将会导致ros::ok()返回false。
ros::ok()将会返回false如果：

• 一个SIGINT 被接受了（Ctrl-C）
• 我们因为另外一个相同名字的节点被网络踢出去了
• ros::shutdown()已经被应用的另外一个部分调用了
• 所有的ros::NodeHandles被销毁了

一旦ros::ok()返回false，所有的ROS 调用将会失败。

std_msgs::String msg;;

std::stringstream ss;
ss<<"hello world" <<count;
msg.data =ss.str();

我们在ROS里面使用一个消息更新的类来广播消息，这个类通常在msg文件里形成。更加复杂的数据结构也是可能的，但我们这里使用了一个标准的String消息，它有一个成员：“data”。

chatter_pub.publish(msg);

我们实际上对所有链接它的都广播了消息。

ROS_INFO("%s",  msg.data.c_str());
ROS_INFO 和友类是我们对printf/count 的代替品。
ros::spinOnce();
对于这个简单的程序，调用ros::spinOnce()不是必须的，因为我们没有收到任何的回调。然而，如果你在这个应用里添加一个订阅者
并且不使用ros::spinOnce()，你的回调将不会被调用。所以最好的办法是加上它。
loop_rate.sleep();
现在我们使用ros::Rate对象来设置沉睡，然后在10hz订阅速度的时候提醒我们。
下面有一个精简版的原理：

• 初始化ROS系统；
• 建议我们将在chatter话题里对master发布一个std_msgs/String 的消息
• 当在发布消息时一秒十次将会回环（loop）

现在我们需要写一个接受消息的节点。

1 编写接受消息的节点

1.1 代码

在beginner_tutorials里面创建一个src/listener.cpp文件，复制下面的代码到里面去：

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

/**
 * This tutorial demonstrates simple receipt of messages over the ROS system.
 */
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
  ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}

int main(int argc, char **argv)
{
  /**
   * The ros::init() function needs to see argc and argv so that it can perform
   * any ROS arguments and name remapping that were provided at the command line.
   * For programmatic remappings you can use a different version of init() which takes
   * remappings directly, but for most command-line programs, passing argc and argv is
   * the easiest way to do it.  The third argument to init() is the name of the node.
   *
   * You must call one of the versions of ros::init() before using any other
   * part of the ROS system.
   */
  ros::init(argc, argv, "listener");

  /**
   * NodeHandle is the main access point to communications with the ROS system.
   * The first NodeHandle constructed will fully initialize this node, and the last
   * NodeHandle destructed will close down the node.
   */
  ros::NodeHandle n;

  /**
   * The subscribe() call is how you tell ROS that you want to receive messages
   * on a given topic.  This invokes a call to the ROS
   * master node, which keeps a registry of who is publishing and who
   * is subscribing.  Messages are passed to a callback function, here
   * called chatterCallback.  subscribe() returns a Subscriber object that you
   * must hold on to until you want to unsubscribe.  When all copies of the Subscriber
   * object go out of scope, this callback will automatically be unsubscribed from
   * this topic.
   *
   * The second parameter to the subscribe() function is the size of the message
   * queue.  If messages are arriving faster than they are being processed, this
   * is the number of messages that will be buffered up before beginning to throw
   * away the oldest ones.
   */
  ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);

  /**
   * ros::spin() will enter a loop, pumping callbacks.  With this version, all
   * callbacks will be called from within this thread (the main one).  ros::spin()
   * will exit when Ctrl-C is pressed, or the node is shutdown by the master.
   */
  ros::spin();

  return 0;
}

1.1代码解释

现在我们分开来进行，忽略一些之前解释过的。

void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
  ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}
这是一个回调函数，它将在一个新的消息到达chatter话题的时候进行回调。这个消息在一个boost shared_ptr中被传递，这意味这你如
果想，可以将它储存为off，不用担心他在你的下层被删除，不用负责潜在的数据。

ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);

用master来对chatter话题进行订阅。ROS每当一个新的消息到达时会调用一个chatterCallback()函数。第二个参数是队列的大小，以便
我们不能快速的处理消息，通过这种方式，如果队列到达了1000个消息，我们将在下一个新的消息到来的时候扔掉旧的。
NodeHandle::subscribe()返回一个ros::Subscriber对象，这个对象你必须一直存在除非你不希望订阅了。当这个订阅对象被销毁时，它
将自动不被chatter话题订阅。
这里有一些版本的NodeHandle::subscribe()函数，它允许你知名一个类的成员函数，甚至是被一个Boost.Function object调用的任何东西。
这个roscpp overview 包含了更多的信息。
ros::spin();

ros::spin()进入了一个回环，这个回环尽可能快的调用了消息回调。不用担心，它不会使用过多的CPU。一旦ros::ok()返回false，ros::spin()
将会退出。这意味着ros::shutdown()已经被调用了，既不是通过默认的Ctrl-C handler让master告诉我们要关闭，也不是手动调用了它。
和上面一样，这里有一个精简的版本：

• 初始化ROS系统
• 订阅chatter话题
• 运行，等待消息到达
• 当一个消息到达后，chatterCallback()函数被调用

3. 建立你自己的节点

你可以使用之前Catkin_create_pkg里面创建的package.xml和CMakeList.txt文件。

形成的CMakeList.txt应该像下面的：

cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
project(beginner_tutorials)

## Find catkin and any catkin packages
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp rospy std_msgs genmsg)

## Declare ROS messages and services
add_message_files(DIRECTORY msg FILES Num.msg)
add_service_files(DIRECTORY srv FILES AddTwoInts.srv)

## Generate added messages and services
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)

## Declare a catkin package
catkin_package()

不用担心修改了注释的例子，简单的添加这写行到你的CMakeList.txt的底部。

include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})

add_executable(talker src/talker.cpp)
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(talker beginner_tutorials_generate_messages_cpp)

add_executable(listener src/listener.cpp)
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(listener beginner_tutorials_generate_messages_cpp)

你最后的CMakeList.txt应该像这样：

它将会创建两个可执行文件——talker和listener，它们默认会到你的devel space里面的包的文件夹下，文件夹默认在 ~/catkin_ws/devel/lib<package_name>。

记住你为可执行文件目标必须添加依赖到消息生成目标：

add_dependencies(talker beginner_tutorials_generate_messages_cpp)

这个确保这个包的消息头文件在被使用之前已经形成了。如果你从其他包里使用的消息在你catkin工作区里，你也需要为他们各自形成的目标添加依赖，因为catkin建立是平行的建立所有的工程的。对于*Groovy*你可以使用下面的来决定所有的目标：

target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
你能直接调用或者你能使用rosrun来调用他们。它们不在"<prefix>/bin"，因为当安装你的包到系统里去时将会污染PATH。
如果你希望你的可执行文件在安装的时候在PATH里面，你能设置一个安装目标，可以参考：catkin/CMakeList.txt
现在运行 catkin_make:

如果出现了
The specified base path "/home/exbot/catkin_ws/src/beginner_tutorials" contains a package but "catkin_make"
 must be invoked in the root of workspace
的错误，是因为catkin_make这个命令只能在工作区顶层运行，它只会编译~/catkin_ws/src下的源码。如果想要在编译
其他文件夹下的源码可以这样：

source后面的是你扔源码的路径。

或者

<pre name="code" class="cpp"><pre name="code" class="cpp">