FastDDS-1.开始

news2024/11/17 23:38:26

开始

这一节定义了DDS和RTPS的概念，也提供了一个逐步讲解的教程，这个教程中讲解了如何开发一个简单的FastDDS发布订阅应用程序。



1.1 什么是DDS

DDS是一个以数据为中心的通信一些，主要用在分布式软件的通信领域。它定义了应用程序的通信API和通信语义，这使得数据提供者和数据消费者之间通信成为可能。

因为它是一个DCPS模型，DDS的实现中定义了3个关键的应用实体：发布实体、订阅实体、配置实体（它定义了消息类型、创建带有QoS的发布者和订阅者，用来确保发布者和订阅者之间正确的数据传输）。

DDS使用QoS开定义DDS实体之间的行为特征，QoS是由单个的QoS策略组成的（QoSPolicy类的子类的对象），这些都在Policy一节进行了详细定义。



1.1.1 DCPS的概念模型

在dcps的模型中，为了开发一个通信系统，必须定义4个基本的元素。

  • Publisher. 它是负责创建和配置DataWriter的实体。DataWriter是负责实际发布消息的实体。每个DataWriter都被指定了一个Topic，而消息就是通过这个Topic进行发布的。从Publisher这一节会详细讲解。
  • Subscriber. 它是负责接收自己订阅的topic中的消息的实体。它服务于一个或者多个DataReader对象，DataReader对象是负责为应用程序读取数据的。在Subscriber这一节会详细解释。
  • Topic. 它将发布和订阅连接起来，在一个domain中它是唯一的。通过TopicDescription，可以让发布和订阅的数据统一。在topic一节详细讲解。
  • Domain. 这是把所有的publisher和subscriber连接起来的概念，属于一个或者多个应用程序，这些应用程序在多个topic下交换数据。这些处在一个domain中的应用程序被称为DomainParticipant.Domain是被domainid唯一标识的。DomainParticipant通过定义domainId来指定dds域。两个不同的domainparticipant即时在同一个网络中，也是不知道彼此的。因此，多个通信通道都可以被创建。domainparicipant是其他dcps实体的容器，是publisher、subscriber和topc等实体的创建者，而且在domain中提供管理服务。在domain一节进行详细了解。

这些元素在下图中详细展示：



1.2 什么是RTPS

RTPS协议开发出来是为了支撑DDS应用程序，它是一个发布订阅通信中间件，构建在尽力交付的运输层UDP/IP之上。而且，FastDDS也支持TCP和共享内存（SHM Shared Memory）运输层。

RTPS既可以支持单播通信，也可以支持多播通信。

在RTPS的上层，可以看到有Domain，这个domain是从dds继承而来的，它定义了一个隔离的通信平面。同一时刻多个domain可以独立存在。一个domain中可以包含任意数量的RTPSParticipant，RTPSParticipant是能够发送和接收数据的元素。为此，RTPSParticipant使用它们的Endpoint：

  • RTPSWriter：发送数据的Endpoint。
  • RTPSReader：接收数据的Endpoint。

一个RTPSParticipant可以包含任意多个writer和reader endpoint。

通信围绕topic进行，topic中定义了数据。topc是不属于任何一个具体的participant的。参与者通过RTPSWriter对主题下发布的数据进行更改，并通过RTPSReader接收与其订阅的主题相关的数据。通信单元称为Change，它表示在Topic下写入的数据的更新。RTPSReader/RTPSWriter在其历史记录History中注册这些更改，历史记录是一种数据结构，用作最近更改的缓存。

在eProsima Fast DDS的默认配置中，当您通过RTPSWriter端点发布更改时，会在幕后执行以下步骤：

  • 1.Change将添加到RTPSWriter的历史缓存中
  • 2.RTPSWriter将更改发送给它知道的任何RTPSReader。
  • 3.接收到数据后，RTPSReader将使用新的Change更新其历史缓存。

但是，Fast DDS支持多种配置，允许您更改RTPSWriter/RTPSReader的行为。修改RTPS实体的默认配置意味着RTPSWriter和RTPSReader之间的数据交换流发生了变化。此外，通过选择服务质量（QoS）策略，可以以多种方式影响这些历史缓存的管理方式，但通信循环保持不变。您可以继续阅读RTPS层一节，以了解有关快速DDS中RTPS协议实现的更多信息。



1.3 编写一个简单的C++发布者和订阅者应用程序

本节详细介绍了如何使用C++API一步一步地创建一个简单的FastDDS应用程序，其中包含发布者和订阅者。也可以使用eProsima Fast DDS Gen工具自行生成与本节中实现的示例类似的示例。在构建发布/订阅应用程序中解释了这种额外的方法。

1.3.1 背景

DDS是一种以数据为中心的通信中间件，它实现了DCPS模型。该模型基于发布者的开发，这是一个数据生成元素；以及订户、数据消费元件。这些实体通过主题进行通信，主题是绑定两个DDS实体的元素。发布者在主题下生成信息，订阅者订阅该主题以接收信息。

1.3.2 前提条件

首先，您需要按照安装手册中概述的步骤安装eProsima Fast DDS及其所有依赖项。您还需要完成《安装手册》中概述的安装eProsima Fast DDS Gen工具的步骤。此外，本教程中提供的所有命令都是针对Linux环境的概述。

1.3.3 创建应用程序工作空间

在项目结束时，应用程序工作区将具有以下结构。文件build/DDSHelloWorldPublisher和build/DDSelloWorldSubscriber分别是发布服务器应用程序和订阅服务器应用程序。

.
└── workspace_DDSHelloWorld
    ├── build
    │   ├── CMakeCache.txt
    │   ├── CMakeFiles
    │   ├── cmake_install.cmake
    │   ├── DDSHelloWorldPublisher
    │   ├── DDSHelloWorldSubscriber
    │   └── Makefile
    ├── CMakeLists.txt
    └── src
        ├── HelloWorld.cxx
        ├── HelloWorld.h
        ├── HelloWorld.idl
        ├── HelloWorldPublisher.cpp
        ├── HelloWorldPubSubTypes.cxx
        ├── HelloWorldPubSubTypes.h
        └── HelloWorldSubscriber.cpp

让我们首先创建目录树：

mkdir workspace_DDSHelloWorld && cd workspace_DDSHelloWorld
mkdir src build

1.3.4 导入链接库及其依赖项

DDS应用程序需要Fast DDS和Fast CDR库。根据所遵循的安装过程，在DDS应用程序使用这些库的过程将略有不同。

1.3.4.1 从二进制文件安装和手动安装

如果我们从二进制文件或手动安装完成了安装，那么这些库已经可以从工作区访问。在Linux上，可以分别在用于Fast DDS和Fast CDR的/usr/include/fastrtps/和/usr/include/Fast CDR/目录中找到头文件。两者的编译库都可以在/usr/lib/目录中找到。

1.3.4.2 Colcon安装

从Colcon安装中，有几种方法可以导入库。如果库需要仅用于当前会话，请运行以下命令。

source <path/to/Fast-DDS/workspace>/install/setup.bash

通过将Fast DDS安装目录添加到当前用户运行以下命令的shell配置文件中的$PATH变量，可以从任何会话访问它们。

echo 'source <path/to/Fast-DDS/workspace>/install/setup.bash' >> ~/.bashrc

这将在该用户每次登录后设置环境。

1.3.5 配置CMake工程

我们将使用CMake工具来管理项目的构建。使用首选的文本编辑器，创建一个名为CMakeLists.txt的新文件，然后复制并粘贴以下代码段。将此文件保存在工作区的根目录中。如果您遵循了这些步骤，那么应该是workspace_DDSHelloWorld。

cmake_minimum_required(VERSION 3.12.4)

if(NOT CMAKE_VERSION VERSION_LESS 3.0)
    cmake_policy(SET CMP0048 NEW)
endif()

project(DDSHelloWorld)

# Find requirements
if(NOT fastcdr_FOUND)
    find_package(fastcdr REQUIRED)
endif()

if(NOT fastrtps_FOUND)
    find_package(fastrtps REQUIRED)
endif()

# Set C++11
include(CheckCXXCompilerFlag)
if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_COMPILER_IS_CLANG OR
        CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
    check_cxx_compiler_flag(-std=c++11 SUPPORTS_CXX11)
    if(SUPPORTS_CXX11)
        add_compile_options(-std=c++11)
    else()
        message(FATAL_ERROR "Compiler doesn't support C++11")
    endif()
endif()

在每一节中，我们将完善此文件以包括特定生成的文件。

1.3.6. 构建topc数据类型

eProsima Fast DDS Gen是一个Java应用程序，它使用接口描述语言（IDL）文件中定义的数据类型生成源代码。此应用程序可以执行两种不同的操作：

  • 1 为自定义topic生成C++定义。
  • 2 生成使用topic数据的函数示例。

在本教程中将遵循前者。要查看后者的应用示例，可以查看另一个示例。有关详细信息，请参见简介。对于这个项目，我们将使用Fast DDS Gen应用程序来定义发布者发送和订阅者接收的消息的数据类型。

在工作区目录中，执行以下命令：

cd src && touch HelloWorld.idl

这将在src目录中创建HelloWorld.idl文件。在文本编辑器中打开文件，复制并粘贴以下代码段。

struct HelloWorld
{
    unsigned long index;
    string message;
};

通过这样做，我们定义了HelloWorld数据类型，它有两个元素：uint32_t类型的索引和std:：string类型的消息。剩下的就是生成在C++11中实现这种数据类型的源代码。为此，从src目录运行以下命令。

<path/to/Fast DDS-Gen>/scripts/fastddsgen HelloWorld.idl

这必须已生成以下文件：

  • HelloWorld.cxx: HelloWorld 类型定义.

  • HelloWorld.h: HelloWorld.cxx的头文件.

  • HelloWorldPubSubTypes.cxx: HelloWorld类型的序列化和反序列化代码.

  • HelloWorldPubSubTypes.h: HelloWorldPubSubTypes.cxx的头文件.

1.3.6.1 CMakeLists.txt

在前面创建的CMakeList.txt文件末尾包含以下代码段。这包括我们刚刚创建的文件。

message(STATUS "Configuring HelloWorld publisher/subscriber example...")
file(GLOB DDS_HELLOWORLD_SOURCES_CXX "src/*.cxx")

1.3.7 编写Fast DDS发布者

从工作区的src目录中，运行以下命令下载HelloWorldPublisher.cpp文件。

wget -O HelloWorldPublisher.cpp https://raw.githubusercontent.com/eProsima/Fast-RTPS-docs/master/code/Examples/C++/DDSHelloWorld/src/HelloWorldPublisher.cpp

这是发布者应用程序的C++源代码。它将在主题HelloWorldTopic下发送10个消息。

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// Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
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// Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
// distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
// WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
// See the License for the specific language governing permissions and
// limitations under the License.

/**
 * @file HelloWorldPublisher.cpp
 *
 */

#include "HelloWorldPubSubTypes.h"

#include <fastdds/dds/domain/DomainParticipantFactory.hpp>
#include <fastdds/dds/domain/DomainParticipant.hpp>
#include <fastdds/dds/topic/TypeSupport.hpp>
#include <fastdds/dds/publisher/Publisher.hpp>
#include <fastdds/dds/publisher/DataWriter.hpp>
#include <fastdds/dds/publisher/DataWriterListener.hpp>

using namespace eprosima::fastdds::dds;

class HelloWorldPublisher
{
private:

    HelloWorld hello_;

    DomainParticipant* participant_;

    Publisher* publisher_;

    Topic* topic_;

    DataWriter* writer_;

    TypeSupport type_;

    class PubListener : public DataWriterListener
    {
    public:

        PubListener()
            : matched_(0)
        {
        }

         ~PubListener() override
         {
         }
 
         void on_publication_matched(
                 DataWriter*,
                 const PublicationMatchedStatus& info) override
         {
             if (info.current_count_change == 1)
             {
                 matched_ = info.total_count;
                 std::cout << "Publisher matched." << std::endl;
             }
             else if (info.current_count_change == -1)
             {
                 matched_ = info.total_count;
                 std::cout << "Publisher unmatched." << std::endl;
             }
             else
             {
                 std::cout << info.current_count_change
                         << " is not a valid value for PublicationMatchedStatus current count change." << std::endl;
             }
         }
 
         std::atomic_int matched_;
 
     } listener_;
 
 public:
 
     HelloWorldPublisher()
         : participant_(nullptr)
         , publisher_(nullptr)
         , topic_(nullptr)
         , writer_(nullptr)
         , type_(new HelloWorldPubSubType())
     {
     }
 
     virtual ~HelloWorldPublisher()
     {
         if (writer_ != nullptr)
         {
            publisher_->delete_datawriter(writer_);
        }
        if (publisher_ != nullptr)
        {
            participant_->delete_publisher(publisher_);
        }
        if (topic_ != nullptr)
        {
            participant_->delete_topic(topic_);
        }
        DomainParticipantFactory::get_instance()->delete_participant(participant_);
    }

    //!Initialize the publisher
    bool init()
    {
        hello_.index(0);
        hello_.message("HelloWorld");

        DomainParticipantQos participantQos;
        participantQos.name("Participant_publisher");
        participant_ = DomainParticipantFactory::get_instance()->create_participant(0, participantQos);

        if (participant_ == nullptr)
        {
            return false;
        }

        // Register the Type
        type_.register_type(participant_);

        // Create the publications Topic
        topic_ = participant_->create_topic("HelloWorldTopic", "HelloWorld", TOPIC_QOS_DEFAULT);

        if (topic_ == nullptr)
        {
            return false;
        }

        // Create the Publisher
        publisher_ = participant_->create_publisher(PUBLISHER_QOS_DEFAULT, nullptr);

        if (publisher_ == nullptr)
        {
            return false;
        }

        // Create the DataWriter
        writer_ = publisher_->create_datawriter(topic_, DATAWRITER_QOS_DEFAULT, &listener_);

        if (writer_ == nullptr)
        {
            return false;
        }
        return true;
    }
 
     //!Send a publication
     bool publish()
     {
         if (listener_.matched_ > 0)
         {
             hello_.index(hello_.index() + 1);
             writer_->write(&hello_);
             return true;
         }
         return false;
     }
 
     //!Run the Publisher
     void run(
             uint32_t samples)
     {
         uint32_t samples_sent = 0;
         while (samples_sent < samples)
         {
             if (publish())
             {
                 samples_sent++;
                 std::cout << "Message: " << hello_.message() << " with index: " << hello_.index()
                             << " SENT" << std::endl;
             }
             std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds( 0));
         }
     }
 };
 
 int main(
         int argc,
         char** argv)
 {
     std::cout << "Starting publisher." << std::endl;
     int samples = 10;
 
     HelloWorldPublisher* mypub = new HelloWorldPublisher();
     if(mypub->init())
     {
         mypub->run(static_cast<uint32_t>(samples));
     }
 
     delete mypub;
     return 0;
 }

1.3.7.1 检查呆马

在文件的开头，我们有一个Doxygen风格的注释块，带有@file字段，告诉文件的名称。

/**
 * @file HelloWorldPublisher.cpp
 *
 */

下面是C++头文件的内容。第一个文件包括HelloWorldPubSubTypes.h文件，其中包含我们在上一节中定义的数据类型的序列化和反序列化函数。

#include "HelloWorldPubSubTypes.h"

下一块包含允许使用Fast DDS API的C++头文件。

  • DomainParticipantFactory. 允许创建和销毁DomainParticipant对象。

  • DomainParticipant. 充当所有其他实体对象的容器，以及发布服务器、订阅服务器和主题对象的工厂。

  • TypeSupport. 为参与者提供序列化、反序列化和获取特定数据类型的密钥的函数。

  • Publisher. 这是负责创建DataWriter的对象。

  • DataWriter. 允许应用程序设置要在给定主题下发布的数据的值。

  • DataWriterListener. 允许重新定义DataWriterListener的函数。

#include <fastdds/dds/domain/DomainParticipantFactory.hpp>
#include <fastdds/dds/domain/DomainParticipant.hpp>
#include <fastdds/dds/topic/TypeSupport.hpp>
#include <fastdds/dds/publisher/Publisher.hpp>
#include <fastdds/dds/publisher/DataWriter.hpp>
#include <fastdds/dds/publisher/DataWriterListener.hpp>

接下来，我们定义包含eProsima Fast DDS类和函数的命名空间，这些类和函数将在我们的应用程序中使用。

using namespace eprosima::fastdds::dds;

下一行创建实现发布者的HelloWorldPublisher类。

class HelloWorldPublisher

继续看类的私有数据成员，hello_数据成员被定义为HelloWorld类的一个对象，该对象定义了我们使用IDL文件创建的数据类型。接下来，定义与participant、publisher、topic、DataWriter和data type相对应的私有数据成员。TypeSupport类的type_对象是将用于在DomainParticipant中注册主题数据类型的对象。

private:

    HelloWorld hello_;

    DomainParticipant* participant_;

    Publisher* publisher_;

    Topic* topic_;

    DataWriter* writer_;

    TypeSupport type_;

然后，通过从DataWriterListener类继承来定义PubListener类。此类重写默认的DataWriter侦听器回调，该回调允许在发生事件时执行例程。重写的回调on_publication_matched（）允许在检测到新的DataReader时定义一系列操作。info.current_count_change（）检测与DataWriter匹配的DataReader的这些更改。这是MatchedStatus结构中的一个成员，允许跟踪订阅状态的更改。最后，类的listener_对象被定义为PubListener的实例。

class PubListener : public DataWriterListener
{
public:

    PubListener()
        : matched_(0)
    {
    }

    ~PubListener() override
    {
    }

    void on_publication_matched(
            DataWriter*,
            const PublicationMatchedStatus& info) override
    {
        if (info.current_count_change == 1)
        {
            matched_ = info.total_count;
            std::cout << "Publisher matched." << std::endl;
        }
        else if (info.current_count_change == -1)
        {
            matched_ = info.total_count;
            std::cout << "Publisher unmatched." << std::endl;
        }
        else
        {
            std::cout << info.current_count_change
                    << " is not a valid value for PublicationMatchedStatus current count change." << std::endl;
        }
    }

    std::atomic_int matched_;

} listener_;

HelloWorldPublisher类的公共构造函数和析构函数定义如下。构造函数将类的私有数据成员初始化为nullptr，TypeSupport对象除外，该对象被初始化为HelloWorldPubSubType类的实例。类析构函数删除这些数据成员，从而清理系统内存。

HelloWorldPublisher()
    : participant_(nullptr)
    , publisher_(nullptr)
    , topic_(nullptr)
    , writer_(nullptr)
    , type_(new HelloWorldPubSubType())
{
}

virtual ~HelloWorldPublisher()
{
    if (writer_ != nullptr)
    {
        publisher_->delete_datawriter(writer_);
    }
    if (publisher_ != nullptr)
    {
        participant_->delete_publisher(publisher_);
    }
    if (topic_ != nullptr)
    {
        participant_->delete_topic(topic_);
    }
    DomainParticipantFactory::get_instance()->delete_participant(participant_);
}

继续HelloWorldPublisher类的公共成员函数，下一段代码定义了公共发布者的初始化成员函数。此函数执行几个操作：

  1. 初始化HelloWorld类型hello_ 结构成员的内容。
  2. 通过DomainParticipant的QoS为参与者分配名称。
  3. 使用DomainParticipantFactory创建参与者。
  4. 注册IDL中定义的数据类型。
  5. 为发布者创建topic.
  6. 创建publisher。
  7. 使用先前创建的侦听器创建DataWriter。

如您所见，除了参与者的名称之外，所有实体的QoS配置都是默认配置（participant_QoS_default、PUBLISHER_QoS_DEF、TOPIC_QoS_AULT、DATAWRITER_QoS_DEFULT）。可以在DDS标准中检查每个DDS实体的QoS默认值。

//!Initialize the publisher
bool init()
{
    hello_.index(0);
    hello_.message("HelloWorld");

    DomainParticipantQos participantQos;
    participantQos.name("Participant_publisher");
    participant_ = DomainParticipantFactory::get_instance()->create_participant(0, participantQos);

    if (participant_ == nullptr)
    {
        return false;
    }

    // Register the Type
    type_.register_type(participant_);

    // Create the publications Topic
    topic_ = participant_->create_topic("HelloWorldTopic", "HelloWorld", TOPIC_QOS_DEFAULT);

    if (topic_ == nullptr)
    {
        return false;
    }

    // Create the Publisher
    publisher_ = participant_->create_publisher(PUBLISHER_QOS_DEFAULT, nullptr);

    if (publisher_ == nullptr)
    {
        return false;
    }

    // Create the DataWriter
    writer_ = publisher_->create_datawriter(topic_, DATAWRITER_QOS_DEFAULT, &listener_);

    if (writer_ == nullptr)
    {
        return false;
    }
    return true;
}

为了发布，实现了公共成员函数publish（）。在DataWriter的侦听器回调中，数据成员matched_将更新， 该回调表示DataWriter已与侦听发布主题的DataReader匹配。 它包含发现的DataReader的数量。因此，当发现第一个DataReader时，应用程序开始发布。这只是DataWriter对象对更改的写入。

//!Send a publication
bool publish()
{
    if (listener_.matched_ > 0)
    {
        hello_.index(hello_.index() + 1);
        writer_->write(&hello_);
        return true;
    }
    return false;
}

公共运行函数执行发布给定次数的操作，在发布之间等待1秒.

//!Run the Publisher
void run(
        uint32_t samples)
{
    uint32_t samples_sent = 0;
    while (samples_sent < samples)
    {
        if (publish())
        {
            samples_sent++;
            std::cout << "Message: " << hello_.message() << " with index: " << hello_.index()
                        << " SENT" << std::endl;
        }
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
    }
}

最后，HelloWorldPublisher被初始化并在main中运行。

int main(int argc, char** argv)
{
    std::cout << "Starting publisher." << std::endl;
    int samples = 10;

    HelloWorldPublisher* mypub = new HelloWorldPublisher();
    if(mypub->init())
    {
        mypub->run(static_cast<uint32_t>(samples));
    }

    delete mypub;
    return 0;
}

1.3.7.2 CMakeLists.txt

在前面创建的CMakeList.txt文件的末尾包含以下代码段。这将添加构建可执行文件所需的所有源文件，并将可执行文件和库链接在一起。

add_executable(DDSHelloWorldPublisher src/HelloWorldPublisher.cpp ${DDS_HELLOWORLD_SOURCES_CXX})
target_link_libraries(DDSHelloWorldPublisher fastrtps fastcdr)

此时，项目已准备好构建、编译和运行发布者应用程序。在工作区的构建目录中，运行以下命令。

cmake ..
cmake --build .
./DDSHelloWorldPublisher

1.3.8 编写FastDDS订阅者

在工作区的src目录中，执行以下命令以下载HelloWorldSubscriber.cpp文件。

wget -O HelloWorldSubscriber.cpp https://raw.githubusercontent.com/eProsima/Fast-RTPS-docs/master/code/Examples/C++/DDSHelloWorld/src/HelloWorldSubscriber.cpp

这是订阅者应用程序的C++源代码。应用程序运行订阅者，直到收到主题HelloWorldTopic下的10个样本。此时，用户停止。

 // Copyright 16 Proyectos y Sistemas de Mantenimiento SL (eProsima).
 //
 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 // you may not use this file except in compliance with the License.
 // You may obtain a copy of the License at
 //
 //     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 //
 // Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 // distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 // WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 // See the License for the specific language governing permissions and
 // limitations under the License.
 
 /**
  * @file HelloWorldSubscriber.cpp
  *
  */
 
 #include "HelloWorldPubSubTypes.h"
 
 #include <fastdds/dds/domain/DomainParticipantFactory.hpp>
 #include <fastdds/dds/domain/DomainParticipant.hpp>
 #include <fastdds/dds/topic/TypeSupport.hpp>
 #include <fastdds/dds/subscriber/Subscriber.hpp>
 #include <fastdds/dds/subscriber/DataReader.hpp>
 #include <fastdds/dds/subscriber/DataReaderListener.hpp>
 #include <fastdds/dds/subscriber/qos/DataReaderQos.hpp>
 #include <fastdds/dds/subscriber/SampleInfo.hpp>
 
 using namespace eprosima::fastdds::dds;
 
 class HelloWorldSubscriber
 {
 private:
 
     DomainParticipant* participant_;
 
     Subscriber* subscriber_;
 
     DataReader* reader_;
 
     Topic* topic_;
 
     TypeSupport type_;
 
     class SubListener : public DataReaderListener
     {
     public:
 
         SubListener()
             : samples_(0)
         {
         }
 
         ~SubListener() override
         {
         }
 
         void on_subscription_matched(
                 DataReader*,
                 const SubscriptionMatchedStatus& info) override
         {
             if (info.current_count_change == 1)
             {
                 std::cout << "Subscriber matched." << std::endl;
             }
             else if (info.current_count_change == -1)
             {
                 std::cout << "Subscriber unmatched." << std::endl;
             }
             else
             {
                 std::cout << info.current_count_change
                         << " is not a valid value for SubscriptionMatchedStatus current count change" << std::endl;
             }
         }
 
         void on_data_available(
                 DataReader* reader) override
         {
             SampleInfo info;
             if (reader->take_next_sample(&hello_, &info) == ReturnCode_t::RETCODE_OK)
             {
                 if (info.valid_data)
                 {
                     samples_++;
                     std::cout << "Message: " << hello_.message() << " with index: " << hello_.index()
                                 << " RECEIVED." << std::endl;
                 }
             }
         }
 
         HelloWorld hello_;
 
         std::atomic_int samples_;
 
     } listener_;
 
 public:
 
     HelloWorldSubscriber()
         : participant_(nullptr)
         , subscriber_(nullptr)
         , topic_(nullptr)
         , reader_(nullptr)
         , type_(new HelloWorldPubSubType())
     {
     }
 
     virtual ~HelloWorldSubscriber()
     {
         if (reader_ != nullptr)
         {
             subscriber_->delete_datareader(reader_);
         }
         if (topic_ != nullptr)
         {
             participant_->delete_topic(topic_);
         }
         if (subscriber_ != nullptr)
         {
             participant_->delete_subscriber(subscriber_);
         }
         DomainParticipantFactory::get_instance()->delete_participant(participant_);
     }
 
     //!Initialize the subscriber
     bool init()
     {
         DomainParticipantQos participantQos;
         participantQos.name("Participant_subscriber");
         participant_ = DomainParticipantFactory::get_instance()->create_participant(0, participantQos);
 
         if (participant_ == nullptr)
         {
             return false;
         }
 
         // Register the Type
         type_.register_type(participant_);
 
         // Create the subscriptions Topic
         topic_ = participant_->create_topic("HelloWorldTopic", "HelloWorld", TOPIC_QOS_DEFAULT);
 
         if (topic_ == nullptr)
         {
             return false;
         }
 
         // Create the Subscriber
         subscriber_ = participant_->create_subscriber(SUBSCRIBER_QOS_DEFAULT, nullptr);
 
         if (subscriber_ == nullptr)
         {
             return false;
         }
 
         // Create the DataReader
         reader_ = subscriber_->create_datareader(topic_, DATAREADER_QOS_DEFAULT, &listener_);
 
         if (reader_ == nullptr)
         {
             return false;
         }
 
         return true;
     }
 
     //!Run the Subscriber
     void run(
         uint32_t samples)
     {
         while(listener_.samples_ < samples)
         {
             std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds( ));
         }
     }
 };
 
 int main(
         int argc,
         char** argv)
 {
     std::cout << "Starting subscriber." << std::endl;
     int samples = ;
 
     HelloWorldSubscriber* mysub = new HelloWorldSubscriber();
     if(mysub->init())
     {
         mysub->run(static_cast<uint32_t>(samples));
     }
 
     delete mysub;
     return 0;
 }

1.3.8.1 检查代码

由于发布者和订阅者应用程序的源代码基本相同，本文档将重点介绍它们之间的主要区别，省略已经解释过的部分代码。遵循与发布者说明中相同的结构，第一步是包含C++头文件。在这些文件中，包含发布者类的文件由订阅者类替换，数据写入器类由数据读取器类替换。

  • Subscriber. 它是负责创建和配置DataReader的对象。

  • DataReader. 它是负责实际接收数据的对象。它在应用程序中注册主题（TopicDescription），该主题标识要读取的数据并访问订户接收的数据。

  • DataReaderListener. 这是分配给数据读取器的侦听器。

  • DataReaderQoS. 定义DataReader的QoS的结构。

  • SampleInfo. “读取”或“获取”每个样本所附带的信息DataReader的QoS。

#include <fastdds/dds/domain/DomainParticipantFactory.hpp>
#include <fastdds/dds/subscriber/SampleInfo.hpp>

下一行定义实现订阅者的HelloWorldSubscriber类。

class HelloWorldSubscriber

从类的私有数据成员开始，值得一提的是数据读取器侦听器的实现。类的私有数据成员将是参与者、订阅者、主题、数据读取器和数据类型。与数据编写器一样，侦听器实现了在事件发生时要执行的回调。SubListener的第一个重写回调是on_subscription_matched（），它是DataWriter的on_spublication_matched）回调的模拟。

void on_subscription_matched(
        DataReader*,
        const SubscriptionMatchedStatus& info) override
{
    if (info.current_count_change == 1)
    {
        std::cout << "Subscriber matched." << std::endl;
    }
    else if (info.current_count_change == -1)
    {
        std::cout << "Subscriber unmatched." << std::endl;
    }
    else
    {
        std::cout << info.current_count_change
                << " is not a valid value for SubscriptionMatchedStatus current count change" << std::endl;
    }
}

第二个重写回调是on_data_available（）。在这种情况下，获取并处理数据读取器可以访问的下一个接收样本以显示其内容。这里定义了SampleInfo类的对象，该对象确定是否已经读取或获取了样本。每次读取样本时，接收的样本计数器都会增加。

void on_data_available(
        DataReader* reader) override
{
    SampleInfo info;
    if (reader->take_next_sample(&hello_, &info) == ReturnCode_t::RETCODE_OK)
    {
        if (info.valid_data)
        {
            samples_++;
            std::cout << "Message: " << hello_.message() << " with index: " << hello_.index()
                        << " RECEIVED." << std::endl;
        }
    }
}

类的公共构造函数和析构函数定义如下。

HelloWorldSubscriber()
    : participant_(nullptr)
    , subscriber_(nullptr)
    , topic_(nullptr)
    , reader_(nullptr)
    , type_(new HelloWorldPubSubType())
{
}

virtual ~HelloWorldSubscriber()
{
    if (reader_ != nullptr)
    {
        subscriber_->delete_datareader(reader_);
    }
    if (topic_ != nullptr)
    {
        participant_->delete_topic(topic_);
    }
    if (subscriber_ != nullptr)
    {
        participant_->delete_subscriber(subscriber_);
    }
    DomainParticipantFactory::get_instance()->delete_participant(participant_);
}

接下来是订阅者初始化公共成员函数。这与为HelloWorldPublisher定义的初始化公共成员函数相同。除参与者名称外，所有实体的QoS配置均为默认QoS（participant_QoS_default、SUBSCRIBER_QoS_DEAULT、TOPIC_QoS_DEF、DATAREADER_QoS-default）。可以在DDS标准中检查每个DDS实体的QoS默认值。

//!Initialize the subscriber
bool init()
{
    DomainParticipantQos participantQos;
    participantQos.name("Participant_subscriber");
    participant_ = DomainParticipantFactory::get_instance()->create_participant(0, participantQos);

    if (participant_ == nullptr)
    {
        return false;
    }

    // Register the Type
    type_.register_type(participant_);

    // Create the subscriptions Topic
    topic_ = participant_->create_topic("HelloWorldTopic", "HelloWorld", TOPIC_QOS_DEFAULT);

    if (topic_ == nullptr)
    {
        return false;
    }

    // Create the Subscriber
    subscriber_ = participant_->create_subscriber(SUBSCRIBER_QOS_DEFAULT, nullptr);

    if (subscriber_ == nullptr)
    {
        return false;
    }

    // Create the DataReader
    reader_ = subscriber_->create_datareader(topic_, DATAREADER_QOS_DEFAULT, &listener_);

    if (reader_ == nullptr)
    {
        return false;
    }

    return true;
}

公共成员函数run（）确保订阅者在收到所有样本之前一直运行。此成员函数实现了用户的主动等待，并具有100ms的睡眠间隔以减轻CPU负担。

//!Run the Subscriber
void run(
    uint32_t samples)
{
    while(listener_.samples_ < samples)
    {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
    }
}

最后，实现订阅者的参与者被初始化并在main中运行。

int main(
        int argc,
        char** argv)
{
    std::cout << "Starting subscriber." << std::endl;
    int samples = 10;

    HelloWorldSubscriber* mysub = new HelloWorldSubscriber();
    if(mysub->init())
    {
        mysub->run(static_cast<uint32_t>(samples));
    }

    delete mysub;
    return 0;
}

1.3.8.2 CMakeLists.txt

在前面创建的CMakeList.txt文件的末尾包含以下代码段。这将添加构建可执行文件所需的所有源文件，并将可执行文件和库链接在一起。

add_executable(DDSHelloWorldSubscriber src/HelloWorldSubscriber.cpp ${DDS_HELLOWORLD_SOURCES_CXX})
target_link_libraries(DDSHelloWorldSubscriber fastrtps fastcdr)

此时，项目已准备好构建、编译和运行订户应用程序。在工作区的构建目录中，运行以下命令。

cmake ..
cmake --build .
./DDSHelloWorldSubscriber

1.3.9 将所有内容放在一起

最后，从构建目录中，从两个终端运行发布者和订阅者应用程序。

./DDSHelloWorldPublisher
./DDSHelloWorldSubscriber

1.3.10 总结

在本教程中，您构建了一个发布者和订阅者DDS应用程序。您还学习了如何为源代码编译构建CMake文件，以及如何在项目中包含和使用Fast DDS和Fast CDR库。

1.3.11 下一步

在eProsima Fast DDS Github存储库中，您可以找到更多复杂的示例，这些示例可以为多种用例和场景实现DDS通信。你可以在这里找到它们。

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