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Writing a simple publisher and subscriber (C++)：编写一个简单的发布者和订阅者

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2025-12-13 0 725

本文分享自华为云社区《编写一个简单的发布者和订阅者》，作者： MAVER1CK 。

@[toc]

参考官方文档：Writing a simple publisher and subscriber (C++)

背景

节点（Node）是通过 ROS 图进行通信的可执行进程。 在本教程中，节点将通过话题（Topic）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。可以在此处找到这些示例中使用的代码。

1. 创建一个包

打开一个新的终端然后 source 你的 ROS 2 安装，以便 ros2 命令可以正常使用： 

source /opt/ros/humble/setup.bash

回顾一下，包应该在 src 目录下创建，而不是在工作区的根目录下。因此，接下来，cd 到 ros2_ws/src，并运行包创建命令。 

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub

你的终端将返回一条信息，验证你的 cpp_pubsub 包及其所有必要的文件和文件夹的创建。

cd 到 ros2_ws/src/cpp_pubsub/src。回顾一下，这是任何 CMake 包中包含可执行文件的源文件所在的目录。

2. 编写发布者节点

下载示例代码： 

wget -O publisher_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/humble/rclcpp/topics/minimal_publisher/member_function.cpp

打开之后内容如下 

#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;
}

2.1 查看代码

代码的顶部包括你将要使用的标准 C++ 头文件。在标准 C++ 头文件之后是 rclcpp/rclcpp.hpp，它允许你使用 ROS 2 系统中最常见的部分。最后是 std_msgs/msg/string.hpp，它包括你将用于发布数据的内置消息类型。

这些行代表节点的依赖关系。 回想一下，必须将依赖项添加到 package.xml 和 CMakeLists.txt，您将在下一节中执行此操作。 

#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 创建节点类 MinimalPublisher。代码中的每个 this 都是指的节点。 

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node

公共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，发布者使用 String 消息类型、话题名称为 topic 以及所需的队列大小，以便在发生备份时限制消息，进行初始化。 接下来，timer_ 被初始化，这导致 timer_callback 函数每秒执行两次。 

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 函数是设置消息数据和实际发布消息的地方。RCLCPP_INFO 宏确保每个发布的消息都被打印到控制台。 

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);
 }

最后是定时器、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_;

在 MinimalPublisher 类之后是 main，节点实际执行的地方。 rclcpp::init 初始化 ROS 2，rclcpp::spin 开始处理来自节点的数据，包括来自定时器的回调。 

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

2.2 添加依赖

回到 ros2_ws/src/cpp_pubsub 目录，那里已经为你创建了 CMakeLists.txt 和 package.xml 文件。

打开 package.xml 文件。正如上一个教程中提到的，确保填写 <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 构建工具的依赖关系后增加一行，并粘贴以下与你的节点的 include 语句相对应的依赖关系。 

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

这声明包在执行其代码时需要 rclcpp 和 std_msgs。

修改好后记得保存文件。

2.3 CMakeLists

现在打开 CMakeLists.txt 文件。在现有的依赖关系 find_package (ament_cmake REQUIRED) 下面，添加几行： 

find_package(rclcpp REQUIRED) find_package(std_msgs REQUIRED)

之后，添加可执行文件并将其命名为 talker，这样你就可以用 ros2 run 来运行你的节点： 

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

最后，添加 install (TARGETS…) 部分，以便 ros2 run 能够找到你的可执行文件： 

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

你可以通过删除一些不必要的部分和注释来清理你的 CMakeLists.txt，所以它看起来像这样： 

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()

你现在可以 build 你的包，source local_setup.bash，然后运行它，但让我们先创建订阅者节点，这样你就可以看到一个完整工作的系统。

3. 编写订阅者节点

返回到 ros2_ws/src/cpp_pubsub/src 来创建下一个节点。在你的终端输入以下代码： 

wget -O subscriber_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/humble/rclcpp/topics/minimal_subscriber/member_function.cpp

在终端中输入 ls，现在将返回： 

publisher_member_function.cpp subscriber_member_function.cpp

打开 subscriber_member_function.cpp 文件： 

#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 & 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;
}

3.1 查看代码

订阅者节点的代码几乎与发布者的相同。现在节点被命名为 minimal_subscriber，构造函数使用节点的 create_subscription 类来执行回调。

没有计时器，因为无论任何时候只要数据发送到 topic 话题，订阅者都会作出响应： 

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

在话题教程中已经知道，发布者和订阅者使用的话题名称和消息类型必须匹配，这样他们才能进行通信。

topic_callback 函数接收通过话题发布的字符串消息数据，然后使用 RCLCPP_INFO 宏将内容输出到终端。

这个类中唯一的字段声明是订阅： 

private:
 void topic_callback(const std_msgs::msg::String & msg) const {
 RCLCPP_INFO(this->get_logger(), \"I heard: \'%s\'\", msg.data.c_str());
 }
 rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;

main 函数是完全一样的，只是现在它 spin 了 MinimalSubscriber 节点。对于发布者节点来说，spin 意味着启动定时器，但对于订阅者来说，它只是意味着准备在消息到来时接收它们。

由于这个节点与发布者节点有相同的依赖关系，所以没有什么新的东西需要添加到 package.xml 中。

4. 构建并运行

你可能已经安装了 rclcpp 和 std_msgs 软件包作为你的 ROS 2 系统的一部分。在你的工作空间（ros2_ws）的根目录下运行 rosdep 是一个很好的做法，可以在构建之前检查是否有遗漏的依赖： 

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

然后构建软件包： 

colcon build --packages-select cpp_pubsub

打开一个新的终端，cd 到 ros2_ws，然后 source 设置文件： 

. install/setup.bash

现在运行 talker 节点： 

ros2 run cpp_pubsub talker

终端应该开始每 0.5 秒发布一次信息，像这样： 

[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，cd 到 ros2_ws，然后 source 设置文件： 

. install/setup.bash

现在运行 listener 节点： 

ros2 run cpp_pubsub listener

listener 将开始在终端打印消息，从发布者当时的消息计数开始，如下所示： 

[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\"

在每个终端中按 Ctrl+C 来停止运行节点。

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