ROS学习第十五节——常用API（C++）

由于时间问题，从这一节开始只记录C++实现效果，加油

以下附上这一节调试用的程序

https://download.csdn.net/download/qq_45685327/87708069

1.初始化函数

void init(int &argc, char **argv, const std::string& name, uint32_t options = 0);

作用：ROS初始化函数

参数：
1.argc :封装实参的个数（n+1)
2.argv :封装参数的数组
3.name :为集诶但命名（唯一性）
4.options :节点启动选项

返回值：void

使用：
1.argc 与 argv 的使用
    如果按照ROS中的特定格式传入实参，那么ROS可以加以使用，比如用来设置全局参数，给节点重命名
2.options 的使用
    节点名称需要保证唯一性，同一个节定不能重复启动，启动一个节点以后，再启动相同节点，前一个窗口的节
    点运行就会被强制关闭，然后再在新的窗口重新运行节点 
    需求：特定场景下，需要一个节点多次启动且能正常运行，该怎么办？
    ros::init(argc,argv,"talker_api",ros::init_options::AnonymousName);
    这样写，每次打开相同节点就会在节点后面添加一个数字，两个都能正常运行



void init(int &argc, char **argv, const std::string& name, uint32_t options = 0);

实际操作：

2.1.argv作用

创建一个工程，demo01_pub_apis

 使用命令给argv数组中添加参数并赋值

rosrun learn_apis demo01_pub_apis _number:=0

2.2options作用

启动一个节点以后，再启动相同节点，前一个窗口的节点运行就会被强制关闭，然后再在新的窗口重新运行节点

    ros::init(argc,argv,"talker_api",ros::init_options::AnonymousName);

 这样设置

 

 2.创建发布者对象

作用：创建发布者对象

模板：被发布的消息的类型

参数：
    1.话题名称
    2.队列长度
    3.latch（可选）如果设置为true，会保存发布方的最后一条消息，并且新的订阅对象连接到发布方时，发布
    方会将这条消息发送给订阅者

使用
    latch 设置为 true的作用？
    以静态地图发布为例，方案一：可以使用固定频率发布数据，效率低。方案二：可以将地图发布对象的latch
    并且发布方只发布一次数据，每当订阅者连接时，将地图信息发送给订阅者（只发送一次），这样提升数据发
    送效率

    ros::Publisher pub = nh.advertise("apis_0",10,true);

 3.回旋函数

在ROS程序中，频繁的使用了 ros::spin() 和 ros::spinOnce() 两个回旋函数，可以用于处理回调函数。

3.1spinOnce()

/**
 * \brief 处理一轮回调
 *
 * 一般应用场景:
 *     在循环体内，处理所有可用的回调函数
 * 
 */
ROSCPP_DECL void spinOnce();

3.2spin()

/** 
 * \brief 进入循环处理回调 
 */
ROSCPP_DECL void spin();

3.3二者比较

相同点:二者都用于处理回调函数；

不同点:ros::spin() 是进入了循环执行回调函数，而 ros::spinOnce() 只会执行一次回调函数(没有循环)，在 ros::spin() 后的语句不会执行到，而 ros::spinOnce() 后的语句可以执行。

4.时间

ROS中时间相关的API是极其常用，比如:获取当前时刻、持续时间的设置、执行频率、休眠、定时器...都与时间相关。

4.1时刻

获取时刻，或是设置指定时刻:

ros::init(argc,argv,"hello_time");
ros::NodeHandle nh;//必须创建句柄，否则时间没有初始化，导致后续API调用失败
ros::Time right_now = ros::Time::now();//将当前时刻封装成对象
ROS_INFO("当前时刻:%.2f",right_now.toSec());//获取距离 1970年01月01日 00:00:00 的秒数
ROS_INFO("当前时刻:%d",right_now.sec);//获取距离 1970年01月01日 00:00:00 的秒数

ros::Time someTime(100,100000000);// 参数1:秒数  参数2:纳秒
ROS_INFO("时刻:%.2f",someTime.toSec()); //100.10
ros::Time someTime2(100.3);//直接传入 double 类型的秒数
ROS_INFO("时刻:%.2f",someTime2.toSec()); //100.30

演示效果

4.2持续时间

设置一个时间区间(间隔):

ROS_INFO("当前时刻:%.2f",ros::Time::now().toSec());
ros::Duration du(10);//持续10秒钟,参数是double类型的，以秒为单位
du.sleep();//按照指定的持续时间休眠
ROS_INFO("持续时间:%.2f",du.toSec());//将持续时间换算成秒
ROS_INFO("当前时刻:%.2f",ros::Time::now().toSec());

演示效果

4.3持续时间与时刻运算

为了方便使用，ROS中提供了时间与时刻的运算:

ROS_INFO("时间运算");
ros::Time now = ros::Time::now();
ros::Duration du1(10);
ros::Duration du2(20);
ROS_INFO("当前时刻:%.2f",now.toSec());
//1.time 与 duration 运算
ros::Time after_now = now + du1;
ros::Time before_now = now - du1;
ROS_INFO("当前时刻之后:%.2f",after_now.toSec());
ROS_INFO("当前时刻之前:%.2f",before_now.toSec());

//2.duration 之间相互运算
ros::Duration du3 = du1 + du2;
ros::Duration du4 = du1 - du2;
ROS_INFO("du3 = %.2f",du3.toSec());
ROS_INFO("du4 = %.2f",du4.toSec());
//PS: time 与 time 不可以运算
// ros::Time nn = now + before_now;//异常

运行效果

4.4设置运行频率

ros::Rate rate(1);//指定频率
while (true)
{
    ROS_INFO("-----------code----------");
    rate.sleep();//休眠，休眠时间 = 1 / 频率。
}

4.5定时器

ROS 中内置了专门的定时器，可以实现与 ros::Rate 类似的效果:

ros::NodeHandle nh;//必须创建句柄，否则时间没有初始化，导致后续API调用失败

 // ROS 定时器
 /**
* \brief 创建一个定时器，按照指定频率调用回调函数。
*
* \param period 时间间隔
* \param callback 回调函数
* \param oneshot 如果设置为 true,只执行一次回调函数，设置为 false,就循环执行。
* \param autostart 如果为true，返回已经启动的定时器,设置为 false，需要手动启动。
*/
 //Timer createTimer(Duration period, const TimerCallback& callback, bool oneshot = false,
 //                bool autostart = true) const;

 // ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(0.5),doSomeThing);
 ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(0.5),doSomeThing,true);//只执行一次

 // ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(0.5),doSomeThing,false,false);//需要手动启动
 // timer.start();
 ros::spin(); //必须 spin

定时器的回调函数:

void doSomeThing(const ros::TimerEvent &event){
    ROS_INFO("-------------");
    ROS_INFO("event:%s",std::to_string(event.current_real.toSec()).c_str());
}

运行效果

 5.其他函数

在发布实现时，一般会循环发布消息，循环的判断条件一般由节点状态来控制，C++中可以通过 ros::ok() 来判断节点状态是否正常，而 python 中则通过 rospy.is_shutdown() 来实现判断，导致节点退出的原因主要有如下几种:

• 节点接收到了关闭信息，比如常用的 ctrl + c 快捷键就是关闭节点的信号；
• 同名节点启动，导致现有节点退出；
• 程序中的其他部分调用了节点关闭相关的API(C++中是ros::shutdown()，python中是rospy.signal_shutdown())

另外，日志相关的函数也是极其常用的，在ROS中日志被划分成如下级别:

• DEBUG(调试):只在调试时使用，此类消息不会输出到控制台；
• INFO(信息):标准消息，一般用于说明系统内正在执行的操作；
• WARN(警告):提醒一些异常情况，但程序仍然可以执行；
• ERROR(错误):提示错误信息，此类错误会影响程序运行；
• FATAL(严重错误):此类错误将阻止节点继续运行。

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5.1节点状态判断

/** \brief 检查节点是否已经退出
 *
 *  ros::shutdown() 被调用且执行完毕后，该函数将会返回 false
 *
 * \return true 如果节点还健在, false 如果节点已经火化了。
 */
bool ok();

5.2节点关闭函数

/*
*   关闭节点
*/
void shutdown();

5.3日志函数

使用示例

ROS_DEBUG("hello,DEBUG"); //不会输出
ROS_INFO("hello,INFO"); //默认白色字体
ROS_WARN("Hello,WARN"); //默认黄色字体
ROS_ERROR("hello,ERROR");//默认红色字体
ROS_FATAL("hello,FATAL");//默认红色字体