关于ROS基础的一些回答

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问：如何根据功能包自动查找更新下载依赖？

# 进入工作空间
cd <工作空间>
# 在src目录外面执行以下命令
rosdep install --from-paths src -i -y

问：ros::init( )有什么用？

ros::init()函数是ros程序调用的第一个函数，/* 用于初始化ros节点 */。它有三个重载，一般使用的长这样：

ros::init(argc, argv, "abc_node");/*此处是省略了第四个参数，一般用的时
我们大部分情况下也会省略第四个参数*/

ros::init()函数的声明如下（ros::init()函数的声明源码在./src/ros_comm/roscpp/include/ros/init.h文件中）：

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

ros::init()函数的定义如下（ros::init()函数的定义源码在./src/ros_comm/roscpp/src/libros/init.cpp文件中，此处只是三个重载中最常用的一个）：

void init(int& argc, char** argv, const std::string& name, uint32_t options)
 {
   M_string remappings;
  
   int full_argc = argc;
   // now, move the remapping argv's to the end, and decrement argc as needed
   for (int i = 0; i < argc; )
   {
     std::string arg = argv[i];
     size_t pos = arg.find(":=");
     if (pos != std::string::npos)
     {
       std::string local_name = arg.substr(0, pos);
       std::string external_name = arg.substr(pos + 2);
  
       ROSCPP_LOG_DEBUG("remap: %s => %s", local_name.c_str(), external_name.c_str());
       remappings[local_name] = external_name;
  
       // shuffle everybody down and stuff this guy at the end of argv
       char *tmp = argv[i];
       for (int j = i; j < full_argc - 1; j++)
         argv[j] = argv[j+1];
       argv[argc-1] = tmp;
       argc--;
     }
     else
     {
       i++; // move on, since we didn't shuffle anybody here to replace it
     }
   }
  
   init(remappings, name, options);
 }

ros::init()的参数分别是：

• argc：remapping参数的个数
• argv：remapping参数的列表
• name：节点名，必须是一个基本名称，不能包含命名空间
• options：[可选]用于启动节点的选项（ros::init_options中的一组位标志）

调用ros::init()函数后，它会调用五个函数：

• network::init(remappings);
• master::init(remappings);
• this_node::init(name, remappings, options);
• file_log::init(remappings);
• param::init(remappings);

参考：https://blog.youkuaiyun.com/qq_42495740/article/details/117657794

问：ros::NodeHandle 句柄有什么用？

1、句柄可以让你通过构造函数指定命名空间

ros::NodeHandle nh("my_namespace");
这使得使用该句柄的任何相对名字都是相对<node_namespace>/my_namespace，而不是只相对<node_namespace>

你也可以指定一个父句柄和追加的命名空间
 
ros::NodeHandle nh1("ns1");
 
ros::NodeHandle nh2(nh1,"ns2");
这将把nh2放入到<node_namespace>/ns1/ns2命名空间

2、也可以指定全局名字，使用“/”（全局命名空间）

ros::NodeHandle nh("/my_global_namespace");
这种做法并不推荐，因为这样会使得节点无法被放入别的命名空间。只是有时在代码中使用全局名字有用。

3、私有名字，使用“～”（私有命名空间）

使用私有名字比直接调用有私有名的句柄方法更有技巧，你可以在一个私有命名空间中直接创建一个新的句柄。
 

ros::NodeHandle nh("~my_private_namespace");
 
ros::Subscriber sub = nh.subscribe("my_private_topic",....);

以上例子会订阅<node_name>/my_private_namespace/my_private_topic

注意：理解的重点上文中标注的部分，node_namespace和node_name是两回事！

node_name = node_namespace + nodename

问：nh.advertise是干什么的？

这是ROS官网给出的关于advertise的相关描述：
https://docs.ros.org/en/api/roscpp/html/classros_1_1NodeHandle.html#a6b655c04f32c4c967d49799ff9312ac6

Publisher ros::NodeHandle::advertise(	const 		std::string & 	topic,
										uint32_t 	queue_size,
										bool 		latch = false 
)		

1. 此调用用于连接到主节点，以公开节点将发布有关给定主题的消息。
2. 此方法返回一个发布服务器，该发布服务器允许您发布有关此主题的消息

问：nh.spinOnce( )和nh.spin( )是干什么的？

1、nh.spinOnce( )
这句话的意思是监听反馈函数（callback）。只能监听反馈，不能循环。所以当你需要监听一下的时候，就调用一下这个函数。
这个函数比较灵活，尤其是我想控制接收速度的时候。配合ros::ok()效果极佳

2、nh.spin( )
这句话的意思是循环且监听反馈函数（callback）。循环就是指程序运行到这里，就会一直在这里循环了。监听反馈函数的意思是，如果这个节点有callback函数，那写一句ros::spin()在这里，就可以在有对应消息到来的时候，运行callback函数里面的内容。
就目前而言，以我愚见，我觉得写这句话适用于写在程序的末尾（因为写在这句话后面的代码不会被执行），适用于订阅节点，且订阅速度没有限制的情况。

扩充：
ROS的主循环中需要不断调用ros::spin()或ros::spinOnce()，两者区别在于前者调用后不会再返回，而后者在调用后还可以继续执行之后的程序。

在使用ros::spin()的情况下，一般来说在初始化时已经设置好所有消息的回调，并且不需要其他背景程序运行。这样一来，每次消息到达时会执行用户的回调函数进行操作，相当于程序是消息事件驱动的；而在使用ros::spinOnce()的情况下，一般来说仅仅使用回调不足以完成任务，还需要其他辅助程序的执行：比如定时任务、数据处理、用户界面等。

关于消息接收回调机制在ROS官网上略有说明 (callbacks and spinning)。总体来说其原理是这样的：除了用户的主程序以外，ROS的socket连接控制进程会在后台接收订阅的消息，所有接收到的消息并不是立即处理，而是等到spin()或者spinOnce()执行时才集中处理。所以为了保证消息可以正常接收，需要尤其注意spinOnce()函数的使用 (对于spin()来说则不涉及太多的人为因素)。

I. 对于速度较快的消息，需要注意合理控制消息队列及spinOnce()的时间。例如，如果消息到达的频率是100Hz，而spinOnce()的执行频率是10Hz，那么就要至少保证消息队列中预留的大小大于10。

II. 如果对于用户自己的周期性任务，最好和spinOnce()并列调用。即使该任务是周期性的对于数据进行处理，例如对接收到的IMU数据进行Kalman滤波，也不建议直接放在回调函数中：因为存在通信接收的不确定性，不能保证该回调执行在时间上的稳定性。

III. 最后说明一下将ROS集成到其他程序架构时的情况。有些图形处理程序会将main()包裹起来，此时就需要找到一个合理的位置调用ros::spinOnce()。比如对于OpenGL来说，其中有一个方法就是采用设置定时器定时调用的方法：

// 示例代码
void timerCb(int value) {
  ros::spinOnce();
}
glutTimerFunc(10, timerCb, 0);
glutMainLoop(); // Never returns

消息到来并不会立即执行消息处理回调函数，而是在调用ros::spin()之后，才进行消息处理的轮转,消息回调函数统一处理订阅话题的消息。

roscpp不会在你的应用中明确一个线程模型：也就是说即使roscpp会在幕后使用多线程管理网络链接，调度等，但它不会将自己的线程暴露在你的应用中。

roscpp允许你的回调函数被任意多线程调用，如果你愿意。

最后的结果可能是你的回调函数将没有机会被调用，最常用的方法是使用ros::spin()调用。

注意：回调函数的排队和轮转，不会对内部的网路通信造成影响，它们仅仅会影响到用户的回调函数何时发生。它们会影响到订阅者队列。因为处理你回调函数的速度,你消息到来的速度，将会决定以前的消息会不会被丢弃。

参考：https://www.cnblogs.com/long5683/p/10003137.html

问：ros::Rate( )是干什么的？

它的功能就是先设定一个频率，然后通过睡眠度过一个循环中剩下的时间，来达到该设定频率。如果能够达到该设定频率则返回true，不能则返回false。

计时的起点是上一次睡眠的时间、构造函数被调用、或者调用void ros::Rate::reset()函数重置时间。