文章目录

1 catkin的历史
- 1.1 Legacy Catkin Workflow
- 1.2 Isolated Catkin Workflow
1.3 Parallel Isolated Catkin Workflow and catkin build
2 cmake和catkin_make区别
3 catkin_make和catkin build
- 3.1 catkin_make 和 catkin build的重要区别
- 3.2 Isolation的含义
- 3.3 catkin build与catkin_make_isolated的不同
- 3.4 总结
4 catkin build使用

1 catkin的历史

A brief history of catkin

1.1 Legacy Catkin Workflow

核心的Catkin元构建系统最初的设计目的是为了高效地构建众多相互依赖但独立开发的CMake项目。这是由机器人操作系统(ROS)社区开发的，最初是作为标准元构建工具rosbuild的继承者。ROS社区的分布式开发模型包含许多模块化项目，构建可分发的二进制包的需求推动了系统的设计，该系统有效地合并了许多不同的项目，从而利用单个目标依赖树来构建空间。

为了方便这个合并的构建过程，工作空间的src下将包含样板化的top-level cmakelt .txt，它将自动将其下面的所有Catkin CMake项目添加到单个大型CMake项目中。

然后，用户将构建这个项目集合，就像使用一个与标准CMake源外构建工作流类似的工作流的单个统一CMake项目一样。它们都将配置为一次cmake调用，然后使用一次或多次make调用构建目标

$ mkdir build
$ cd build
$ cmake ../src
$ make

为了帮助自动化合并的构建过程，Catkin使用命令行工具catkin_make发布。该命令自动执行上述CMake工作流，同时根据标准约定设置一些变量。这些默认值将导致执行以下命令

$ mkdir build
$ cd build
$ cmake ../src -DCATKIN_DEVEL_SPACE=../devel -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=../install
$ make -j<number of cores> -l<number of cores> [optional target, e.g. install]

这种方法的一个优点是，总体配置比单独配置每个包要小，而且Make目标甚至可以在依赖包之间并行化。
然而，在实践中，这也意味着在大型工作空间中，修改一个包的CMakeLists.txt将需要重新配置整个工作空间中的所有包。
然而，这种方法的一个关键缺陷是没有故障隔离。leaf包(没有依赖项的包)中的错误将阻止所有包的配置。包可能有冲突的目标名称。如果一个包定义了另一个包需要的变量，合并的构建过程甚至可能导致CMake错误不被检测到，并且可能依赖于独立包构建的顺序。由于包被合并到一个单独的CMake调用中，这种方法还要求开发人员在其依赖项内的某些目标上指定显式的依赖项。

合并构建过程的另一个缺点是，它只能在只有Catkin CMake包组成的同构工作区中工作。其他类型的包，如普通的CMake包和autotools包不能集成到单个配置和单个构建步骤中。

1.2 Isolated Catkin Workflow

合并构建过程和catkin——make工具的众多缺陷促使catkin_make_isolated工具的开发。与catkin_make不同，catkin_make_isolated命令使用一个隔离的构建过程，其中每个包都是独立配置、构建和加载到环境中的。

这样，每个包都是独立构建的，下一个包构建在当前包的原子结果上。这解决了目标冲突、目标依赖项管理和项目之间其他不希望的交叉对话的问题。这也允许其他构建工具的同构自动化，如普通CMake或autotools。

catkin_make_isolated的工作流程还启用了以下功能：

允许构建工作空间的一部分
将Catkin和非Catkin项目构建到单个开发空间中
无需重新配置或重新构建其依赖关系即可构建软件包
在构建任何软件包之前，消除了工作区中所有软件包都没有CMake错误的要求

然而，catkin_make_isolated仍然存在一些问题。首先，**它比catkin_make慢得多，因为它不能并行地构建相互不依赖的目标甚至包。它还缺乏对工作空间中包列表的更改的健壮性。**因为它是一个发布的工具，所以它也有严格的API稳定性要求。

1.3 Parallel Isolated Catkin Workflow and catkin build

catkin_make_isolated的局限性和需要额外的高级构建工具的需求，导致了并行版本的catkin make isolated，或pcmi的开发，作为Project Tango的一部分。pcmi后来成为这个项目中包含的catkin命令的构建动词。

除了catkin_make和 catkin_make_isolated的功能catkin build还有如下功能:

当包被添加到源空间或从源空间删除时，健壮地调整构建
基于工作目录的给定包的上下文感知构建
从工作空间中完全清除单个包的产品的能力
Explicit control of workspace chaining
Additional error-checking for common environment configuration errors
Numerous other command-line user-interface improvements

2 cmake和catkin_make区别

catkin_make和cmake的区别
简单来讲就是catkin_make是cmake的高级封装，很多路径是定义好的，用户只需要按照catkin_make的文件管理规则，使用catkin_make即可

3 catkin_make和catkin build

3.1 catkin_make 和 catkin build的重要区别

与catkin_make不同**，catkin命令行工具不仅仅是一个简单的cmake和make命令的包装。** catkin构建命令 **在工作空间的源空间中单独构建每个包，以防止构建时的cross-talk。**因此，在其最简单的使用中，catkin build的行为类似于并行版本的catkin_make_isolatied

虽然文档的其余部分描述了catkin工具中更多的特性，但本章详细介绍了如何从使用catkin_make和catkin_make_isolated换到使用catkin make。本章不描述catkin工具在catkin_make和catkin_make_isolated上提供的高级特性。要快速了解如何使用catkin构建，请参阅cheat_sheet。

3.2 Isolation的含义

对于catkin_make_isolated和catkin build来讲，隔离编译(build isolation)有如下含义

在source space中没有top-level的CMakeLists.txt
每一个pkg都有一个独立的使用catkin_tools的编译空间
使用catkin build的pkg不会访问在同一个workspace下其他pkg中定义的variables
当前pkg使用的其他pkg中的依赖项，需要保证提前编译
包不需要定义其他包中构建的ROS消息的目标依赖关系
它将相同的CMake命令行参数传递给多个软件包
如果每个CMake包都有一个带有适当的< build type>标记的package.xml文件，那么就可以构建普通的CMake包。

3.3 catkin build与catkin_make_isolated的不同

它使用内部作业服务器来分配负载，并行地构建包
它将产品放入隐藏目录，然后象征性地将它们链接到devel空间(默认情况下)
它将持久配置选项存储在工作区根目录下的.catkin_tools目录中
它生成.catkin文件，其中单独列出每个源包，而不只是列出工作区的源空间。这将导致类似的ROS_PACKAGE_PATH变量，其中列出每个包源空间

3.4 总结

catkin系列工具的产生是为了更好的build使用cmake构建的pkg，catkin_make是cmake的升级版，可以认为是对cmake进一步封装的高级命令。然后是catkin_make_isolated，相比catkin_make的一个改进是将工作空间下的所有的pkg进行独立编译，缺点就是编译时间比catkin_make更长。最后就是catkin build，改进了catkin_make_isolated和catkin_make，能够对工作空间下每个pkg独立编译，并且使用更方便，对用户来讲命令更友好

4 catkin build使用

quick start
catkin cheat sheet
将catkin_make项目迁移到catkin_build
catkin build详解

mkdir -p /tmp/quickstart_ws/src            # Make a new workspace and source space
cd /tmp/quickstart_ws                      # Navigate to the workspace rootcatkin init                                # Initialize it with a hidden marker filecatkin create pkg pkg_a                    # Populate the source space with packages...
catkin create pkg pkg_b
catkin create pkg pkg_c --catkin-deps pkg_a
catkin create pkg pkg_d --catkin-deps pkg_a pkg_bcatkin list                                # List the packages in the workspacecatkin build                               # Build all packages in the workspacesource /tmp/quickstart_ws/devel/setup.bash # Load the workspace's environmentcatkin clean                               # Clean all the build products

调用catkin init通过创建一个名为.catkintools的隐藏目录来标记目录路径。此隐藏目录用于将父目录指定为Catkin工作区的根目录，并存储有关工作区配置的持久信息。

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