第4章：话题通信实战——编写发布者节点、编写订阅者节点、编译与运行、使用rostopic命令行工具

好，咱们今天来点真格的。

前面聊了那么多理论，什么Node、Master、Topic，说白了都是铺垫。这一章，我带你亲手写一个发布者节点和一个订阅者节点。你想想看，代码跑起来的那一刻，消息在节点间流动，那种感觉才叫真正入门了ROS。

我个人习惯，学新东西一定要先跑通一个最小例子。所以咱们就从最简单的“Hello World”开始——一个节点发字符串，另一个节点收字符串。

4.1 编写发布者节点

发布者节点，就是那个主动往外“喊话”的角色。它负责创建一个话题，然后按一定频率往话题上发消息。

咱们用C++写。先创建一个包，名字就叫topic_demo：

cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg topic_demo roscpp std_msgs

然后在topic_demo/src目录下新建一个文件，叫talker.cpp：

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
#include <sstream>

int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点，名字叫"talker"
    ros::init(argc, argv, "talker");
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个发布者，话题叫"chatter"，消息类型是std_msgs::String
    ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);

    // 设置循环频率为10Hz
    ros::Rate loop_rate(10);

    int count = 0;
    while (ros::ok())
    {
        std_msgs::String msg;
        std::stringstream ss;
        ss << "hello world " << count;
        msg.data = ss.str();

        ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());

        // 发布消息
        chatter_pub.publish(msg);

        ros::spinOnce();
        loop_rate.sleep();
        ++count;
    }

    return 0;
}

这段代码，我拆开给你讲。

ros::init是必须的，它告诉ROS系统这个节点的名字。注意节点名不能重复，否则会冲突。我在项目中遇到过好几次，两个节点不小心起了同一个名字，结果其中一个死活连不上——排查了半天才发现是名字撞了。

n.advertise这行，说白了就是“注册”一个发布者。第二个参数1000是消息队列大小。什么意思呢？如果订阅者处理得慢，消息会先缓存起来。1000就是最多缓存1000条。你想想看，如果设得太小，消息丢了；设得太大，内存扛不住。一般1000是个安全值。

循环里的ros::ok()，它会检查节点是否被要求关闭。比如你按了Ctrl+C，它就返回false，循环退出。

嗯，这里要注意：ros::spinOnce()不能省。虽然这个发布者节点没有订阅任何话题，但ROS内部有一些回调需要处理。不加的话，某些情况下节点会卡死。

4.2 编写订阅者节点

有喊话的，就得有听墙根的。订阅者节点就是那个“听”的角色。

在同一个包下，新建src/listener.cpp：

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

// 回调函数，收到消息后自动调用
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
    ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}

int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "listener");
    ros::NodeHandle n;

    // 订阅"chatter"话题，队列大小1000
    ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);

    // 进入循环，等待回调
    ros::spin();

    return 0;
}

这段代码更简单。核心就是n.subscribe和ros::spin()。

n.subscribe告诉ROS：我要听“chatter”这个话题，来了消息就调用chatterCallback这个函数。注意第三个参数是回调函数的名字，不加括号。

ros::spin()是个阻塞函数。它会一直运行，直到节点被关闭。它背后的逻辑是：不断检查有没有新消息，有的话就触发回调。我曾经见过新手把spin()和spinOnce()搞混，结果回调函数只执行了一次就退出了——嗯，这个坑我踩过。

4.3 编译与运行

代码写完了，怎么让它跑起来？

首先，修改CMakeLists.txt。在文件末尾加上：

add_executable(talker src/talker.cpp)
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})

add_executable(listener src/listener.cpp)
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})

然后编译：

cd ~/catkin_ws
catkin_make

如果一切顺利，你会看到编译成功的提示。如果有报错，多半是拼写错误或者包依赖没加。我建议你养成好习惯：每次修改代码后都catkin_make一下，别攒一堆再编译，否则找bug找到崩溃。

运行之前，先启动roscore：

roscore

新开一个终端，运行发布者：

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
rosrun topic_demo talker

再开一个终端，运行订阅者：

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
rosrun topic_demo listener

你会看到订阅者的终端里，不断打印出“I heard: [hello world 0]”、“I heard: [hello world 1]”……

那一刻，说实话，挺有成就感的。我第一次跑通的时候，盯着那个终端看了好几分钟，觉得这东西真神奇。

4.4 使用rostopic命令行工具

代码跑起来了，但怎么确认它真的在工作？

ROS提供了一套命令行工具，专门用来调试话题通信。最常用的就是rostopic系列。

先看看当前有哪些话题：

rostopic list

你会看到输出里有一个/chatter，这就是咱们发布的话题。

想看看消息长什么样？直接监听：

rostopic echo /chatter

终端里会实时打印出每一条消息的内容。这个命令我调试时几乎必用——它能帮你确认发布者是不是真的在发数据。

想知道消息的发送频率？用hz命令：

rostopic hz /chatter

它会统计每秒收到多少条消息。如果频率不对，说明你的loop_rate设置有问题，或者系统负载太高。

还有info命令，可以查看话题的详细信息：

rostopic info /chatter

它会告诉你消息类型、发布者和订阅者的数量。这个命令在排查“为什么收不到消息”时特别有用。我曾经遇到一个情况：订阅者一直没反应，用rostopic info一看，发现发布者和订阅者的话题名字拼写差了一个字母——这种低级错误，工具一查就现原形。

好了，这一章的内容就到这里。代码不多，但每一步都是实打实的操作。我建议你亲手敲一遍，别复制粘贴。敲代码的过程，其实就是在建立肌肉记忆。

下一章，咱们会深入消息类型，聊聊怎么自定义消息。到时候你会发现，话题通信的威力远不止发个字符串这么简单。