ROS2学习教程——编程基础
ROS2 算法开发编程基础
学习小鱼的ros2教程的，原文链接如下
https://blog.csdn.net/qq_27865227/article/details/131363638
程序编译需要经过预处理、编译、汇编和链接几个步骤，在实际应用中，有些代码需要反复使用，就把这些代码编译成为库文件。在链接时链接器从库文件取得所需的代码，复制到生成的可执行文件中，这种库成为静态库，特点是可执行文件中包含了库代码的完整copy，缺点是被多次使用就会多分冗余拷贝。还有一种库是在程序开始运行后调用库函数时才被载入，这种库独立于现有的程序，本身不可执行，但包含着程序需要调用的一些函数，这种库成为动态库。
这里面静态库、动态库区别来自链接阶段如何处理库，链接成可执行程序。分别成为静态链接方式、动态链接方式。其中windows中的静态链接时.lib，动态是.dll。linux中静态链接是.a，动态链接时.so文件
这里面静态库、动态库区别来自链接阶段如何处理库，链接成可执行程序。分别成为静态链接方式、动态链接方式。其中windows中的静态链接时.lib，动态是.dll。linux中静态链接是.a，动态链接时.so文件
我们通过rclcpp来构建一个最基础的节点
#include "rclcpp/rclcpp.hpp>
int main(int argc, char ** argv)
{
rclcpp::init(argc, argv)
rclcpp::spin(std::make_shared<rclcpp::Node>("first_node"));
return 0;
}
通过g++来编译这个节点，报一下的错误：
root@490925f19143:~/d2lros2/d2lros2/chapt2/basic# g++ first_ros2_node.cpp
first_ros2_node.cpp:3:10: fatal error: rclcpp/rclcpp.hpp: No such file or directory
3 | #include "rclcpp/rclcpp.hpp"
| ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~
compilation terminated.
找不到这个头文件，根本原因就是没有告诉g++头文件的位置，rclcpp的位置在/opt/ros/humble/include/rclcpp中，所以我们通过-I告诉给编译器
g++ first_ros2_node.cpp -I /opt/ros/humble/include/rclcpp/
继续报错，找不到rcl/guard_condition.h
root@490925f19143:~/d2lros2/d2lros2/chapt2/basic# g++ first_ros2_node.cpp -I/opt/ros/humble/include/rclcpp/
In file included from /opt/ros/humble/include/rclcpp/rclcpp/executors/multi_threaded_executor.hpp:25,
from /opt/ros/humble/include/rclcpp/rclcpp/executors.hpp:21,
from /opt/ros/humble/include/rclcpp/rclcpp/rclcpp.hpp:155,
from first_ros2_node.cpp:3:
/opt/ros/humble/include/rclcpp/rclcpp/executor.hpp:30:10: fatal error: rcl/guard_condition.h: No such file or directory
30 | #include "rcl/guard_condition.h"
| ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
compilation terminated.
所以我们再次链接一下
g++ first_ros2_node.cpp -I /opt/ros/humble/include/rclcpp/ -I /opt/ros/humble/include/rcl/
这样继续下去，我们会得到最终的编译指令为
g++ first_ros2_node.cpp \
-I/opt/ros/humble/include/rclcpp/ \
-I /opt/ros/humble/include/rcl/ \
-I /opt/ros/humble/include/rcutils/ \
-I /opt/ros/humble/include/rmw \
-I /opt/ros/humble/include/rcl_yaml_param_parser/ \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_runtime_c \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_typesupport_interface \
-I /opt/ros/humble/include/rcpputils \
-I /opt/ros/humble/include/builtin_interfaces \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_runtime_cpp \
-I /opt/ros/humble/include/tracetools \
-I /opt/ros/humble/include/rcl_interfaces \
-I /opt/ros/humble/include/libstatistics_collector \
-I /opt/ros/humble/include/statistics_msgs
再次编译，会得到不一样的报错信息，undefined reference to xxxxx，这个和头文件的不同，主要是无法找到库文件的位置，也就是像.so这样的。其实也就这两种，一个是include中的头文件，一个是lib中的库文件。最终的编译命令就变成了：
g++ first_ros2_node.cpp \
-I/opt/ros/humble/include/rclcpp/ \
-I /opt/ros/humble/include/rcl/ \
-I /opt/ros/humble/include/rcutils/ \
-I /opt/ros/humble/include/rmw \
-I /opt/ros/humble/include/rcl_yaml_param_parser/ \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_runtime_c \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_typesupport_interface \
-I /opt/ros/humble/include/rcpputils \
-I /opt/ros/humble/include/builtin_interfaces \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_runtime_cpp \
-I /opt/ros/humble/include/tracetools \
-I /opt/ros/humble/include/rcl_interfaces \
-I /opt/ros/humble/include/libstatistics_collector \
-I /opt/ros/humble/include/statistics_msgs \
-L /opt/ros/humble/lib/ \
-lrclcpp -lrcutils
当然，我们可以重新命名一下名字，用-o first_node来表示
g++ first_ros2_node.cpp \
-I/opt/ros/humble/include/rclcpp/ \
-I /opt/ros/humble/include/rcl/ \
-I /opt/ros/humble/include/rcutils/ \
-I /opt/ros/humble/include/rmw \
-I /opt/ros/humble/include/rcl_yaml_param_parser/ \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_runtime_c \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_typesupport_interface \
-I /opt/ros/humble/include/rcpputils \
-I /opt/ros/humble/include/builtin_interfaces \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_runtime_cpp \
-I /opt/ros/humble/include/tracetools \
-I /opt/ros/humble/include/rcl_interfaces \
-I /opt/ros/humble/include/libstatistics_collector \
-I /opt/ros/humble/include/statistics_msgs \
-L /opt/ros/humble/lib/ \
-lrclcpp -lrcutils
-o first_node
刚才说完了g++/gcc来编译的的功能，接下来学习一下通过make编译ROS2节点。make需要先编写Makefile文件，这个是make的一个说明性文件，需要将设定好的规则写到这里面，才能正常使用make的编译功能，我们创建一个Makefile如下
build:
g++ first_ros2_node.cpp \
-I/opt/ros/humble/include/rclcpp/ \
-I /opt/ros/humble/include/rcl/ \
-I /opt/ros/humble/include/rcutils/ \
-I /opt/ros/humble/include/rmw \
-I /opt/ros/humble/include/rcl_yaml_param_parser/ \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_runtime_c \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_typesupport_interface \
-I /opt/ros/humble/include/rcpputils \
-I /opt/ros/humble/include/builtin_interfaces \
-I /opt/ros/humble/include/rosidl_runtime_cpp \
-I /opt/ros/humble/include/tracetools \
-I /opt/ros/humble/include/rcl_interfaces \
-I /opt/ros/humble/include/libstatistics_collector \
-I /opt/ros/humble/include/statistics_msgs \
-L /opt/ros/humble/lib/ \
-lrclcpp -lrcutils \
-o first_node
clean:
rm first_node
也就是将之前的g++的命令进行了整合，接着我们可以通过make build（在Makefile同级目录下运行） 就可以成功编译了，用make clean就能够清理掉这些编译的结果
接下来我们使用第三种编译方式，也就是CMakeLists.txt来进行（cmake工具），它的作用是通过CMakeLists.txt直接生成Makefile。我们新建一个CMakeLists.txt:
cmake_minimum_required(VERSION 3.22)
project(first_node)
#include_directories 添加特定的头文件搜索路径 ，相当于指定g++编译器的-I参数
include_directories(/opt/ros/humble/include/rclcpp/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/rcl/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/rcutils/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/rcl_yaml_param_parser/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/rosidl_runtime_c/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/rosidl_typesupport_interface/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/rcpputils/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/builtin_interfaces/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/rmw/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/rosidl_runtime_cpp/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/tracetools/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/rcl_interfaces/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/libstatistics_collector/)
include_directories(/opt/ros/humble/include/statistics_msgs/)
# link_directories - 向工程添加多个特定的库文件搜索路径，相当于指定g++编译器的-L参数
link_directories(/opt/ros/humble/lib/)
# add_executable - 生成first_node可执行文件 g++ first_ros2_node.cpp -o first_node
add_executable(first_node first_ros2_node.cpp)
# target_link_libraries - 为first_node(目标) 添加需要动态链接库，相同于指定g++编译器-l参数
# 下面的语句代替 -lrclcpp -lrcutils
target_link_libraries(first_node rclcpp rcutils)
实际编译时，我们新建一个build目录来存储编译文件，然后使用cmake ..，代表到上级目录去寻找CMakeLists.txt，然后运行make，此时就能够在build目录发现相应的节点了
理解了其作用后，我们深入学习一下CMakeLists.txt文件，然后简化一下这个文件的书写。像之前的一大片的命令，可以简化问这样的：
cmake_minimum_required(VERSION 3.22)
project(first_node)
find_package(rclcpp REQUIRED)
add_executable(first_node first_ros2_node.cpp)
target_link_libraries(first_node rclcpp::rclcpp)
然后也是一样的cmake ..和make。那么为什么可以这样缩减指令呢？其实就是find_package的重要作用，find_package查找的环境变量主要包含以下部分：
<package>_DIR
CMAKE_PREFIX_PATH
CMAKE_FRAMEWORK_PATH
CMAKE_APPBUNDLE_PATH
PATH
我们输出一下系统的PATH变量：
echo $PATH
观察PATH变量，你会发现/opt/ros/humble/bin赫然在其中，PATH中的路径如果以bin或sbin结尾，则自动回退到上一级目录，接着检查这些目录下的cmake找到这些目录后，会开始依次找Config.cmake或Find.cmake文件。找到后即可执行该文件并生成相关链接信息。打开/opt/ros/humble/share/rclcpp/cmake你会发现rclcppConfig.cmake就在其中。也就能够找到include和lib目录下的文件了
在ros2中，python程序也是经常会遇到的，我们需要了解这里里面的依赖的搜索过程
import rclcpp
from rclpy.node import Node
rclpy.init()
rclpy.spin(Node("second_node")
这里面的import rclcpp，是从$PYTHONPATH这个环境变量中去获取的，我们打印这个变量就可以看到/opt/ros/humble/lib/python3.10/site-packages:/opt/ros/humble/local/lib/python3.10/dist-packages 这样的内容，它包含了ros中的python的环境内容。所以对于这些内容，只需要能够在这个环境变量指向的目录获取依赖即可，如果没有，那就像里面再添加需要的即可。
ros2中的python是需要使用编译环境来编译一次的，最主要的就是Setup打包工具，我们通过setup.py来打包程序
from setuptools import setup, find_packages
setup(
# 指定项目名称，我们在后期打包时，这就是打包的包名称，当然打包时的名称可能还会包含下面的版本号哟~
name="mytest",
# 指定版本号
version="1.0",
author="flp",
author_email="flepeng@163.com",
# 这是对当前项目的一个描述
description="这只是一次测试",
# 项目主页
url="http://iswbm.com/",
# 你要安装的包，通过 setuptools.find_packages 找到当前目录下有哪些包
packages=find_packages()
# 指定包名，即你需要打包的包名称，要实际在你本地存在哟，它会将指定包名下的所有"*.py"文件进行打包哟，但不会递归去拷贝所有的子包内容。
# 综上所述，我们如果想要把一个包的所有"*.py"文件进行打包，应该在packages列表写下所有包的层级关系哟~这样就开源将指定包路径的所有".py"文件进行打包!
packages=['devops', "devops.dev", "devops.ops"],
)
参数说明如下
name 包名称
version 包版本
author 程序的作者
author_email 程序的作者的邮箱地址
maintainer 维护者
maintainer_email 维护者的邮箱地址
url 程序的官网地址
license 程序的授权信息
description 程序的简单描述
long_description 程序的详细描述
platforms 程序适用的软件平台列表
classifiers 程序的所属分类列表
keywords 程序的关键字列表
packages 需要处理的包目录(通常为包含 init.py 的文件夹)
py_modules 需要打包的 Python 单文件列表
download_url 程序的下载地址
cmdclass 添加自定义命令
package_data 指定包内需要包含的数据文件
include_package_data 自动包含包内所有受版本控制(cvs/svn/git)的数据文件
exclude_package_data 当 include_package_data 为 True 时该选项用于排除部分文件
data_files 打包时需要打包的数据文件，如图片，配置文件等
ext_modules 指定扩展模块
scripts 指定可执行脚本,安装时脚本会被安装到系统 PATH 路径下
package_dir 指定哪些目录下的文件被映射到哪个源码包
entry_points 动态发现服务和插件，下面详细讲
python_requires 指定运行时需要的Python版本
requires 指定依赖的其他包
provides 指定可以为哪些模块提供依赖
install_requires 应用于指定项目正确运行所需的最低要求
extras_require 当前包的高级/额外特性需要依赖的分发包
tests_require 在测试时需要使用的依赖包
setup_requires 指定运行 setup.py 文件本身所依赖的包
dependency_links 指定依赖包的下载地址
zip_safe 不压缩包，而是以目录的形式安装
浙公网安备 33010602011771号