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在ROS 2中，CMakeList.txt 文件扮演着配置和管理构建过程的重要角色。这个文件遵循CMake的语法，用于定义如何编译和链接源代码。下面是一些在ROS 2项目CMakeList.txt文件中常见的语法和用法。

1. 基本结构和命令

cmake_minimum_required(VERSION )：指定CMake的最低版本要求。
project()：定义项目的名称，这个名称会用于构建过程中生成的目录和变量。

2. 查找和包含ROS 2的CMake宏

find_package(ament_cmake REQUIRED COMPONENTS …)：查找ament_cmake包，这是ROS 2中用于包管理的CMake工具集。COMPONENTS后列出你需要的ament_cmake组件，比如dependencies、tests等。
find_package(rclcpp REQUIRED)：查找并包含rclcpp包，rclcpp是ROS 2的C++客户端库。REQUIRED表明这个包是必需的，如果找不到则CMake会报错。

3. 添加源文件

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)（或更高版本）：设置C++标准。
add_executable( …)：添加一个可执行文件目标。是构建后生成的可执行文件的名称， …是构成该可执行文件的源文件列表。
add_library( SHARED|STATIC …)：添加一个库目标。可以是共享库（SHARED）或静态库（STATIC）。

4. 链接库

target_link_libraries( <PRIVATE|INTERFACE|PUBLIC> …)：为指定的目标（可执行文件或库）链接库。PRIVATE、INTERFACE、PUBLIC指定了链接属性的可见性。

5. 设置编译选项和依赖

ament_target_dependencies( …)：为ament管理的目标（如ROS 2包）添加依赖。这确保了这些依赖在构建你的包之前被构建。
if(DEFINED ENV{}) 和 else()、endif()：条件语句，可以根据环境变量或CMake变量的值来决定是否执行某些操作。

6. 安装目标和文件

install(TARGETS DESTINATION

)：安装指定的目标（如可执行文件或库）到指定的目录。
install(FILES … DESTINATION )：安装指定的文件到指定的目录。

7. ROS 2特有的CMake宏

ROS 2还提供了一些特有的CMake宏，如：

ament_package()：标记这个CMakeLists.txt定义的是一个ament包，用于ROS 2的包管理。
rosidl_generate_interfaces(…)：自动生成ROS 2消息、服务和动作的接口代码。
ament_auto_add_library 是 ROS 2 中 ament_cmake_auto 包提供的一个宏，用于简化 CMakeLists.txt 文件中添加库的过程。这个宏结合了多个 CMake 命令的功能，使得添加库变得更加简单和直观。以下是 ament_auto_add_library 的基本用法：

8 ament_auto_add_library 基本语法

ament_auto_add_library(<library_name> [SHARED|STATIC|MODULE|INTERFACE|OBJECT] <source_files> ...)

• <library_name>：你想要创建的库的目标名称。
• [SHARED|STATIC|MODULE|INTERFACE|OBJECT]：指定库的类型。如果不指定，默认为 SHARED（共享库）。
• <source_files> ...：构成库的源文件列表。

使用示例

假设你有一个 ROS 2 包，其中包含了一些 C++ 源文件，你想要将它们编译成一个共享库。你的 CMakeLists.txt 文件可能看起来像这样：

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(my_ros2_package)# 查找并包含ament_cmake_auto包
find_package(ament_cmake_auto REQUIRED)# 自动查找构建依赖
ament_auto_find_build_dependencies()# 添加库
ament_auto_add_library(my_library SHAREDsrc/my_library.cppinclude/my_library/my_library.hpp
)# 打包ament包
ament_auto_package()

在这个例子中，ament_auto_add_library 宏被用来创建一个名为 my_library 的共享库，它包含了 src/my_library.cpp 源文件和 include/my_library/my_library.hpp 头文件。ament_auto_find_build_dependencies() 宏用于自动查找并包含构建这个库所需的依赖项。最后，ament_auto_package() 宏用于打包这个 ament 包，以便它可以被 ROS 2 的包管理系统识别和使用。

优点

• 简化 CMakeLists.txt：ament_auto_add_library 宏减少了需要编写的 CMake 命令数量，使得 CMakeLists.txt 文件更加简洁易读。
• 自动处理依赖：通过 ament_auto_find_build_dependencies() 宏，ament_auto_add_library 能够自动查找并包含构建库所需的依赖项，减少了手动查找和包含依赖的麻烦。
• 提高构建效率：由于 ament_cmake_auto 提供了许多自动化功能，因此它可以提高 ROS 2 包的构建效率。

注意事项

• 确保你的 ROS 2 环境已经安装了 ament_cmake_auto 包。
• 在使用 ament_auto_add_library 之前，需要调用 find_package(ament_cmake_auto REQUIRED) 来查找并包含这个包。
• 如果你的库依赖于其他 ROS 2 包或第三方库，请确保在调用 ament_auto_add_library 之前使用 find_package() 命令来查找这些依赖项。然而，对于 ROS 2 包内的依赖项，ament_auto_find_build_dependencies() 宏通常能够自动处理。

9 rclcpp_components_register_node的用法

rclcpp_components_register_node 是 ROS 2 中用于注册组件式节点的一个宏，它允许你将一个类作为组件注册到 ROS 2 的组件容器中。这样，你就可以在运行时动态地加载、卸载和重新配置这些组件，而无需重新编译整个系统。这对于构建模块化、可扩展的 ROS 2 应用程序非常有用。

然而，需要注意的是，rclcpp_components_register_node 宏本身并不是 ROS 2 API 的一部分，或者至少不是以这种方式直接使用的。实际上，你可能是在寻找如何使用 rclcpp::Node 派生类与 ROS 2 组件系统结合的方法。

在 ROS 2 中，注册组件通常涉及以下几个步骤：

1. 定义组件类：首先，你需要定义一个从 rclcpp::Node 派生的类，并在这个类中实现你的逻辑。但是，对于组件，你通常会从 rclcpp_components::NodeComponent 或 rclcpp_lifecycle::LifecycleNode（如果你还需要生命周期管理）派生。

2. 注册组件：然后，你需要使用 rclcpp_components 提供的宏（如 RCLCPP_COMPONENTS_REGISTER_NODE）来注册你的组件。这个宏会在编译时生成必要的代码，以便 ROS 2 的组件容器能够识别并加载你的组件。

3. 在组件容器中加载组件：最后，你可以使用 ROS 2 的组件客户端（如 rclcpp_components::ComponentClient）来在运行时加载你的组件。

示例

下面是一个简化的示例，展示了如何定义一个组件并注册它：

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "rclcpp_components/register_node_macro.hpp"// 假设我们有一个简单的组件类
class MyComponent : public rclcpp::NodeComponent {
public:explicit MyComponent(rclcpp::Node::SharedPtr node): NodeComponent(node) {// 初始化代码RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "MyComponent initialized");}// 组件的其他成员函数...
};// 使用 RCLCPP_COMPONENTS_REGISTER_NODE 宏注册组件
// 注意：这里的宏参数需要根据你的包名和组件类名进行调整
RCLCPP_COMPONENTS_REGISTER_NODE(my_package::MyComponent)// 注意：上面的宏调用实际上是在内部生成了一些代码，
// 这些代码会在编译时添加到你的库中，以便 ROS 2 的组件系统能够识别它。
// 你不需要（也不应该）在你的代码中直接调用这个宏生成的任何函数或类。

注意：RCLCPP_COMPONENTS_REGISTER_NODE 宏的确切用法可能会根据你的 ROS 2 版本和配置有所不同。上面的示例是一个简化的表示，旨在说明概念。在实际应用中，你可能需要查阅 ROS 2 的官方文档或源代码来获取准确的宏用法和参数。

此外，如果你的组件需要生命周期管理，你可能需要从 rclcpp_lifecycle::LifecycleNode 派生，并使用 rclcpp_lifecycle::register_node_macro 宏进行注册。但是，这通常涉及到更复杂的设置，包括定义生命周期状态和转换。

10 ament_auto_package 用法

ament_auto_package 是 ROS 2 中 ament_cmake_auto 包提供的一个宏，用于简化 CMakeLists.txt 文件中与包打包相关的操作。这个宏封装了多个 CMake 命令，以便在 ROS 2 包的构建过程中自动执行必要的打包步骤。

基本用法

在 CMakeLists.txt 文件的末尾调用 ament_auto_package() 宏，通常是在添加了所有可执行文件、库和测试之后。这个宏会处理与包打包相关的各种任务，如生成必要的配置文件、安装头文件和库文件等。

示例

以下是一个使用 ament_auto_package 宏的 CMakeLists.txt 文件的示例片段：

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(my_ros2_package)# 查找并包含ament_cmake_auto包
find_package(ament_cmake_auto REQUIRED)# 自动查找构建依赖
ament_auto_find_build_dependencies()# 添加可执行文件或库
# ...（省略了添加可执行文件或库的代码）# 打包ament包
ament_auto_package()

功能概述

ament_auto_package 宏执行以下主要功能：

1. 生成必要的配置文件：为 ROS 2 包生成必要的配置文件，如 setup.py、setup.bash 等，这些文件用于在 ROS 2 环境中设置包的路径和依赖项。

2. 安装头文件和库文件：将包中的头文件和库文件安装到 ROS 2 的安装目录中，以便其他包可以在编译时找到它们。

3. 处理依赖项：虽然 ament_auto_find_build_dependencies() 宏用于在编译时查找依赖项，但 ament_auto_package 宏也可能涉及与依赖项相关的打包任务，如生成依赖项列表等。

4. 生成元数据：为 ROS 2 包生成元数据，如版本信息、作者信息等，这些信息对于包的分发和使用非常重要。

注意事项

• 确保在调用 ament_auto_package() 宏之前已经添加了所有必要的可执行文件、库和测试。
• 如果你的包包含自定义的 CMake 宏或函数，并且这些宏或函数需要在打包过程中执行特定任务，请确保它们在 ament_auto_package() 宏之前被定义和调用。
• ament_cmake_auto 包是 ROS 2 的一部分，因此在使用它之前，请确保你的 ROS 2 环境已经正确安装并配置了所有必要的依赖项。
  总之，ament_auto_package 宏是 ROS 2 中用于简化包打包过程的一个非常有用的工具。通过自动执行与打包相关的各种任务，它可以帮助开发者节省时间和精力，并减少因手动配置错误而导致的问题。

11 ament_auto_find_build_dependencies()的用法

ament_auto_find_build_dependencies() 是 ROS 2 中 ament_cmake 包提供的一个宏，用于在 CMakeLists.txt 文件中自动查找并包含构建依赖项。这个宏简化了依赖项查找的过程，使得开发者不需要手动为每个依赖项调用 find_package()。

基本用法

在 CMakeLists.txt 文件中，ament_auto_find_build_dependencies() 宏通常位于文件的顶部或靠近顶部的位置，以便在添加任何库、可执行文件或测试之前找到并包含所有必要的依赖项。

示例

以下是一个使用 ament_auto_find_build_dependencies() 宏的 CMakeLists.txt 文件的示例片段：

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(my_ros2_package)# 查找并包含ament_cmake包
find_package(ament_cmake REQUIRED)# 自动查找构建依赖
ament_auto_find_build_dependencies()# 添加库或可执行文件
# ...（省略了添加库或可执行文件的代码）# 打包ament包
ament_package()
# 注意：在ROS 2 Foxy及更高版本中，建议使用 ament_auto_package() 替代 ament_package()，
# 但这里的重点是展示 ament_auto_find_build_dependencies() 的用法。

注意：在 ROS 2 Foxy 及更高版本中，推荐使用 ament_auto_package() 而不是 ament_package() 来打包你的包，因为 ament_auto_package() 提供了更多的自动化和简化。但是，ament_auto_find_build_dependencies() 的用法在所有支持 ROS 2 的版本中都是相似的。

功能概述

ament_auto_find_build_dependencies() 宏执行以下主要功能：

1. 查找构建依赖项：它会自动查找并包含你的包在构建过程中所需的所有依赖项。这通常是通过读取 package.xml 文件中列出的依赖项来完成的，因为 ROS 2 使用 package.xml 文件来管理包的依赖关系。

2. 包含依赖项：对于找到的每个依赖项，它会调用 find_package()（或等效的 CMake 命令）来包含该依赖项。这确保了你的包在编译时能够找到并使用这些依赖项提供的库、头文件等。

注意事项

• 确保你的 package.xml 文件已经正确列出了所有必要的构建依赖项。
• 如果你的包依赖于特定的 CMake 版本或具有特殊要求的依赖项，则可能需要手动调用 find_package() 来确保这些依赖项被正确包含。
• 在某些情况下，你可能需要为特定的依赖项设置 CMake 变量或目标属性。这通常需要在 ament_auto_find_build_dependencies() 宏之后手动完成。

总之，ament_auto_find_build_dependencies() 宏是 ROS 2 中用于自动查找并包含构建依赖项的一个非常有用的工具。通过简化依赖项查找的过程，它可以帮助开发者节省时间和精力，并减少因手动配置错误而导致的问题。

通过上述介绍的语法和命令，你可以定义项目的构建目标、添加源文件、链接库、设置编译选项
和依赖，以及安装目标和文件。这些功能使得CMake成为ROS 2中不可或缺的构建系统。