ROS2 中的工作空間類似我們常說的概念——“工程”，是我們?cè)?ROS 中開發(fā)具體項(xiàng)目的空間，所有功能包的源碼丐枉、配置、編譯都在該空間下完成掘托。

工作空間（workspace瘦锹，也叫工作區(qū)）是包含 ROS 2 軟件包的目錄。在使用ROS 2之前闪盔，必須在計(jì)劃使用的終端中提供 ROS 2 安裝工作區(qū)弯院。這使 ROS 2 的軟件包可供您在該終端中使用。

您還可以選擇“overlay” –一個(gè)輔助工作區(qū)泪掀，在其中可以添加新軟件包而不會(huì)干擾正在擴(kuò)展的現(xiàn)有 ROS 2 工作區(qū)或“underlay”听绳。underlay 必須包含 overlay 中所有軟件包的依賴項(xiàng)。overlay 中的包將覆蓋 underlay 中的包异赫。也可以有多個(gè)參考 underlay 和 overlay椅挣，每個(gè)后續(xù)的 overlay 都使用其父 overlay 的包头岔。

通俗地說，我們可能會(huì)同時(shí)開發(fā)多個(gè)項(xiàng)目贴妻，就會(huì)產(chǎn)生多個(gè)工作空間切油，所以工作空間之間也有一個(gè)層次的問題蝙斜，類似于優(yōu)先級(jí)的概念名惩，比如不同工作空間中有同名的功能包，那運(yùn)行的時(shí)候是啟動(dòng)哪一個(gè)呢孕荠？ROS 默認(rèn)是啟動(dòng)最上層的工作空間（ overlay）娩鹉，上層工作空間中的功能包會(huì)覆蓋（override）下層工作空間（underlay）中的同名功能包。所以有多個(gè)工作空間存在的時(shí)候稚伍，我們還需要注意設(shè)置工作空間的層次弯予。

1 Source ROS 2 environment?

工作空間的層次是通過環(huán)境變量來配置的，簡(jiǎn)單來說：下一個(gè)配置的工作空間會(huì)放到上一個(gè)配置的工作空間之上个曙。

ROS2 安裝路徑下的功能包一般會(huì)被我們?cè)O(shè)置為最下層的工作空間锈嫩，所以我們?cè)诎惭b好 ROS2 之后，一定要記得在 bashrc 中設(shè)置如下 ROS2 安裝路徑的環(huán)境變量：

$ source /opt/ros/<distro>/setup.bash

比如：

$ source /opt/ros/foxy/setup.bash

2 Create a new directory?

最佳實(shí)踐是為每個(gè)新工作空間創(chuàng)建一個(gè)新目錄垦搬。名稱無關(guān)緊要呼寸，但可以指出工作空間的用途會(huì)很有幫助。讓我們?yōu)椤伴_發(fā)工作空間”選擇目錄名稱 dev_ws：

mkdir -p dev_ws/src
cd dev_ws/src

另一個(gè)最佳實(shí)踐是將工作空間中的所有軟件包放入 src 目錄猴贰。上面的代碼在 dev_ws 內(nèi)創(chuàng)建一個(gè) src 目錄对雪，然后導(dǎo)航到該目錄。

3 Clone a sample repo?

現(xiàn)在我們使用的終端已經(jīng) cd 到 dev_ws/src 路徑下米绕，接下來我們?cè)谶@里先放置一些示例的功能包瑟捣。您將使用的現(xiàn)有軟件包來自 ros_tutorials 存儲(chǔ)庫(kù)（on GitHub）。在 dev_ws/src 目錄中栅干，對(duì)要使用的發(fā)行版運(yùn)行以下命令：

$ git clone https://github.com/ros/ros_tutorials.git -b <distro>-devel

比如：

$ git clone https://github.com/ros/ros_tutorials.git -b foxy-devel

稍等片刻迈套， ros_tutorials 中的示例功能包就全部放到工作空間的 src 下邊啦，其中我們可以看到這些內(nèi)容：

現(xiàn)在碱鳞，您已經(jīng)在工作區(qū)中填充了一個(gè)示例程序包桑李，但這不是一個(gè)功能齊全的工作區(qū)。您需要解決依賴關(guān)系并首先構(gòu)建工作區(qū)劫笙。

4 Resolve dependencies?

在構(gòu)建工作空間之前芙扎，您需要解決程序包依賴性。您可能已經(jīng)具有所有依賴關(guān)系填大，但是最佳實(shí)踐是每次克隆時(shí)都要檢查依賴關(guān)系戒洼。您不會(huì)希望由于長(zhǎng)時(shí)間缺少依賴關(guān)系而導(dǎo)致構(gòu)建失敗。

如果允华，沒有安裝 rosdep圈浇，可以運(yùn)行：

$ sudo apt install python-rosdep2
$ sudo rosdep init
$ rosdep update

更多細(xì)節(jié)見：rosdep wiki寥掐。

ROS2 提供了自動(dòng)化的依賴安裝方式，需要我們?cè)诠ぷ骺臻g的根目錄 dev_ws 下運(yùn)行如下命令：

$ rosdep install -i --from-path src --rosdistro <distro> -y

將 <distro> 替換為您的發(fā)行版磷蜀。

運(yùn)行之后召耘，會(huì)自動(dòng)安裝確實(shí)的依賴，如果依賴全部滿足的話褐隆，就會(huì)顯示：

這里需要注意一點(diǎn)污它，以上自動(dòng)化安裝依賴的前提是：每個(gè)功能包已經(jīng)完整的將所依賴的包和庫(kù)在 package.xml 文件中聲明。

5 Build the workspace with colcon?

接下來就可以編譯代碼啦庶弃，需要在工作空間的根目錄 dev_ws 下運(yùn)行：

$ colcon build

如果提示 colcon 沒有安裝的話衫贬，可以使用如下命令安裝：

$ sudo apt install python3-colcon-common-extensions

colcon 是 ROS2 的編譯工具，類似于 ROS1 中的 catkin歇攻。運(yùn)行之后可以看到：

colcon build 后邊還可以跟一些常用的參數(shù)：

• --packages-up-to：編譯指定的功能包固惯，而不是整個(gè)工作空間
• --symlink-install：節(jié)省每次重建 python 腳本的時(shí)間
• --event-handlers console_direct+：在終端中顯示編譯過程中的詳細(xì)日志（否則可以在 log 目錄中找到）

構(gòu)建完成后，在工作區(qū)根目錄（dev_ws）中輸入 ls缴守，您將看到 colcon 創(chuàng)建了新目錄：

build  install  log  src

install 目錄是您工作區(qū)的安裝文件所在的目錄葬毫，您可以使用該目錄來獲取 overlay。

6 Source the overlay?

接下來需要重新打開一個(gè)終端屡穗，然后來設(shè)置 dev_ws 工作空間的環(huán)境變量贴捡。

在獲取 overlay 之前培遵，非常重要的一點(diǎn)是徙硅，要打開一個(gè)新終端，與構(gòu)建工作區(qū)的終端分開渐夸。在您構(gòu)建的同一終端中 sourcing overlay箍镜，或者在生成 overlay 的地方同樣進(jìn)行 sourced源祈，可能會(huì)造成復(fù)雜的問題。

在新終端中色迂，您的主要 ROS 2 環(huán)境作為 “underlay” source香缺，因此您可以在其“on top of”構(gòu)建 overlay：

$ source /opt/ros/<distro>/setup.bash

進(jìn)入工作空間的根目錄，接著歇僧，source 你的 overlay：

$ . install/local_setup.bash

install 里有兩個(gè)很類似的文件：local_setup.sh 和 setup.sh图张，前者僅會(huì)設(shè)置當(dāng)前工作空間中功能包的相關(guān)環(huán)境變量，后者還會(huì)設(shè)置該工作空間下其他底層工作空間的環(huán)境變量诈悍。

現(xiàn)在我們就可以來運(yùn)行 dev_ws 工作空間下的 turtlesim 功能包了：

ros2 run turtlesim turtlesim_node

這時(shí)會(huì)有一個(gè)問題祸轮，ROS2 安裝的路徑下有一個(gè) turtlesim 功能包，這里又有一個(gè) turtlesim 功能包侥钳，我怎么能確定現(xiàn)在運(yùn)行的就是 dev_ws 里的 turtlesim 呢适袜？

不如我們來嘗試修改下這個(gè)包，看下是否會(huì)有變化舷夺。

7 Modify the overlay?

您可以通過在 turtlesim 窗口上編輯標(biāo)題欄來修改覆蓋中的 turtlesim苦酱。為此售貌，請(qǐng)?jiān)?~/dev_ws/src/ros_tutorials/turtlesim/src 中找到 turtle_frame.cpp 文件。用您喜歡的文本編輯器打開 turtle_frame.cpp疫萤。

在第 52 行颂跨，您將看到函數(shù) setWindowTitle("TurtleSim");。將值 ”TurtleSim” 更改為“ ”MyTurtleSim”扯饶，然后保存文件恒削。

返回到您之前運(yùn)行 colcon build 的第一個(gè)終端，然后再次運(yùn)行它帝际。返回第二個(gè)終端（overlay 的 sourced）并再次運(yùn)行 turtlesim：

$ ros2 run turtlesim turtlesim_node

沒錯(cuò)蔓同，打開的小海龜窗口中，標(biāo)題名已經(jīng)變啦蹲诀。

可見，當(dāng)前運(yùn)行的確實(shí)是dev_ws工作空間下的turtlesim包弃揽。

如果再打開一個(gè)新終端脯爪，不 source dev_ws 的環(huán)境變量，那么運(yùn)行一下命令時(shí)就不一樣啦：

$ ros2 run turtlesim turtlesim_node

您可以看到 overlay 中的修改實(shí)際上并沒有影響 underlay 中的任何內(nèi)容矿微。

所以在這里痕慢，dev_ws 是上層工作空間，ROS2 安裝路徑是下層工作空間涌矢，具體運(yùn)行哪里的包掖举，全看你在終端中如何設(shè)置環(huán)境變量了

8 總結(jié)

在本教程中，您將主要的 ROS 2 發(fā)行版安裝作為 underlay娜庇，并通過在新工作區(qū)中克隆和構(gòu)建軟件包來創(chuàng)建了 overlay塔次。如您在修改過的 turtlesim 中所看到的，overlay 位于路徑的前面名秀，并且優(yōu)先于 underlay励负。

建議使用 overlay 來處理少量程序包，因此您不必將所有內(nèi)容都放在同一工作區(qū)中匕得，而不必在每次迭代時(shí)都重建一個(gè)巨大的工作區(qū)继榆。