1.QT刷新ROS地图画面时，地图画面时不时卡住，甚至整个界面挂掉退出
一、问题背景和描述
最近用QT实现一个地图刷新的功能，主要的过程就是通过ros的发布订阅机制来接收cartographer发布的map数据，收到map数据后，利用qt中的绘图相关的类进行实时描绘。功能实现后，测试时发现一下几个问题：1、刷新地图的时候，地图画面出现闪烁的情况。2、地图刷新时，时不时程序直接退出，很不稳定。3、就算程序不退出，当建图区域过大时，会导致，地图刷新画面会卡死不动
二、分析过程
看到上述问题时，首先去看了一下ros系统提供的log，关键log如下：
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 10:59:17,613: process[amcl-8]: cwd will be [/home/cuijidan/.ros]
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 10:59:17,617: process[amcl-8]: started with pid [5776]
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 10:59:17,617: ... successfully launched [amcl-8]
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 10:59:17,617: ... launch_nodes complete
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 10:59:17,617: registrations completed
[roslaunch.parent][INFO] 2020-10-27 10:59:17,617: ... roslaunch parent running, waiting for process exit
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 10:59:17,617: spin
[roslaunch][ERROR] 2020-10-27 10:59:24,319: [ui-5] process has died [pid 5760, exit code -11, cmd /home/cuijidan/pcws/devel_isolated/ui/lib/ui/ui __name:=ui __log:=/home/cuijidan/.ros/log/66d16404-1800-11eb-ab52-1c1bb53579f1/ui-5.log].
log file: /home/cuijidan/.ros/log/66d16404-1800-11eb-ab52-1c1bb53579f1/ui-5*.log
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 10:59:24,319: ProcessMonitor.unregister[ui-5] starting
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 10:59:24,320: ProcessMonitor.unregister[ui-5] complete
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 11:04:18,296: ProcessMonitor.shutdown
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 11:04:18,328: ProcessMonitor._post_run
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 11:04:18,329: ProcessMonitor._post_run : remaining procs are [, , , , , , , ]
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 11:04:18,330: ProcessMonitor exit: killing amcl-8
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 11:04:18,331: [amcl-8] killing on exit
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 11:04:18,332: process[amcl-8]: killing os process with pid[5776] pgid[5776]
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 11:04:18,332: ProcessMonitor exit: killing robot_manager-7
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 11:04:18,333: ProcessMonitor exit: killing stdr_server-6
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 11:04:18,334: [amcl-8] sending SIGINT to pgid [5776]
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 11:04:18,334: [robot_manager-7] killing on exit
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 11:04:18,335: [stdr_server-6] killing on exit
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 11:04:18,335: ProcessMonitor exit: killing base_to_laser-4
[roslaunch.pmon][INFO] 2020-10-27 11:04:18,336: ProcessMonitor exit: killing base_to_gyro-3
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 11:04:18,336: [amcl-8] sent SIGINT to pgid [5776] 看到上面的log后，第一时间去查了下下面log中的exit code -11代表着什么
[roslaunch][ERROR] 2020-10-27 10:59:24,319: [ui-5] process has died [pid 5760, exit code -11, cmd /home/cuijidan/pcws/devel_isolated/ui/lib/ui/ui __name:=ui __log:=/home/cuijidan/.ros/log/66d16404-1800-11eb-ab52-1c1bb53579f1/ui-5.log].
log file: /home/cuijidan/.ros/log/66d16404-1800-11eb-ab52-1c1bb53579f1/ui-5*.log经过网上的查找后发现，有些博客确实说到了这个退出码，但是具体代表什么并没有说明白，只给出了一个环境更换相关解决方案，不适合该问题，同时，也看到了log中出现大量的SIGINT，该信号是Ubuntu下特有的，当按下control c后，当前程序就会收到该信号，可以对该信号进行忽略，但是，问题发生时，并没有按下control c，所以，应该不是该信号直接导致程序退出的。
上述调查无果后，怀疑是访问无效指针的数据导致的程序退出，于是将该进程中，所有无关功能的指针全部注释掉，重新编译，发现还是出现该问题，证明，代码中指针的使用没问题
接着，重新捋了一遍代码，在接收地图的回调函数中添加了很多打印，但是，回调函数完整地执行结束后，程序依然会挂掉，退出码依然是-11。
无奈之下，就把这三次的挂掉时，ros的log都打开，发现log都是一致的，而且还发现，每次程序在挂掉之前，都会调用ros的函数spin，都会出现下面的这个log
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 10:59:17,617: spin但是当时只是注意到了这个现象，并没有怀疑是是spin的问题，因为这毕竟时ros框架自带的函数，如果有问题，是会查到的
于是乎接着测试，这次测试时没有挂掉，程序跑了很长时间，但是时间一长，地图卡主不动了，也不刷新了，看了一下，此时的地图数据
void MainWindow::receivemapcb(const nav_msgs::OccupancyGrid& msg)
{
cout<发现打印出的msg.data.size()竟然有九十多万个，怀疑会不会是数据太多，导致内存不够用，于是，把机器人开着，但是不让机器人移动，此时激光雷达扫描的地图数据不是很大，也就几千个，但是程序还是卡，有时候还会挂掉，所以说明不是地图数据太多的原因
因为ROS自带了一个叫做rviz的显示界面，这个界面也是开源的，很稳定。现在自己的显示程序出了问题，没什么头绪，那么就只能去看看人家rviz是如果做的，于是乎，看了一下rviz的源代码
rviz的地图显示的实现是在map_display.cpp中，里面实现了一个MapDisplay的类，当这个类初始化的时候，会订阅话题，代码如下
void MapDisplay::subscribe()
{
//.......
try
{
if (unreliable_property_->getBool())
{
map_sub_ = update_nh_.subscribe(topic_property_->getTopicStd(), 1, &MapDisplay::incomingMap,
this, ros::TransportHints().unreliable());
}
else
{
map_sub_ = update_nh_.subscribe(topic_property_->getTopicStd(), 1, &MapDisplay::incomingMap,
this, ros::TransportHints().reliable());
}
setStatus(StatusProperty::Ok, "Topic", "OK");
}
catch (ros::Exception& e)
{
setStatus(StatusProperty::Error, "Topic", QString("Error subscribing: ") + e.what());
}
//.......
}那两个subscribe就是用来接受地图数据，并通过MapDisplay::incomingMap来渲染，接着，查看一下MapDisplay::incomingMap的实现
void MapDisplay::incomingMap(const nav_msgs::OccupancyGrid::ConstPtr& msg)
{
current_map_ = *msg;
// updated via signal in case ros spinner is in a different thread
Q_EMIT mapUpdated();
loaded_ = true;
}可以看到，当接收到地图数据后，并没有马上解析地图数据，更新地图画面，而是发了一个信号，与之绑定的槽函数如下
connect(this, SIGNAL(mapUpdated()), this, SLOT(showMap()));可见，更新地图的方法是通过信号槽来完成的，并不使收到地图数据后马上就开始刷新画面，而且，代码里还有一句注释
updated via signal in case ros spinner is in a different thread翻译过来就是通过信号来更新地图数据，防止ros spinner不在主线程里
看到这里，我就在想，程序每次挂的时候，都会打印出
[roslaunch][INFO] 2020-10-27 10:59:17,617: spin会不会真的和这个函数有关？？
没想太多，就按照rviz的写法，把自己刷新地图的功能封装成一个函数，当收到地图数据时，也通过发一个信号来触发槽函数的方式来刷新地图。重新编译后，再次进行测试，见证奇迹的时刻到了。。。，地图不会再卡主，软件也没有再挂掉，测试了10几次后，上述问题也没有再出现，问题解决。
三、解决办法
到这里，解决办法就是：按照rviz的写法，把刷新地图的功能封装成一个函数，当收到地图数据时，也通过发一个信号来触发槽函数的方式来刷新地图
但是，为啥能这种写法能解决这个问题呢？重新又看了一下代码。原来，因为spin是一个死循环，而qt主函数中的exec也是一个死循环，为了使qt的主事件循环不被卡主，将ros::spin放在了分线程中执行
void spinThreadFunction(void)
{
cout<<__func__<但是，这样写，虽然不会导致qt的主事件循环卡主，但是，因为ros::spin();在分线程中执行，订阅话题的回调函数也会和ros::spin在同一个分线程中执行。这是因为ros::spin()内部就是处理订阅者的回调函数的，而原来收到地图数据后，马上渲染地图，这样就把UI的渲染部分挪到了分线程中执行，没有在主线程中，后来，上网上查到，所有的UI渲染部分都要放在主线程中执行，不要在分线程中执行。
而通过信号触发槽函数的方式修改后，只有信号在分线程中触发，而信号槽的连接方式默认是Qt::AutoConnection，所以此时的连接方式自动转化为Qt::QueuedConnection，此时，槽函数所在的线程是主线程，所以，当信号发出后，画面渲染的槽函数就会在主线程中执行，符合UI渲染部分都要放在主线程中执行，不要在分线程中执行。所以，问题就得到了解决。关于信号槽的连接方式见博客https://blog.csdn.net/Master_Cui/article/details/109228521
所以，归根结底，是因为把ros::spin放在了分线程中，导致画面渲染也在分线程中执行，这也就和rviz的注释对上了
updated via signal in case ros spinner is in a different thread
通过这种方式，无论ros spinner在主线程还是分线程，都能正确的将画面渲染部分运行在主线程中