c++如何开发ROS2节点 c++机器人操作系统入门【教程】

用C++开发ROS2节点的关键是掌握四步流程：创建工作空间与包、编写节点代码（含init/spin/shutdown）、配置CMakeLists.txt并编译、扩展订阅/服务/参数功能；核心依赖rclcpp库，基于Node类构建事件驱动程序。

用C++开发ROS2节点其实不难，关键是理清工作流程和关键组件。ROS2的C++ API设计清晰，基于rclcpp库，所有节点都围绕Node类展开，配合发布器（Publisher）、订阅器（Subscriber）、服务（Service）等核心对象即可快速构建功能。

1. 创建ROS2工作空间和包

ROS2不依赖catkin，改用colcon构建系统。先新建工作空间并初始化：

mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws
colcon build
source install/setup.bash

再用ros2 pkg create命令创建C++包（需指定--build-type ament_cmake或ament_python，C++选前者）：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake my_robot_node --dependencies rclcpp std_msgs

这会自动生成CMakeLists.txt、package.xml和基础目录结构，rclcpp是C++客户端库，std_msgs提供常用消息类型（如String、Int32）。

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2. 编写一个最简C++节点

在src/下新建talker.cpp（发布者示例）：

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"
int main(int argc, char * argv[])
{
rclcpp::init(argc, argv);
auto node = rclcpp::Node::make_shared("talker");
auto publisher = node->create_publisher("chatter", 10);
auto timer_callback = [&publisher]() {
auto msg = std_msgs::msg::String();
msg.data = "Hello ROS2 from C++";
publisher->publish(msg);
};
auto timer = node->create_wall_timer(std::chrono::seconds(1), timer_callback);
rclcpp::spin(node);
rclcpp::shutdown();
return 0;
}

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• rclcpp::init()必须在最前，rclcpp::shutdown()收尾
• 节点名（"talker"）用于ROS2图中标识该节点
• create_publisher指定话题名、消息类型和队列长度（10）
• create_wall_timer实现周期性回调，单位是std::chrono类型
• rclcpp::spin()启动事件循环，处理回调、接收消息等

3. 配置CMakeLists.txt并编译

打开包内的CMakeLists.txt，在add_executable和ament_target_dependencies中添加对应项：

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

保存后回到工作空间根目录运行：

colcon build --packages-select my_robot_node
source install/setup.bash
ros2 run my_robot_node talker

另开终端执行ros2 topic echo /chatter就能看到发布的字符串。

4. 常见扩展：订阅、服务与参数

实际机器人节点往往不止发布数据，还需响应外部请求或读取配置：

• 订阅器：用create_subscription("topic_name", callback, qos)，callback形参为const MsgType::SharedPtr&
• 服务端：用create_service("service_name", callback)，callback接收Request::SharedPtr和Response::SharedPtr
• 参数：调用declare_parameter("param_name", default_value)声明，再用get_parameter("param_name").as_string()读取

这些接口都在rclcpp::Node派生类或共享指针上调用，风格统一，上手后可组合使用。

ROS2的C++节点本质就是一个带生命周期管理的事件驱动程序，掌握节点创建、通信对象构造、回调注册和主循环这四步，就能覆盖绝大多数机器人控制逻辑。不需要深入中间件细节，也能高效开发。