代码收藏家技术教程 2025-01-09

【ROS2】ROS2 C++版本与 Python版本比较

ROS 系列学习教程(总目录)
ROS2 系列学习教程(总目录)

一、功能包的构建方式

C++：

构建系统：通常使用 CMake 或 ament_cmake 作为构建系统。

构建文件：需要编写 CMakeLists.txt 文件来描述如何构建C++代码。

构建命令：使用 colcon build 命令进行构建，可以指定构建类型（如Release或Debug）和选择构建哪些包。

Python：

构建系统：使用 ament_python 作为构建系统。

构建文件：需要编写 setup.py 文件来描述如何构建Python包。

构建命令：同样使用 colcon build 命令进行构建。

二、功能包组织结构

C++包：

描述构建与安装方式的文件（CMakeLists.txt）。

元信息文件（package.xml）。

公共头文件目录（include）。

源代码目录（src）。

测试目录（test，可选）

Python包：

描述构建与安装方式的文件（setup.py）。

元信息文件（package.xml）

源代码目录。

包的配置文件（setup.cfg，可选）

资源文件目录（resource，可选，用于存放特定资源）

测试目录（test，可选）

三、代码编写

C++：

节点创建：通常通过继承rclcpp::Node类的方式来创建节点对象，这有助于在一个进程内组织多个节点，提高节点间的通信效率。

代码组织：C++代码通常按照类的方式进行组织，注重代码的结构和封装。

编译要求：C++代码需要编译成可执行文件才能运行。

Python：

节点创建：虽然也可以通过实例化rclcpp.Node类的方式来创建节点对象，但更推荐的做法是定义一个Python类并继承rclcpp.Node类。

代码组织：Python代码注重简洁和易读性，通常使用函数和类来组织代码。

解释执行：Python代码是解释执行的，不需要编译成可执行文件。

四、性能与效率

C++提供了高性能和低层级控制，适合编写复杂的算法和底层系统。而Python则以其简洁和易读性著称，但在性能上可能不如C++。Python的开发效率通常高于C++，因为Python代码更容易编写和调试。然而，这也取决于开发者的个人偏好和熟练程度。

C++：

高效性能：C++是一种编译型语言，具有高效性能和低内存占用的特点。在ROS2中使用C++可以充分发挥硬件的性能优势，实现实时控制和高速通信。

底层控制：C++提供了对底层硬件和操作系统的直接访问，适合编写需要高性能和低延迟的算法和系统。

Python：

简洁性：Python语言简洁易读，易于学习和使用。

动态性：Python是一种解释型语言，无需编译，适合快速开发和原型设计。

性能提升：Python 3相对于Python 2在性能上有一定的提升，但在实时性和低延迟方面仍不如C++。

五、兼容性

C++：因为ROS2的许多核心组件和库都是用C++编写的，C++在ROS2中具有很好的兼容性。这使得C++在ROS2中的使用更加广泛和深入。

Python：ROS2 主要采用 Python3 作为其默认的Python版本。由于 Python3 与 Python2 在某些方面存在一些不兼容的变化，因此在迁移到ROS2时，需要重新编写或调整现有的Python编写的ROS1代码。然而，ROS2提供了针对Python的完整的API，包括用于创建ROS节点、发布和订阅消息、调用和提供服务等功能，这大大降低了迁移的难度。