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一、概述

CMake構(gòu)建系統(tǒng)通過ROS包中的CMakeList.txt來構(gòu)建軟件包?；ハ嘁蕾嚨陌及粋€或者多個CMakeList.txt來描述如何編譯代碼和如何安裝。在catkin 項(xiàng)目中，CMakeList.txt 符合標(biāo)準(zhǔn)的vanilla CMakeList.txt 格式，但稍微有點(diǎn)不同。

二、整體結(jié)構(gòu)和命令一覽

在編寫CMakeLists.txt時必須遵循特定的格式，否則軟件包將無法正確構(gòu)建和編譯。一個完整的ROS下CMakeList.txt由下面內(nèi)容組成

所需CMake版本（cmake_minimum_required）
軟件包名稱（project（）)
查找構(gòu)建所需的其他CMake / Catkin軟件包（find_package（））
啟用Python模塊支持（catkin_python_setup（））
消息/服務(wù)/動作生成器（add_message_files（），add_service_files（），add_action_files（））
生成消息/服務(wù)/動作等自定義消息（generate_messages（））
指定包的構(gòu)建信息輸出（catkin_package（））
要建立的庫/可執(zhí)行文件（add_library（）/ add_executable（）/ target_link_libraries（））
測試（catkin_add_gtest（））
安裝規(guī)則（install（））

三、 CMake版本

CMakeLists.txt文件必須以CMake的版本開頭。下面表示的是Catkin需要2.8.3或更高的版本。

cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)

四、軟件包名稱

繼而需要指定CMake工程名，一般取作包名。例如我們的項(xiàng)目名叫做robot_brain

project(robot_brain)

而在CMake中，可以在CMake文本中使用變量${PROJECT_NAME}來引用項(xiàng)目名稱。

五、查找相關(guān)的CMake包

接下來我們要用find_package指令來指定在構(gòu)建項(xiàng)目過程中依賴了哪些其他的包，在ROS中，catkin必備依賴,所以雷打不打地我們寫上catkin REQUIRED：

find_package(catkin REQUIRED)

在此基礎(chǔ)上，如果我們還需要依賴其他包（或者組件），我們就在上述的包后面繼續(xù)添加包（組件）名即可：

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS nodelet)

或者可以寫成

find_package(catkin REQUIRED)
find_package(nodelet REQUIRED)

值得注意一點(diǎn)的是：這里添加的包用于構(gòu)建包使用，而不是添加運(yùn)行時依賴項(xiàng)。

你也可以做：

find_package(catkin REQUIRED)
find_package(nodelet REQUIRED)

如何寫，看個人習(xí)慣吧，如果不考慮篇幅，其實(shí)我更喜歡把所有包（組件）列成一列，直觀。在普通的CMakeLists.txt中是沒有find_package()的，那么，catkin中的這個語句有啥作用呢？

5.1 那find_package()作何用？

如果CMake通過find_package找到一個包，則會自動生成有關(guān)包所在路徑的CMake環(huán)境變量，環(huán)境變量描述了包中頭文件的位置，源文件的位置，包所依賴的庫以及這些庫的路徑。
這些變量名稱以< PACKAGE NAME >_< PROPERTY >的形式出現(xiàn)：
- < NAME >_FOUND - 如果找到庫，則設(shè)置為true，否則為false
- < NAME > _INCLUDE_DIRS或<NAME> _INCLUDES - 包導(dǎo)出的包含路徑
- < NAME > _LIBRARIES或<NAME> _LIBS - 由包導(dǎo)出的庫
- < NAME > _DEFINITIONS - ？
- ...

5.2為啥Catkin包是組件形式？

實(shí)際上，Catkin的包并不是catkin的真正組成部分。而catkin采用CMake的組件功能，主要是為了節(jié)省打字時間。
將Catkin的包作為一種組件看待是很有好處的，當(dāng)你找到包的時候，各種以catkin為前綴的添加到CMakeLists.txt中了。以前述nodelet包為例：

find_package（catkin REQUIRED COMPONENTS nodelet）

catkin執(zhí)行到這個語句時，就會導(dǎo)出的nodelet的include路徑，庫等也添加到catkin前綴的變量中。例如，catkin_INCLUDE_DIRS不僅包含catkin的include路徑，還包含了nodelet，這在后面會用到。
當(dāng)然，我們可以只選擇找nodelet的：

find_package（nodelet）

很可惜這樣的做法會令nodelet路徑，庫等不會被添加到catkin變量中，從而生成了例如nodelet_INCLUDE_DIRS，nodelet_LIBRARIES這樣的變量等。

5.3Boost庫

如果使用C ++和Boost，則需要用find_package()來找Boost庫，并指定Boost中的組件。舉個栗子，如果想使用Boost線程，就可以寫成：

find_package（Boost REQUIRED COMPONENTS thread）

六、catkin_package()

catkin_package()是一個catkin提供的CMake宏，用于將catkin特定的信息信息輸出到構(gòu)建系統(tǒng)上，用于生成pkg配置文件以及CMake文件。

這個命令必須在add_library()或者add_executable()之前調(diào)用，該函數(shù)有5個可選參數(shù)：

INCLUDE_DIRS - 導(dǎo)出包的include路徑
LIBRARIES - 導(dǎo)出項(xiàng)目中的庫
CATKIN_DEPENDS - 該項(xiàng)目依賴的其他catkin項(xiàng)目
DEPENDS - 該項(xiàng)目所依賴的非catkin CMake項(xiàng)目。
CFG_EXTRAS - 其他配置選項(xiàng)

舉個栗子：

catkin_package(
   INCLUDE_DIRS include
   LIBRARIES ${PROJECT_NAME}
   CATKIN_DEPENDS roscpp nodelet
   DEPENDS eigen opencv)

這表示包文件夾中的文件夾“include”是導(dǎo)出頭文件的地方。 ${PROJECT_NAME}根據(jù)project中的內(nèi)容生成，此處是rrobot_brain。“roscpp”+“nodelet”是用來構(gòu)建/運(yùn)行此程序包的catkin包，而“eigen”+“opencv”是用于構(gòu)建/運(yùn)行此程序包的非catkin包。

七、指定構(gòu)建目標(biāo)

構(gòu)建目標(biāo)可以有多種形式，但通常主要有以下兩種：

執(zhí)行文件目標(biāo) - 可以運(yùn)行的程序
庫目標(biāo) - 可在構(gòu)建和/或運(yùn)行時給可執(zhí)行目標(biāo)使用的庫

7.1目標(biāo)命名

值得重點(diǎn)關(guān)注的是，catkin中的構(gòu)建目標(biāo)的名稱必須是唯一的，但是，但構(gòu)建目標(biāo)命名的唯一性只能在CMake內(nèi)部進(jìn)行?？梢允褂?strong>set_target_properties()函數(shù)將目標(biāo)重命名為其他目標(biāo)：
再舉個栗子：

set_target_properties(rviz_image_view
                      PROPERTIES OUTPUT_NAME image_view
                      PREFIX "")

這時就將rviz_image_view的名稱更改為image_view了。

7.2自定義輸出目錄

一般情況下，令輸出目標(biāo)目錄保持默認(rèn)就可以了，但有時遇到一些特定情況就得因地制宜。再再舉個栗子，一個包含了Python bindings的庫必須防止在不同的文件夾，才能夠被導(dǎo)入Python中，因此可以通過下述方式進(jìn)行：

set_target_properties(python_module_library
  PROPERTIES LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${CATKIN_DEVEL_PREFIX}/${CATKIN_PACKAGE_PYTHON_DESTINATION})

7.3包含路徑和庫路徑

在生成目標(biāo)之前，請記得先寫好包含路徑和庫路徑，不然編譯會失敗。

包括路徑 - 頭文件
庫路徑 - 構(gòu)建對象需要用到的庫

include_directories（<dir1>，<dir2>，...，<dirN>）
link_directories（<dir1>，<dir2>，...，<dirN>）

7.3.1 include_directories()

include_directories()中的參數(shù)應(yīng)該是調(diào)用find_package調(diào)用時生成的* _INCLUDE_DIRS變量。如果使用catkin和Boost，那么include_directories()調(diào)用應(yīng)該如下所示：

include_directories(include ${Boost_INCLUDE_DIRS} ${catkin_INCLUDE_DIRS})

第一個參數(shù)“include”表示包中的include /目錄也是路徑的一部分。

7.3.2 link_directories（）

link_directories()函數(shù)可用于添加額外的庫路徑，但通常不推薦這樣做，因?yàn)?所有catkin和CMake軟件包在find_packaged時都會自動添加鏈接信息。只需寫target_link_libraries（）中就可以了。但真要寫，就按照下面那樣來寫：

link_directories(~/my_libs)

7.4 可執(zhí)行目標(biāo)

要指定必須構(gòu)建的可執(zhí)行目標(biāo)，我們必須使用add_executable（）CMake函數(shù)。

add_executable(myProgram 
                src/main.cpp 
                src/some_file.cpp)

構(gòu)建myProgram的目標(biāo)可執(zhí)行文件，3個源文件構(gòu)建：src / main.cpp，src / some_file.cpp和src / another_file.cpp。

7.5 庫目標(biāo)

add_library() 用于指定要構(gòu)建的庫。

add_library(${PROJECT_NAME} ${${PROJECT_NAME}_SRCS})

7.6 target_link_libraries()

target_link_libraries()來指定可執(zhí)行目標(biāo)鏈接的庫。通常在add_executable()調(diào)用之后完成。如果找不到ros，則添加$ {catkin_LIBRARIES}。

target_link_libraries(<executableTargetName>, <lib1>, <lib2>, ... <libN>)

add_executable(foo src/foo.cpp)
add_library(moo src/moo.cpp)
target_link_libraries(foo moo)  -- This links foo against libmoo.so

請注意，在大多數(shù)情況中不需要使用link_directories（），因?yàn)閒ind_package()自動拉入。

八、消息、服務(wù)和響應(yīng)

消息（.msg），服務(wù)（.srv）和響應(yīng)（.action）文件在ROS包構(gòu)建和使用之前需要一個特殊的預(yù)處理器構(gòu)建步驟。這些宏的要點(diǎn)是生成編程語言特定的文件，以便可以利用其選擇的編程語言中的消息，服務(wù)和動作。構(gòu)建系統(tǒng)將使用生成器（例如gencpp，genpy，genlisp等）生成綁定。

提供了三個宏來分別處理消息，服務(wù)和響應(yīng)：

add_message_files
add_service_files
add_action_files

而在之后必須在下面寫下面宏，catkin時候會在devel的include文件夾中生成對應(yīng)的頭文件：

generate_messages()

8.1 使用條件

為了能夠正常生成相應(yīng)的文件，這些宏必須在catkin_package()宏之前，

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS ...)
 add_message_files(...)
 add_service_files(...)
 add_action_files(...)
 generate_messages(...)
 catkin_package(...)`

在catkin_package()宏中寫上CATKIN_DEPENDS message_runtime

catkin_package(
 ...
 CATKIN_DEPENDS message_runtime ...
 ...)

并且在find_package()寫上message_generation組件：

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS message_generation)

package.xml文件中加上

    <build_depend>message_generation</build_depend>
    <run_depend>message_runtime</run_depend>

如果構(gòu)建的對象依賴于其他需要構(gòu)建消息/服務(wù)/響應(yīng)的構(gòu)建對象，則需要向目標(biāo)catkin_EXPORTED_TARGETS添加明確的依賴關(guān)系，以便它們以正確的順序構(gòu)建。這種情況比較常用，除非您的包真的不使用ROS的任何部分。但這種依賴關(guān)系不能自動傳遞。（some_target是由add_executable()設(shè)置的目標(biāo)的名稱）：

 add_dependencies(some_target${catkin_EXPORTED_TARGETS})

如果需要構(gòu)建消息或服務(wù)的包以及使用這些消息和/或服務(wù)的可執(zhí)行文件，則需要為自動生成的消息目標(biāo)創(chuàng)建明確的依賴關(guān)系，以便以正確的順序構(gòu)建它們。（some_target是由add_executable()設(shè)置的目標(biāo)的名稱）：

add_dependencies(some_target ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS})

如果您的catkin包滿足上述兩個條件，則需要添加以下兩個依賴關(guān)系，即：

add_dependencies(some_target ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})

8.2 例子

現(xiàn)在有兩個依賴于std_msgs和sensor_msgs的消息MyMessage1.msg和MyMessage2.msg，還有一個自定義服務(wù)MyService.srv， message_program是使用這些消息和服務(wù)的指令，以及生成不使用自定義消息、服務(wù)的程序do_not_use_local_messages_programcatkin包，那么CMakeLists.txt應(yīng)該寫成：

# 構(gòu)建時依賴項(xiàng)
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS          
             message_generation 
             std_msgs 

# 聲明要構(gòu)建哪些消息
add_message_files(FILES
                  MyMessage1.msg
                  MyMessage2.msg)
                  
# 聲明構(gòu)建哪些服務(wù)
add_service_files(FILES
                  MyService.srv)

# 聲明生成上述消息、服務(wù)需要依賴的消息以及服務(wù)
generate_messages(DEPENDENCIES 
                    std_msgs 
                    sensor_msgs)

# 聲明運(yùn)行時依賴項(xiàng)
catkin_package(CATKIN_DEPENDS 
                message_runtime 
                std_msgs sensor_msgs)

# 聲明構(gòu)建生成的可執(zhí)行文件名稱以及依賴項(xiàng)
add_executable(message_program src/main.cpp)
add_dependencies(message_program ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})

# 聲明構(gòu)建不需要使用自定義消息、服務(wù)的可執(zhí)行文件
add_executable(does_not_use_local_messages_program src/main.cpp)
add_dependencies(does_not_use_local_messages_program ${catkin_EXPORTED_TARGETS})

如果要構(gòu)建響應(yīng)，則在包中“action”目錄中創(chuàng)建有一個名為“MyAction.action”的文件，則必須將actionlib_msgs添加到使用catkin進(jìn)行find_package的組件列表中，然后在CMakeList.txt中加上下面兩行：

add_action_files(FILES
                 MyAction.action)

此外，該包必須具有對actionlib_msgs的構(gòu)建依賴。

九、啟用Python模塊支持

如果catkin包使用一些Python模塊，您應(yīng)該創(chuàng)建一個setup.py文件，并在調(diào)用catkin_python_setup()之后調(diào)用generate_messages()和catkin_package()。

十、單位測試

有一個catkin-specific宏用于處理名為catkin_add_gtest（）的基于gtest的單元測試。

catkin_add_gtest（myUnitTest test / utest.cpp）

十一、可選步驟：指定可安裝的目標(biāo)

構(gòu)建后，構(gòu)建目標(biāo)通常被放置在catkin工作區(qū)中。但有時候我們希望將目標(biāo)安裝到系統(tǒng)其他地方（有關(guān)安裝路徑的信息可以在REP 122中找到），以便其他人或本地文件夾可以使用它們來測試。換句話說，如果你想要做一個“make install”的代碼，你需要指定目標(biāo)應(yīng)該生成到哪里。
這是使用CMake install()函數(shù)作為參數(shù)完成的：

目標(biāo) - 目標(biāo)是安裝
ARCHIVE DESTINATION - 靜態(tài)庫和DLL（Windows）.lib存根
LIBRARY DESTINATION - 非DLL共享庫和模塊
RUNTIME DESTINATION - 可執(zhí)行目標(biāo)和DLL（Windows）樣式共享庫

舉個栗子：

install(TARGETS ${PROJECT_NAME}
  ARCHIVE DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_LIB_DESTINATION}
  LIBRARY DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_LIB_DESTINATION}
  RUNTIME DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

除了這些標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)，一些文件必須安裝到特殊文件夾。即一個包含Python綁定的庫必須安裝到不同的文件夾中才能在Python中導(dǎo)入：

install(TARGETS python_module_library
  ARCHIVE DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_PYTHON_DESTINATION}
  LIBRARY DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_PYTHON_DESTINATION}
)

11.1 安裝Python可執(zhí)行腳本

對于Python代碼，安裝規(guī)則看起來是不同的，因?yàn)闆]有使用add_library（）和add_executable（）函數(shù)，以便CMake確定哪些文件是目標(biāo)以及它們是什么類型的目標(biāo)。而是在您的CMakeLists.txt文件中使用以下內(nèi)容：

catkin_install_python(PROGRAMS scripts/myscript
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION})

有關(guān)安裝python腳本和模塊的詳細(xì)信息以及文件夾布局的最佳做法，請參見catkin手冊。

如果您只安裝Python腳本并且不提供任何模塊，則不需要創(chuàng)建上述setup.py文件，也不需要調(diào)用catkin_python_setup（）。

11.2 安裝頭文件

標(biāo)題文件也必須安裝到“include”文件夾中，這通常是通過安裝整個文件夾的文件來完成的（可選地，按文件名模式過濾，不包括SVN子文件夾）。這可以通過如下所示的安裝規(guī)則完成：

install(DIRECTORY include/ ${PROJECT_NAME}/ DESTINATION$ {CATKIN_PACKAGE_INCLUDE_DESTINATION}
PATTERN ".svn" EXCLUDE
)
或者如果包含的子文件夾與包名稱不匹配：
install(DIRECTORY include/
DESTINATION ${CATKIN_GLOBAL_INCLUDE_DESTINATION}
PATTERN ".svn" EXCLUDE
)

11.3 安裝roslaunch文件或其他資源

其他資源（如啟動文件）可以安裝到

$ {CATKIN_PACKAGE_SHARE_DESTINATION
install(DIRECTORY launch/
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_SHARE_DESTINATION}/launch
  PATTERN ".svn" EXCLUDE)

參考文章：
1.ROS中的CMakeLists.txt
2.catkinCMakeLists.txt

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ROS下的CMakeList.txt編寫

ROS下的CMakeList.txt編寫

一、概述

二、整體結(jié)構(gòu)和命令一覽

三、 CMake版本

四、軟件包名稱

五、查找相關(guān)的CMake包

5.1 那find_package()作何用？

5.2為啥Catkin包是組件形式？

5.3Boost庫

六、catkin_package()

七、指定構(gòu)建目標(biāo)

7.1目標(biāo)命名

7.2自定義輸出目錄

7.3包含路徑和庫路徑

7.3.1 include_directories()

7.3.2 link_directories（）

7.4 可執(zhí)行目標(biāo)

7.5 庫目標(biāo)

7.6 target_link_libraries()

八、消息、服務(wù)和響應(yīng)

8.1 使用條件

8.2 例子

九、啟用Python模塊支持

十、單位測試

十一、可選步驟：指定可安裝的目標(biāo)

11.1 安裝Python可執(zhí)行腳本

11.2 安裝頭文件

11.3 安裝roslaunch文件或其他資源

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ROS下的CMakeList.txt編寫

一、 概述

二、 整體結(jié)構(gòu)和命令一覽

三、 CMake版本

四、 軟件包名稱

五、 查找相關(guān)的CMake包

5.1 那find_package()作何用？

5.2為啥Catkin包是組件形式？

5.3Boost庫

六、catkin_package()

七、指定構(gòu)建目標(biāo)

7.1目標(biāo)命名

7.2自定義輸出目錄

7.3包含路徑和庫路徑

7.3.1 include_directories()

7.3.2 link_directories（）

7.4 可執(zhí)行目標(biāo)

7.5 庫目標(biāo)

7.6 target_link_libraries()

八、消息、服務(wù)和響應(yīng)

8.1 使用條件

8.2 例子

九、啟用Python模塊支持

十、單位測試

十一、可選步驟：指定可安裝的目標(biāo)

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11.2 安裝頭文件

11.3 安裝roslaunch文件或其他資源

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七、指定構(gòu)建目標(biāo)

八、消息、服務(wù)和響應(yīng)

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十一、可選步驟：指定可安裝的目標(biāo)