ros、c++基于类的编程基础

基于class的编程结构，中间穿插ros的话题发布机制。
首先建立功能包：

catkin_create_pkg control   geometry_msgs message_generation message_runtime nav_msgs roscpp rospy std_msgs

以上依赖基本上是大多数的ros消息所需要的依赖了。
然后确定我们的文件结构：
在这里插入图片描述
一般而言，为实现更好的模块化开发和代码复用，一般会将类的定义和实现分开。
总体来说，就是.h文件定义类：

#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>
#include <nav_msgs/Path.h>
#include <hybrid_a_star/PathSpeedCtrlInterface.h> // 
#include <hybrid_a_star/GpsImuInterface.h> // class AutonomousDrivingNode {
public:AutonomousDrivingNode();void pathCallback(const nav_msgs::Path::ConstPtr& msg);void gpsCallback(const hybrid_a_star::GpsImuInterface::ConstPtr& msg);void Run();private:ros::NodeHandle nh_;ros::Publisher control_test_pub_;ros::Publisher cmd_vel_pub_;ros::Subscriber path_sub_;ros::Subscriber gps_sub_;void publishControlTest();void publishCmdVel();
};

hybrid_a_star.cpp类的具体实现：

#include "hybrid_a_star/hybrid_a_star.h"
AutonomousDrivingNode::AutonomousDrivingNode() {control_test_pub_ = nh_.advertise<hybrid_a_star::PathSpeedCtrlInterface>("control_test", 10);cmd_vel_pub_ = nh_.advertise<geometry_msgs::Twist>("cmd_vel", 10);path_sub_ = nh_.subscribe("path", 10, &AutonomousDrivingNode::pathCallback, this);gps_sub_ = nh_.subscribe("gps", 10, &AutonomousDrivingNode::gpsCallback, this);
}void AutonomousDrivingNode::pathCallback(const nav_msgs::Path::ConstPtr& msg) {for (const auto& point : msg->poses) {// 处理每个路径点// 示例：输出路径点的坐标ROS_INFO("Path Point: x=%f, y=%f", point.pose.position.x, point.pose.position.y);}
}void AutonomousDrivingNode::gpsCallback(const hybrid_a_star::GpsImuInterface::ConstPtr& msg)
{// 处理gps消息// 示例：获取GPS数据double x = msg->x;double y = msg->y;double z = msg->z;float pitch = msg->pitch;float roll = msg->roll;float yaw = msg->yaw;float vel = msg->vel;float lat = msg->lat;float lon = msg->lon;bool state_ndt = msg->state_ndt;std::string nav_flag_g = msg->nav_flag_g;
}void AutonomousDrivingNode::Run() 
{hybrid_a_star::PathSpeedCtrlInterface msg_ctrl;msg_ctrl.Target_velocity = 10.0;  // 示例：设置目标速度为10 m/smsg_ctrl.Target_steering_angle = 0.5;  // 示例：设置目标转角为0.5弧度msg_ctrl.Target_gear = 3;  // 示例：设置目标档位为前进档control_test_pub_.publish(msg_ctrl);geometry_msgs::Twist msg_cmd;// 填充msg_cmdmsg_cmd.linear.x = 0.5;  // 示例：设置线速度为0.5 m/smsg_cmd.angular.z = 0.1;  // 示例：设置角速度为0.1 rad/s    control_test_pub_.publish(msg_ctrl);cmd_vel_pub_.publish(msg_cmd);}
void AutonomousDrivingNode::publishControlTest() {hybrid_a_star::PathSpeedCtrlInterface msg;// 填充msgcontrol_test_pub_.publish(msg);
}void AutonomousDrivingNode::publishCmdVel() {geometry_msgs::Twist msg;// 填充msgcmd_vel_pub_.publish(msg);
}

最后再run.cpp中创建类的对象并调用成员函数：

#include "ros/ros.h"
#include "hybrid_a_star/hybrid_a_star.h"int main(int argc, char **argv) {ros::init(argc, argv, "autonomous_driving_node");AutonomousDrivingNode node;ros::Rate rate(10);while (ros::ok()) {node.Run();ros::spinOnce();rate.sleep();}ros::shutdown();return 0;
}

这里遇到了也顺便说一下ros里面这些已有的函数该怎么用：

ros::Rate looprate(10);  // 定义ros::Rate对象，设置节点的循环频率。
looprate.sleep();  // 根据之前设置的频率暂停程序执行直到下一个循环周期开始
ros::spinOnce(); //处理一次ros的消息回调—>话说回调函数是可以强制进去是吗？如果没有发布的话？（值得尝试）
ros::spin(); //进入 ROS 事件循环,让节点一直运行。
ros::shutdown(); //停止 ROS 节点的运行。
ros::ok(); //检查 ROS 节点的运行状态。
ros::NodeHandle nh; //创建一个 ROS 节点句柄,用于访问 ROS 系统中的资源。
ros::NodeHandle nh("~"); //创建一个私有节点句柄,用于访问节点的私有参数。
ros::Publisher pub = nh.advertise<msg_type>("topic_name", queue_size); //话题发布
ros::Subscriber sub = nh.subscribe("topic_name", queue_size, callback); //话题订阅
ros::ServiceServer srv = nh.advertiseService("service_name", callback); //服务服务端
ros::ServiceClient cli = nh.serviceClient<srv_type>("service_name"); // 服务客户端
nh.getParam("param_name", value); // 从参数服务器读取
nh.setParam("param_name", value); // 向参数服务器写入
ros::Time now = ros::Time::now(); // 获取ROS的时间系统

理清一些很像的东西：
ros::spinOnce() 和 ros::spin() 是两种不同的 ROS 节点编程模式,它们不能同时存在于同一个节点中。

 int main(int argc, char** argv) {ros::init(argc, argv, "my_node");ros::NodeHandle nh;// 创建发布者和订阅者ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("topic_name", 10);ros::Subscriber sub = nh.subscribe("another_topic", 10, callback);ros::Rate loop_rate(10); // 10 Hz 循环频率while (ros::ok()) {// 执行其他操作publishSomeData(pub);// 处理消息回调ros::spinOnce();// 控制循环频率loop_rate.sleep();}return 0;
}

int main(int argc, char** argv) {ros::init(argc, argv, "my_node");ros::NodeHandle nh;// 创建发布者和订阅者ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("topic_name", 10);ros::Subscriber sub = nh.subscribe("another_topic", 10, callback);// 其他操作放在单独的线程中执行std::thread other_thread(doOtherStuff, pub);// 进入 ROS 事件循环ros::spin();other_thread.join();return 0;
}void doOtherStuff(ros::Publisher& pub) {// 执行其他操作,比如发布数据while (ros::ok()) {publishSomeData(pub);ros::Duration(1.0).sleep(); // 每秒发布一次}
}

它们的区别非常细微，需要理解清楚。
还有全局句柄和私有节点句柄：

int main(int argc, char** argv) {ros::init(argc, argv, "my_node");ros::NodeHandle nh;       // 全局节点句柄ros::NodeHandle nh_private("~"); // 私有节点句柄// 使用全局节点句柄发布话题ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("topic_name", 10);// 使用私有节点句柄读取参数std::string param_value;nh_private.getParam("param_name", param_value);// 执行其他操作while (ros::ok()) {ros::spinOnce();}ros::shutdown(); // 停止节点运行return 0;
}

这里最重要的就是参数服务器了，也就是你使用的是什么句柄。一般来说发布话题是一定要使用全局句柄的，毕竟私有句柄限制很多，主要是在节点内部可以有私有句柄来修改参数：

<launch>// 全局参数<param name="global_param" value="global_value" /><node pkg="my_package" type="my_node" name="my_node"><!-- 私有参数 --><param name="param_name" value="private_value" /></node>
</launch>

这里就很好的展示了私有句柄和全局句柄应该怎么设置参数。

以上就是一些基本的基于类的结构化编程思路，下次在python中尝试以上内容。
最后附上我的cmakeLists和package.xml：

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(hybrid_a_star)find_package(catkin REQUIRED COMPONENTSgeometry_msgsmessage_generationmessage_runtimenav_msgsroscpprospystd_msgs
)add_message_files(FILESGpsImuInterface.msgPathSpeedCtrlInterface.msg
)## Generate services in the 'srv' folder
# add_service_files(
#   FILES
#   Service1.srv
#   Service2.srv
# )## Generate actions in the 'action' folder
# add_action_files(
#   FILES
#   Action1.action
#   Action2.action
# )generate_messages(DEPENDENCIESgeometry_msgsnav_msgsstd_msgs
)catkin_package(CATKIN_DEPENDS geometry_msgs message_generation message_runtime nav_msgs roscpp rospy std_msgs
)include_directories(include${catkin_INCLUDE_DIRS}
)add_executable(hybrid_a_star  src/run.cpp src/hybrid_a_star.cpp)add_dependencies(hybrid_a_star  ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})target_link_libraries(hybrid_a_star ${catkin_LIBRARIES}
)

<?xml version="1.0"?>
<package format="2"><name>hybrid_a_star</name><version>0.0.0</version><description>The hybrid_a_star package</description><maintainer email="cyun@todo.todo">cyun</maintainer><license>TODO</license><buildtool_depend>catkin</buildtool_depend><build_depend>geometry_msgs</build_depend><build_depend>message_generation</build_depend><build_depend>message_runtime</build_depend><build_depend>nav_msgs</build_depend><build_depend>roscpp</build_depend><build_depend>rospy</build_depend><build_depend>std_msgs</build_depend><build_export_depend>geometry_msgs</build_export_depend><build_export_depend>nav_msgs</build_export_depend><build_export_depend>roscpp</build_export_depend><build_export_depend>rospy</build_export_depend><build_export_depend>std_msgs</build_export_depend><exec_depend>geometry_msgs</exec_depend><exec_depend>message_runtime</exec_depend><exec_depend>nav_msgs</exec_depend><exec_depend>roscpp</exec_depend><exec_depend>rospy</exec_depend><exec_depend>std_msgs</exec_depend><exec_depend>message_generation</exec_depend><export></export>
</package>

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