引言
其实从前几篇文章中我也有提及过ROS 工作空间，而且代码也是在工作空间中编译、运行的。

其实在 ROS 中，我们创建的软件代码，都会被组织成功能包的形式，所以在我们开始代码之前，第一步是创建一个容纳我们的工作空间。

因此本文将介绍ROS工作空间、package 及 catkin 编译系统。

ROS系列文章

ROS 工作空间
简单地说，ROS 工作空间（ROS workspace）就是统一存放 ROS 文件的地方，这里的文件包括源码、功能包、编译产生的中间文件等，一个项目的所有 ROS 文件最好都放在一个 workspace 中，便于统一管理、编译和调用。

一般来说，对于初学者，ROS的工作空间不需要经常建立，因为很多代码只是demo，一般只建立一个就好了，但是如果你的工作涉及大量的功能包，或者涉及几个相互独立的的项目，还是建立多个工作空间比较好，这东西看情况使用就好了。

我们可以在任意位置创建工作目录，一般来说工作空间都有4个文件夹：

src：代码空间，是用来放置我们的功能包的，包括功能包的代码、功能包的配置文件配置等，这个功能包可以是自己写的，也可以是别人的功能包，总之都放在这。

build：编译空间，里面会有编译时产生的一些中间的文件，这个文件夹大家基本上是不用去关心的。

devel：开发空间，里面会放置我们编译生成的一些可执行文件，还包括一些库、一些脚本等等都放在这里。

install： 安装空间，在编译成功后，可以使用make install命令将可执行文件安装到该空间中，这个文件夹并不一定需要，实际上很多工作空间都不需要这个文件夹。

创建工作空间
在任意目录下创建一个文件夹，名字你随意起，我就起ros_ws，然后在这个文件夹下创建src文件夹：


ros017

然后在这个src文件夹下运行以下命令去初始化工作空间：

catkin_init_workspace

然后你就会发现在src目录下生成了一个CMakeLists.txt文件，这其实是CMake的构建规则的文件，这个文件包含了一系列的编译指令，包括应该生成哪种可执行文件，需要哪些源文件，以及在哪里可以找到所需的头文件和链接库。当然，这个文件表明 catkin 在内部使用了 CMake。有兴趣的可以去看看我以前的博文，就是讲解CMake的。

编译工作空间
工作空间里面虽然没有任何代码，但是你依然可以去编译啊，只不过是一个空的工程，那在这里我们一样可以针对ROS的空的空间做编译，大家可以来熟悉一下这个编译的方式，我们要回到你的这个工作空间的根目录ros_ws，在这个目录下进行编译。

cd ..

# 编译
catkin_make

# 输出内容

···
···
-- Using Python nosetests: /usr/bin/nosetests-2.7
-- catkin 0.7.23
-- BUILD_SHARED_LIBS is on
-- BUILD_SHARED_LIBS is on
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/jie/ros_ws/build

看到有对应的内容输出了，就表示编译成功，然后你的ros_ws目录下回多了两个文件夹，分别为build、devel，这两个文件夹的作用就是前面讲解的了。

导出环境变量
devel目录就是我们的环境变量，假设我们当前的工作空间有代码，那么编译成功后会产生可执行文件，那么ROS如何去找到这个可执行文件呢，它不是全能的，需要我们去指定这个可执行文件在哪里，它才能找到，因此我们需要将编译产生的可执行文件、脚本等内容都要告诉系统，我称之为导出环境变量。

如果你查看一下在devel文件夹里面你可以看到几个setup.sh文件。source这些文件中的任何一个都可以将当前工作空间设置在ROS工作环境的最顶层。

如果你的终端是bash（Ubuntu默认终端），那么就运行：

source devel/setup.bash

我个人用的终端是zsh，我是修改过了的，我运行以下命令：

source devel/setup.zsh

然后用echo $ROS_PACKAGE_PATH命令去检查环境变量是否导出，当输出包含了你工作空间的目录就表示环境变量已经导出成功了：

➜  ros_ws echo $ROS_PACKAGE_PATH 

/home/jie/ros_ws/src:/opt/ros/melodic/share

创建功能包

写代码就要创建一个功能包，放着源码文件，在工作空间的src目录下可以直接运行catkin_create_pkg命令去创建功能包，这个命令有非常多的功能，你可以通过catkin_create_pkg -h去细看它的功能，而我就简单讲解一下：

简单的命令用法：

catkin_create_pkg [功能包名称] [依赖功能包1] [依赖功能包2] [依赖功能包n]

创建mytopic001功能包，依赖roscpp、rospy、std_msgs这几个功能包，其实rospy不是必须的，我们目前写的是c++的代码，不过放进去都无所谓。

catkin_create_pkg mytopic001 roscpp rospy std_msgs

catkin_create_pkg命令在创建用户功能包时会生成catkin构建系统所需的CMakeLists.txt和package.xml文件，还有存放代码的src文件夹，和include文件夹，注意这里的src并不是工作目录下的src，而是功能包的src文件夹。

ros018

你可以手动去修改功能包的依赖关系，比如编辑package.xml文件：

ros019

添加源代码

我们将上一篇文章【ROS入门-4】嘴对嘴讲解ROS的核心概念——ROS话题通信机制的源代码添加到这个工作空间中，存放的位置是：ros_ws/src/mytopic001/src，

ros020

修改构建规则

修改ros_ws/src/mytopic001目录下的CMakeLists.txt文件就是修改对应的构建规则，可以在这个文件中设置可执行文件的创建规则、依赖关系、连接关系等等。

add_executable(publisher_topic src/publisher_topic.cpp)
target_link_libraries(publisher_topic ${catkin_LIBRARIES})

add_executable(subscriber_topic src/subscriber_topic.cpp)
target_link_libraries(subscriber_topic ${catkin_LIBRARIES})

ros021

其实如果你会了CMake后，这东西是非常简单的。。。上面的操作起始就是编译两个可执行文件publisher_topic和subscriber_topic，分别执行发布与订阅的操作。

编译功能包
回到工作空间的根目录下ros_ws，运行catkin_make命令编译，当输出以下内容时，表示编译成功：

catkin_make

# 输出内容
···
···
Scanning dependencies of target subscriber_topic
Scanning dependencies of target publisher_topic
[ 50%] Building CXX object mytopic001/CMakeFiles/publisher_topic.dir/src/publisher_topic.cpp.o
[ 50%] Building CXX object mytopic001/CMakeFiles/subscriber_topic.dir/src/subscriber_topic.cpp.o
[ 75%] Linking CXX executable /home/jie/ros_ws/devel/lib/mytopic001/publisher_topic
[100%] Linking CXX executable /home/jie/ros_ws/devel/lib/mytopic001/subscriber_topic
[100%] Built target publisher_topic
[100%] Built target subscriber_topic

验证步骤如下：首先导出环境变量（注意根据你的终端配置运行命令）

source devel/setup.zsh

运行节点管理器

roscore

在新终端运行发布者节点，也是需要导出环境变量的，不然ROS找不到你的可执行程序位置

source ros_ws/devel/setup.zsh

rosrun mytopic001 publisher_topic

在新终端运行订阅者者节点

source ros_ws/devel/setup.zsh

rosrun mytopic001 subscriber_topic

最终效果：

ros022

参考

张老师的书籍《ROS_Robot_Programming》

CMake实战教程