ROS2计算图中的每个节点都各司其职的在运行某个功能单元，节点之间也难以避免会有数据的传输，也就是通过我们之前介绍的话题和服务实现通信。之前我们已经通过命令行实现过话题的发布和订阅，本篇我们就来尝试下如何通过C++代码来实现发布者和订阅者。  

1.创建功能包

首先我们在之前创建的dev_ws工作空间中来创建一个放置节点代码的功能包。   打开一个新的终端，cd到dev_ws/src目录下，然后运行创建功能包的指令：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub

  很快就创建好了一个叫做cpp_pubsub的功能包。  

2.创建发布者节点

在cpp_pubsub的src文件夹下，创建一个发布者节点的代码文件publisher_member_function.cpp，然后拷贝以下代码放进去：  

#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;
  }

  这就是一个简单的发布者代码，我们来对代码做下解析。  

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

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

using namespace std::chrono_literals;

首先是包含各种头文件，比如需要用到的一些标准C++头文件。rclcpp/rclcpp.hpp是ROS2中常用C++接口的头文件，使用C++编写的ROS2节点程序一定需要包含该头文件。std_msgs/msg/string.hpp是ROS2中字符串消息的头文件，后边我们会周期发布一个HelloWorld的字符串消息，所以需要包含该头文件。  

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node

这一行代码是创建一个节点类MinimalPublisher，从rclcpp::Node这个ROS2节点基类继承而来。  

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));
  }

这是节点类MinimalPublisherd的构造函数，将count_变量初始化为0，节点名初始化为“minimal_publisher”。构造函数内先是创建了一个发布者，发布的话题名是topic，话题消息是String，保存消息的队列长度是10，然后创建了一个定时器timer_，做了一个500ms的定时，每次触发定时器后，都会运行回调函数timer_callback。  

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);
  }

timer_callback是这里的关键，每次触发都会发布一次话题消息。message中保存的字符串是Hello world加一个计数值，然后通过RCLCPP_INFO宏函数打印一次日志信息，再通过发布者的publish方法将消息发布出去。  

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

这里是创建定时器、发布者和计数变量的。  

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

最后就是main函数啦，先初始化ROS2节点，然后使用rclcpp::spin创建MinimalPublisher，并且进入自旋锁，当退出锁时，就会关闭节点结束啦。   完成以上发布者的代码后，功能包里还有一些内容需要设置。  

• 设置依赖项

打开功能包的package.xml文件，先把这些基础信息填写好：

<description>Examples of minimal publisher/subscriber using rclcpp</description>
<maintainer email="you@email.com">Your Name</maintainer>
<license>Apache License 2.0</license>

  然后还需要添加依赖项，放到ament_cmake下边：

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

• 设置编译规则

接下来打开CMakeLists.txt文件，在find_package语句下，新加入两行：

find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

  然后再设置具体的编译规则：

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

  最后还要设置安装的规则，这样ros2 run命令才找的到执行文件：

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

  完整的CMakeLists.txt文件应该就是这样的啦

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()

3.创建订阅者

还是回到功能包的src文件夹下，接下来创建订阅者的代码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;
}

  还是来解析下代码。  

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

订阅者的代码整体流程和发布者类似，现在的节点名叫minimal_subscriber，构造函数中创建了订阅者，订阅String消息，订阅的话题名叫做“topic”，保存消息的队列长度是10，当订阅到数据时，会进入回调函数topic_callback。  

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_;

回调函数中会收到String消息，然后并没有做太多处理，只是通过RCLCPP_INFO打印出来。   main函数中的内容和发布者几乎是一致的，就不再赘述。   由于该节点的依赖项和发布者一样，我们就不需要修改package.xml文件了，不过编译规则CMakeList.txt还是得加一些内容：

add_executable(listener src/subscriber_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(listener rclcpp std_msgs)

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

4.编译并运行

编译前先确认下功能包的依赖项有没有都安装好，在dev_ws路径下运行如下命令：

rosdep install -i --from-path src --rosdistro <distro> -y

  安装完毕后还是在该路径下编译cpp_pubsub功能包：

colcon build --packages-select cpp_pubsub

    编译完成后，打开一个新的终端，设置工作空间的环境变量后，运行发布者：

. install/setup.bash   
ros2 run cpp_pubsub talker

  运行成功后可以看到终端每隔0.5s打印一次日志信息：     再打开一个新的终端，类似的操作，运行订阅者：

. install/setup.bash   
ros2 run cpp_pubsub listener

  订阅者启动啦，终端中会显示当前订阅者收到的消息内容：