チュートリアル(C++)

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🎯 学習パス

SHMライブラリの習得には以下の順序がおすすめです：

📚 基礎編

• SHMの導入 - ライブラリの概要と基本概念を理解

🚀 実践編

1. <strong><a href="md_manual_tutorials_shm_pub_sub_jp.html">📡 Pub/Sub通信</a></strong> - 超高速ブロードキャスト通信

• 難易度: ⭐⭐☆☆☆ (初級)
• 用途: センサーデータ配信、状態更新、リアルタイム通信
• 特徴: 1対多通信、高頻度配信(1kHz+)、低遅延(μs級)

  Publisher<SensorData> pub("sensors");
  pub.publish(sensor_data);  // 瞬時配信

2. <strong><a href="md_manual_tutorials_shm_service_jp.html">🤝 Service通信</a></strong> - 確実な要求応答通信

• 難易度: ⭐⭐⭐☆☆ (中級)
• 用途: データベース操作、計算サービス、設定変更
• 特徴: 1対1通信、確実な応答、タイムアウト管理

  ServiceClient<Request, Response> client("database");
  client.sendRequest(query);
  Response result = client.getResponse();  // 確実な応答

3. <strong><a href="md_manual_tutorials_shm_action_jp.html">⚡ Action通信</a></strong> - 長時間非同期処理

• 難易度: ⭐⭐⭐⭐☆ (上級)
• 用途: ファイル処理、機械学習、大容量データ変換
• 特徴: 非同期実行、進捗監視、キャンセル可能

  ActionClient<Goal, Result, Feedback> client("processor");
  uint64_t goal_id = client.sendGoal(large_task);
  // 進捗監視しながら他の処理継続

🐍 言語連携編

• Python統合 - PythonからC++ライブラリを活用

📊 通信方式比較表

方式	レイテンシ	スループット	応答保証	進捗監視	用途例
Pub/Sub	1-10μs	非常に高い	❌	❌	センサーデータ、状態更新
Service	10-100μs	高い	✅	❌	データベース、計算処理
Action	100μs-1ms	中程度	✅	✅	ファイル処理、ML訓練

🎨 使用例マトリックス

🔄 リアルタイム系 (< 10ms)

// 高頻度センサーデータ → Pub/Sub
Publisher<IMUData> imu_pub("imu");
imu_pub.publish(imu_data);  // 1kHz配信
 
// 即座の計算要求 → Service  
ServiceClient<Position, Force> physics("physics_engine");
Force result = physics.call(current_position);

📈 バッチ処理系 (> 1秒)

// 大容量データ処理 → Action
ActionClient<Dataset, Model, Progress> ml("trainer");
uint64_t job = ml.sendGoal(training_data);
while (!ml.isComplete(job)) {
    Progress progress = ml.getFeedback(job);
    updateProgressBar(progress.percent);
}

🌐 混合アーキテクチャ

// 複数通信方式の組み合わせ
class RobotController {
    Publisher<RobotState> state_pub_;      // 状態ブロードキャスト
    ServiceClient<Motion, Result> motion_; // 動作指令
    ActionClient<Task, Result, Progress> task_; // 長時間タスク
    
public:
    void operateRobot() {
        // 1. 状態を定期配信
        state_pub_.publish(getCurrentState());
        
        // 2. 即座の動作指令
        motion_.call(move_command);
        
        // 3. 長時間タスクを並行実行
        if (!task_.isActive()) {
            task_.sendGoal(navigation_task);
        }
    }
};

🎯 レベル別学習目標

🥉 ブロンズレベル

• [ ] Pub/Sub通信で基本的なデータ配信ができる
• [ ] Service通信で簡単な要求応答処理ができる
• [ ] 基本的なエラーハンドリングを実装できる

🥈 シルバーレベル

• [ ] 高頻度通信(1kHz+)を安定して実現できる
• [ ] 複数の通信方式を適切に使い分けられる
• [ ] 並列処理とスレッドセーフティを考慮できる

🥇 ゴールドレベル

• [ ] Action通信で複雑な非同期処理を実装できる
• [ ] パフォーマンス最適化とベンチマークができる
• [ ] 大規模システムでの運用設計ができる

🛠️ 開発環境セットアップ

必要な知識

• C++14以上: STL、スマートポインタ、ラムダ式
• CMake: ビルドシステムの基本操作
• Linux基礎: プロセス、メモリ、権限の概念

推奨ツール

# コンパイラ
sudo apt install build-essential cmake
 
# デバッグツール  
sudo apt install gdb valgrind
 
# プロファイリング
sudo apt install linux-tools-generic
 
# 共有メモリ監視
ipcs -m  # 共有メモリセグメント確認

🚀 次のステップ

1. まずは基礎から: SHMの導入で概念を理解
2. 実践練習: Pub/Sub通信で手を動かす
   
3. 応用発展: Service、Actionで高度な機能を習得
4. 言語統合: Python連携で開発効率向上

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🎓 学習のコツ: 各チュートリアルのサンプルコードを実際に動かして、パフォーマンス特性を体感することが重要です。理論と実践を組み合わせて、真の理解を深めましょう！