發現使用官方的範例有點像是搬運工，不過我覺得他們寫得很清楚，就不特別去寫一個自己的範例了，不過會加上自己的註解，希望可以更好懂。這邊補充說明一下，程式碼內我會用...表示省略，不要真的寫進去

Publisher

那就直接開始，一樣下載官方的範例後再來講解。

1. 首先Python和C++原則上不會再像ROS一樣共用Package了，因此需要重新建立一個

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

2. 接著下載範例

   cd ~/ros2_ws/src/cpp_pubsub/src
   wget -O publisher_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/foxy/rclcpp/topics/minimal_publisher/member_function.cpp
   

3. 就可以看到publisher_member_function.cpp

   #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;
   }
   

解析

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

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

using namespace std::chrono_literals;

這邊引入需要的Library，其中rclcpp/rclcpp.hpp就是ROS2的C++ Library，std_msgs/msg/string.hpp就是要用到的std_msgs::msg::String。記得等一下要把這些Library加入到CMakeLists.txt和package.xml中。

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node

這邊建立一個Class，並且繼承rclcpp::Node，這樣就可以使用ROS2的功能了。這也是為什麼檔名叫做member_function，因為是使用Class的member function來實現的，而不是ROS範例中寫在while loop內的方法。

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));
    }

接著Constructor將Node初始化命名為minimal_publisher，初始化count_為0。

this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10)在這個Node(this)建立一個Publisher，要發布的Topic name為topic，Queue Size為10。

this->create_wall_timer(500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this))則是建立Timer，時間為500ms觸發一次，並用std::bind將Callback Functiontimer_callback和this(這個class本身，類似Python的self.)綁定。

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);
    }

Callback Function會在Timer觸發時執行，會將count_加1，並且Publish一個std_msgs::msg::String的Message。

注意這邊logger的寫法和rclpy不一樣，這邊是使用RCLCPP_INFO，而rclpy是使用self.get_logger().info()。

logger一樣有分成INFO、DEBUG、WARN、ERROR、FATAL。

RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
RCLCPP_DEBUG(this->get_logger(), "Debugging");
RCLCPP_WARN(this->get_logger(), "Warning");
RCLCPP_ERROR(this->get_logger(), "Error");
RCLCPP_FATAL(this->get_logger(), "Fatal");

回到程式碼

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

這邊則是class member的變數宣告，可以看到ROS2大量運用smart pointer，這邊就是使用SharedPtr，這樣就不用自己管理記憶體了。但也讓ROS2 C++入門門檻變高了不少。

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

最後就是main function，這邊就是初始化ROS2，並且執行MinimalPublisher，最後再關閉ROS2，除了用std::make_shared直接宣告MinimalPublisher而不是創建一個物件外，其他都跟Python差不多。

Package設定

不要忘記更新dependencies到package.xml和CMakeLists.txt中。雖然之前沒有特別提到，但是等專案變大後，<description>,<maintainer>, <license>等資訊也最好更新一下以便維護。

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

find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)
...
add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
# 沒有用到非ROS2的Library，所以不用加入target_link_libraries
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)
...
install(TARGETS
  talker
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

官方教學也有提供乾淨版的CMakeLists.txt，清掉不少pkg create模板的註解，可以參考一下：

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()

這邊等Subcriber實作完後再來一起Build和執行就可以了。

Subscriber

1. 下載Subscriber範例

   cd ~/ros2_ws/src/cpp_pubsub/src
   wget -O subscriber_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/foxy/rclcpp/topics/minimal_subscriber/member_function.cpp
   

2. 打開subscriber_member_function.cpp

   #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::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);
   rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalSubscriber>());
   rclcpp::shutdown();
   return 0;
   }
   

解析

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

這邊就是建立一個Subscriber，Topic為topic，Queue Size為10，並且將Callback Functiontopic_callback和this綁定。

後面的_1是因為topic_callback有一個參數，因此要用std::placeholders::_1來綁定。之後進階使用到timesync時會用需要同步多個Topic，因此會用到_2、_3等等，bind最多可以吃到八個arguments。

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_;

Callback Function會在收到Message時執行，並且印出Message的內容。

main則完全一樣，這邊就不再列出。

Package設定

沒有新增加的Library，因此只需將subscriber加入CMakeLists.txt

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

Build

每次有新的package時，最好先確認一下rosdep

cd ~/ros2_ws
rosdep install -i --from-path src --rosdistro foxy -y

接著Build Package

colcon build --packages-select cpp_pubsub

注意這邊--symlink-install對C++是沒有用的，只有Python以及後面launch file才會用到。

最後source

source install/setup.bash

Run

先在一個terminal執行Publisher

ros2 run cpp_pubsub talker

應該就可以看到Publisher在每500ms發送一個Message

[INFO] [1600000000.000000000] [minimal_publisher]: Publishing: 'Hello, world! 1'
[INFO] [1600000000.500000000] [minimal_publisher]: Publishing: 'Hello, world! 2'
...

接著在另一個terminal執行Subscriber

ros2 run cpp_pubsub listener

就可以看到Subscriber收到Message

[INFO] [1600000000.000000000] [minimal_subscriber]: I heard: 'Hello, world! 1'
[INFO] [1600000000.500000000] [minimal_subscriber]: I heard: 'Hello, world! 2'
...

有趣的是，這邊的talker和listener可以和Python的talker和listener互相溝通，因為他們的Topic name都是topic，Message的格式都一樣是std_msgs::msg::String。可以試著打開py_pubsub的talker和cpp_pubsub的listener，或是py_pubsub的listener和cpp_pubsub的talker，就可以看到他們互相溝通了。

:warning: 注意不可以同時打開兩個packages的talker或是listener，因為的node name都是一樣的，會造成衝突。

可以試著改變其中一個的node name，就可以同時打開兩個talker或是兩個listener了，看看會有什麼變化。

QoS

礙於篇幅和時間，之後有時間再來補充C++ QoS的部分好了，怕太長會勸退大家

Reference

• Write a Simple Publisher and Subscriber (C++)
• rclcpp logging
• Writing a Simple Publisher and Subscriber (C++) ROS ver.