（1）功能包的創建

在catkin_ws/src/目錄下新建功能包topic_example，並在創建時顯式的指明依賴roscpp和std_msgs。打開命令行終端，輸入命令：

cd ~/catkin_ws/src/

#創建功能包topic_example時，顯式的指明依賴roscpp和std_msgs，
#依賴會被默認寫到功能包的CMakeLists.txt和package.xml中
catkin_create_pkg topic_example roscpp std_msgs

（2）功能包的源代碼編寫

功能包中需要編寫兩個獨立可執行的節點，一個節點用來發布消息，另一個節點用來訂閱消息，所以需要在新建的功能包topic_example/src/目錄下新建兩個文件publish_node.cpp和subscribe_node.cpp，並將下面的代碼分別填入。

首先，介紹發布節點publish_node.cpp，代碼內容如下：

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

#include <sstream>

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

ros::Publisher chatter_pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
ros::Rate loop_rate(10);
int count = 0;

while (ros::ok())
{
std_msgs::String msg;

std::stringstream ss;
ss << "how are you " << count;
msg.data = ss.str();
ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());

chatter_pub.publish(msg);

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

return 0;
}

對發布節點代碼進行解析。

#include "ros/ros.h"

這一句是包含頭文件ros/ros.h，這是ROS提供的C++客戶端庫，是必須包含的頭文件。

#include "std_msgs/String.h"

由於代碼中需要使用ROS提供的標準消息類型std_msgs::String，所以需要包含此頭文件。

ros::init(argc, argv, "publish_node");

這一句是初始化ros節點並指明節點的名稱，這裡給節點取名為publish_node，一旦程序運行後就可以在ros的計算圖中被註冊為publish_node名稱標識的節點。

ros::NodeHandle nh;

這一句是聲明一個ros節點的句柄，初始化ros節點必須的。

ros::Publisher chatter_pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);

這句話告訴ros節點管理器我們將會在chatter這個話題上發布std_msgs::String類型的消息。這裡的參數1000是表示發布序列的大小，如果消息發布的太快，緩衝區中的消息大於1000個的話就會開始丟棄先前發布的消息。

ros::Rate loop_rate(10);

這句話是用來指定自循環的頻率，這裡的參數10 表示10Hz頻率，需要配合該對象的sleep()方法來使用。

while (ros::ok()) {...}

roscpp會默認安裝以SIGINT句柄，這句話就是用來處理由ctrl+c鍵盤操作、該節點被另一同名節點踢出ROS網路、ros::shutdown()被程序在某個地方調用、所有ros::NodeHandle句柄都被銷毀等觸發而使ros::ok()返回false值的情況。

std_msgs::String msg;

定義了一個std_msgs::String消息類型的對象，該對象有一個數據成員data用於存放我們即將發布的數據。要發布出去的數據將被填充到這個對象的data成員中。

chatter_pub.publish(msg);

利用定義好的發布器對象將消息數據發布出去，這一句執行後，ROS網路中的其他節點便可以收到此消息中的數據。

ros::spinOnce();

這一句是讓回調函數有機會被執行的聲明，這個程序裡面並沒有回調函數，所以這一句可以不要，這裡只是為了程序的完整規範性才放上來的。

loop_rate.sleep();

前面講過，這一句是通過休眠來控制自循環的頻率的。

接著，介紹訂閱節點subscribe_node.cpp，代碼內容如下：

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

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, "subscribe_node");
ros::NodeHandle nh;

ros::Subscriber chatter_sub = nh.subscribe("chatter", 1000,chatterCallback);

ros::spin();

return 0;
}

對訂閱節點代碼進行解析。

之前解釋過的類似的代碼就不做過多的解釋了，這裡重點解釋一下前面沒遇到過的代碼。

void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)

{

ROS_INFO("I heard: [%s]",msg->data.c_str());

}

這是一個回調函數，當有消息到達chatter話題時會自動被調用一次，這個回調函數裡面就是一句話，用來列印從話題中訂閱的消息數據。

ros::Subscriber chatter_sub = nh.subscribe("chatter", 1000,chatterCallback);

這句話告訴ros節點管理器我們將會從chatter這個話題中訂閱消息，當有消息到達時會自動調用這裡指定的chatterCallback回調函數。這裡的參數1000是表示訂閱序列的大小，如果消息處理的速度不夠快，緩衝區中的消息大於1000個的話就會開始丟棄先前接收的消息。

ros::spin();

這一句話讓程序進入自循環的掛起狀態，從而讓程序以最好的效率接收消息並調用回調函數。如果沒有消息到達，這句話不會佔用很多CPU資源，所以這句話可以放心使用。一旦ros::ok()被觸發而返回false，ros::spin()的掛起狀態將停止並自動跳出。簡單點說，程序執行到這一句，就在這裡不斷自循環，與此同時檢查是否有消息到達並決定是否調用回調函數。

（3）功能包的編譯配置及編譯

創建功能包topic_example時，顯式的指明依賴roscpp和std_msgs，依賴會被默認寫到功能包的CMakeLists.txt和package.xml中，所以只需要在CMakeLists.txt文件的末尾行加入以下幾句用於聲明可執行文件就可以了：

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

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

接下來，就可以用下面的命令對功能包進行編譯了：

cd ~/catkin_ws/
catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="topic_example"

（4）功能包的啟動運行

首先，需要用roscore命令來啟動ROS節點管理器，ROS節點管理器是所有節點運行的基礎。

打開命令行終端，輸入命令：

roscore

然後，用source devel/setup.bash激活catkin_ws工作空間，用rosrun <package_name> <node_name>啟動功能包中的發布節點。

再打開一個命令行終端，分別輸入命令：

cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
rosrun topic_example publish_node

看到有輸出「how are you ...」，就說明發布節點已經正常啟動並開始不斷向chatter話題發布消息數據，如圖17。

最後，用source devel/setup.bash激活catkin_ws工作空間，用rosrun <package_name> <node_name>啟動功能包中的訂閱節點。

再打開一個命令行終端，分別輸入命令：

cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
rosrun topic_example subscribe_node

看到有輸出「I heard:[how are you ...]」，就說明訂閱節點已經正常啟動並開始不斷從chatter話題接收消息數據，如圖18。

到這裡，我們編寫的消息發布器和訂閱器就大功告成了，為了加深對整個程序工作流程的理解，我再把消息發布與訂閱的ROS通信網路結構圖拿出來，加深一下理解。

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