避免两个 ROS 订阅者回调函数之间的数据竞争条件

Question

假设我们有两个 ROS 订阅者回调函数，每次从队列中提取新消息时都会调用回调，我们想在另一个回调中使用回调的值，反之亦然。

我已经在 class 中使用两个存储我的数据的成员变量实现了这个。

我怀疑两个回调之间可能存在竞争条件。我尝试在下面创建一个简单的示例。

class <class_name>
{
public:
    <var_1_type> get_var_1() {
        return var_1;
    }
    set_var_1(const <var_1_type> value) {
        var_1 = value;
    }
    <var_2_type> get_var_2() {
        return var_2;
    }
    set_var_2(const <var_2_type> value) {
        var_2 = value;
    }

private:
    <var_1_type> var_1;
    <var_2_type> var_2;
    void callback_function_1(<msg_type> &msg_holder);
    void callback_function_2(<msg_type> &msg_holder);
};

void <class_name>::callback_function_1(<msg_type> &msg_holder)
{
    set_var_1(msg_holder.data);
    // Use var_1 and var_2 to create a new data, e.g.,
    <var_3_type> var_3 = get_var_1() * get_var_2();
    // Now we can publish the var_3, which is the output of the node.
    var_3_pub.publish(var_3);
}

void <class_name>::callback_function_2(<msg_type> &msg_holder)
{
    // Use the var_1 and msg_holder.data to calculate var_2, e.g.,
    <var_2_type> var_2_ = get_var_1() + msg_holder.data;
    set_var_2(var_2_);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    // Instantiate an object of type <class_name>
    // Go into ros spin and let the callback functions do all the work.
    return 0;
}

在我的特定应用中，var_1 和 var_2 实际上是可以认为是矩阵的二维向量，我不希望矩阵的内容被一个修改另一个回调函数正在使用回调函数。

我对std::lock_guard<std::mutex> guard(mu);、mu.lock();、mu.unlock()的用法有些熟悉。但是，在这种情况下，我无法立即看到使用 <mutex> 的方法。感谢任何帮助。

Answer 1

您可以简单地利用 Lock Guard 在每个回调中使用相同的互斥锁实例，例如：

std::mutex mutex_;

void <class_name>::callback_function_1(<msg_type> &msg_holder)
{
    const std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
    //Locked code here
    //The mutex is automatically released when lock goes out of scope (function left)
}

void <class_name>::callback_function_2(<msg_type> &msg_holder)
{
    const std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
    //Locked code here
    //The mutex is automatically released when lock goes out of scope (function left)
}

回调中的完整代码使用此解决方案线程安全地执行。请注意，您还可以通过创建更大的作用域 { ... }.

来锁定函数的更具体部分

避免两个 ROS 订阅者回调函数之间的数据竞争条件

Avoiding data race condition between two ROS subscriber callback funtions

c++

mutex

race-condition

publish-subscribe

ros