3. Fast DDS入门：从安装到第一个HelloWorld

各位同学，今天我们来聊聊Fast DDS。说实话，我第一次接触DDS的时候也被它的概念绕得头晕。但后来我发现，把它当成一个「超级快递系统」就好理解了——你要寄快递（发布数据），快递员（DDS中间件）负责送到收件人手里（订阅数据），而QoS就是你对快递服务的各种要求。

好，我们直接进入正题。

3.1 Fast DDS的安装与编译

安装Fast DDS，我建议你直接用源码编译。为什么？因为我在项目中遇到过好几次，用apt安装的版本太老，跟ROS2的某些特性不兼容，折腾半天才发现是版本问题。

3.1.1 安装依赖

sudo apt update
sudo apt install -y \
  cmake \
  g++ \
  git \
  libssl-dev \
  libasio-dev \
  libtinyxml2-dev \
  libp11-dev \
  softhsm2 \
  libsqlite3-dev \
  libgtest-dev \
  libgmock-dev

嗯，这里要特别提一下libasio-dev。我记得有一次帮同事排查问题，他编译一直报错，最后发现是asio版本太旧。所以建议你装完后再检查一下版本：

dpkg -l | grep libasio

3.1.2 编译Fast DDS

我个人习惯把源码放在~/ros2_ws/src下面，这样跟ROS2的工作空间统一管理。

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/eProsima/Fast-DDS.git -b v2.10.0
cd Fast-DDS
mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local
make -j$(nproc)
sudo make install

编译时间大概5-10分钟，取决于你的机器性能。这时候可以去泡杯咖啡。

3.1.3 验证安装

装完后，跑一下这个命令看看版本号：

fastdds --version

如果看到类似 Fast DDS version 2.10.0 的输出，恭喜你，安装成功了。

3.2 Fast DDS HelloWorld示例

好了，环境搭好了，我们来写第一个程序。说白了就是：一个发布者发「Hello World」，一个订阅者收「Hello World」。

3.2.1 定义数据类型

先用IDL定义我们的消息结构：

// HelloWorld.idl
struct HelloWorld
{
    unsigned long index;
    string message;
};

然后用Fast DDS提供的工具生成代码：

fastddsgen HelloWorld.idl

这会生成 HelloWorld.h、HelloWorld.cxx 等文件。你想想看，如果没有这个工具，手动写序列化代码得多痛苦。

3.2.2 编写发布者

// HelloWorldPublisher.cpp
#include "HelloWorld.h"
#include <fastdds/dds/domain/DomainParticipantFactory.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:
    DomainParticipant* participant_;
    Publisher* publisher_;
    DataWriter* writer_;
    Topic* topic_;
    HelloWorld hello_;

public:
    HelloWorldPublisher() : participant_(nullptr), publisher_(nullptr),
                            writer_(nullptr), topic_(nullptr)
    {
        hello_.index(0);
        hello_.message("Hello World");
    }

    bool init()
    {
        // 创建DomainParticipant
        DomainParticipantQos pqos;
        pqos.name("Participant_pub");
        participant_ = DomainParticipantFactory::get_instance()->create_participant(0, pqos);
        if (participant_ == nullptr) return false;

        // 注册类型
        TypeSupport type(new HelloWorldPubSubType());
        type.register_type(participant_);

        // 创建Topic
        topic_ = participant_->create_topic("HelloWorldTopic", "HelloWorld", TOPIC_QOS_DEFAULT);
        if (topic_ == nullptr) return false;

        // 创建Publisher
        publisher_ = participant_->create_publisher(PUBLISHER_QOS_DEFAULT, nullptr);
        if (publisher_ == nullptr) return false;

        // 创建DataWriter
        writer_ = publisher_->create_datawriter(topic_, DATAWRITER_QOS_DEFAULT);
        if (writer_ == nullptr) return false;

        return true;
    }

    void publish()
    {
        hello_.index(hello_.index() + 1);
        writer_->write(&hello_);
        std::cout << "发送: " << hello_.message() << " #" << hello_.index() << std::endl;
    }
};

3.2.3 编写订阅者

// HelloWorldSubscriber.cpp
class HelloWorldSubscriber
{
private:
    DomainParticipant* participant_;
    Subscriber* subscriber_;
    DataReader* reader_;
    Topic* topic_;

public:
    bool init()
    {
        // 创建DomainParticipant
        DomainParticipantQos pqos;
        pqos.name("Participant_sub");
        participant_ = DomainParticipantFactory::get_instance()->create_participant(0, pqos);
        if (participant_ == nullptr) return false;

        // 注册类型
        TypeSupport type(new HelloWorldPubSubType());
        type.register_type(participant_);

        // 创建Topic（必须与发布者一致）
        topic_ = participant_->create_topic("HelloWorldTopic", "HelloWorld", TOPIC_QOS_DEFAULT);

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

        // 创建DataReader并设置监听器
        reader_ = subscriber_->create_datareader(topic_, DATAREADER_QOS_DEFAULT, &listener_);
        return true;
    }
};

3.2.4 编译运行

g++ -std=c++11 -I/usr/local/include -L/usr/local/lib \
    HelloWorldPublisher.cpp HelloWorld.cxx \
    -lfastdds -lfastcdr -lpthread \
    -o publisher

g++ -std=c++11 -I/usr/local/include -L/usr/local/lib \
    HelloWorldSubscriber.cpp HelloWorld.cxx \
    -lfastdds -lfastcdr -lpthread \
    -o subscriber

先启动订阅者，再启动发布者：

./subscriber
# 另一个终端
./publisher

如果看到订阅者终端打印出 收到: Hello World #1，说明通信成功了。

3.3 Fast DDS的QoS策略配置

QoS是DDS的灵魂。说白了，它决定了你的数据怎么传、传多快、丢了怎么办。

3.3.1 常用QoS策略

3.3.2 配置示例

我曾经在一个项目中，需要确保机器人状态信息不丢失，同时新加入的节点能立即获取当前状态。配置如下：

// 配置DataWriter的QoS
DataWriterQos wqos;
wqos.reliability().kind = RELIABLE_RELIABILITY_QOS;  // 可靠传输
wqos.durability().kind = TRANSIENT_LOCAL_DURABILITY_QOS;  // 持久化
wqos.history().kind = KEEP_LAST_HISTORY_QOS;  // 保留最近
wqos.history().depth = 5;  // 保留5个样本
wqos.deadline().period.seconds = 1;  // 每秒至少更新一次

// 配置DataReader的QoS
DataReaderQos rqos;
rqos.reliability().kind = RELIABLE_RELIABILITY_QOS;
rqos.durability().kind = TRANSIENT_LOCAL_DURABILITY_QOS;
rqos.history().kind = KEEP_LAST_HISTORY_QOS;
rqos.history().depth = 5;
rqos.deadline().period.seconds = 1;

3.3.3 QoS不兼容的情况

举个例子，如果发布者要求RELIABLE，但订阅者只支持BEST_EFFORT，DDS会怎么处理？

答案是：它会尝试协商。如果协商失败，通信就建立不起来。你可以在监听器的 on_offered_deadline_missed 或 on_requested_deadline_missed 回调中捕获这些错误。

知识体系总览

下面这张图帮你理清Fast DDS的核心脉络：

这张图把Fast DDS的三大块串起来了：先装好环境，再跑通HelloWorld，最后用QoS调优。每一步都是下一步的基础。

好了，Fast DDS的入门就到这里。记住：安装要稳，示例要通，QoS要懂。这三步走完，你就正式踏入DDS的大门了。