catkin编译系统

引言

最近项目中遇到一个需求：将 C++ 程序（不是 ROS node，只是普通的 C++ 程序）中的变量发布到 ROS topic 上，以便 ROS 中的其他 node 进行后续处理。

原 C++ 程序比较复杂，我们希望尽量少修改原程序，只要输出其中某些变量的值即可，不要大规模改写成 ROS node 的形式，不要新建 ROS package。

在以往使用 ROS 的过程中，我们一般是借助 catkin 来编译 ROS node C++ 程序。这可以看成是将 C++ 程序放入 ROS 框架中，以 ROS 的标准形式来编译。现在这个项目需求正好相反，我们要将 ROS 的相关库（library）嵌入到普通 C++ 程序中，采用 C++ 标准的 cmake 方式来编译。这就要求我们对 cmake 和 catkin 的关系有比较深入的了解。

在查找资料的过程中，我们发现了一篇讲解 catkin 编译系统的文章，从最基本的命令行编译方式，到 makefile 文件编译，再到 catkin 编译，每一步发展的必要性都讲解的很清楚，看完之后，我们对 catkin 有了更深入的认识。

本文是一篇学习笔记，也可以看成是对原文的意译。

对原文感兴趣的读者可以移步这里 http://jbohren.com/tutorials/2014-02-12-gentle-catkin-intro/

预安装

原文例子中使用了 hydro 版本的 ROS，现在看来比较古老了，这里替换为 kinetic 版本。

Ubuntu 16.04
ROS kinetic (base 即可)

从最简单的例子开始

首先创建一个文件夹 hello_world_tutorial，存放我们的程序

mkdir hello_world_tutorial

cd hello_world_tutorial

创建 C++ 源文件，名为 hello_world_node.cpp：

// 为了与 ROS 交互，需要调用 ROS C++ APIs

#include <ros/ros.h>

// 标准的 C++ main 函数

int main(int argc, char** argv) {

  // 该命令告诉 ROS 初始化了一个 node，名为 hello_world_node

  ros::init(argc, argv, "hello_world_node");

  // 在一般的 ROS node 程序中，我们会用 ros::NodeHandle nh 来启动 node 程序，

  // ros::NodeHandle nh 默认会调用 ros::start() 函数，程序关闭时也会自动调用 ros::shutdown() 函数。

  // 我们也可以直接通过 ros::start() 和 ros::shutdown() 来手动控制 node 的开启和关闭

  ros::start();

  // 显示 hello, world! 信息

  ROS_INFO_STREAM("Hello, world!");

  // 用 ros::spin() 保持该程序运行，一直等待处理 subscribe 的数据

  // 由于该程序并没有 sub，所以就是简单的保持程序不退出而已， 直到接受到终止信号 SIGINT (ctrl-c)

  ros::spin();

  // 关闭 node 程序

  ros::shutdown();

  // 结束主程序

  return 0;

}

下边将 C++ 源文件编译成可执行文件

g++ hello_world_node.cpp -o hello_world_node -I/opt/ros/kinetic/include -L/opt/ros/kinetic/lib -Wl,-rpath,/opt/ros/kinetic/lib -lroscpp -lrosconsole

各参数含义

-I<dir> 指定头文件的搜索路径
-L<dir> 指定静态库的搜索路径
-Wl,-rpath,/opt/ros/kinetic/lib 指定共享库的搜索路径
-lroscpp -lrosconsole 指定需要链接的具体的库文件

编译之后，生成 hello_world_node 可执行文件。由于程序中生成了 ROS node，而 ROS node 需要与 ROS master 进行通讯注册，否则会报错。因此为了正常运行程序，需要先开启 ROS master

roscore

然后运行 hello_world_node

./hello_world_node

如果一切顺利，应该显示类似如下信息：

[ INFO] [1561908777.116073864]: Hello, world!

上述编译方式扩展性很差，对于如此简单的 hello_world 程序，需要设置的参数已经这么多了。而且在 terminal 中书写比较麻烦，修改也不方便。

上面是使用g++编译器直接在终端中对源文件进行编译，通过上面的过程了解到，当编译的源文件需要链接其他库文件、头文件时需要额外添加命令以及文件路径，这样当需要链接的文件比较多时或者编译文件进行修改重新编译时，非常不方便，如果能在脚本文件中将编译命令以及链接文件的路径全部链接到，然后在终端直接执行这个脚本文件岂不是更加方便。因此前人进行了改进

改进：使用 Makefile 文件进行编译