一、ament 与 colcon

ROS2采用了新的编译系统Ament，相比ROS1中的catkin，Ament更高效，支持跨平台编译，并能更好地集成现代构建工具链。ament_cmake和ament_python是ament生态系统中的两个重要组件，分别用于C/C++和Python软件包的构建。

ROS2采用colcon作为新的构建工具，它是一个命令行工具，用于改进构建、测试和使用多个软件包的工作流程，负责调用不同的构建系统（如ament_cmake、ament_python等）来完成软件包的构建任务。

colcon是抽象于ament之上的，ament工具链是专门服务于ROS2相关功能包的，而colcon则可以服务于任意C/C++和Python功能包，甚至Java、Rust和Go等任意语言编写的项目。它自动化了构建过程，处理了依赖关系，并设置了使用软件包的环境。colcon通过解析软件包中的 package.xml 文件来确定构建顺序和依赖项，然后调用相应的构建系统（如ament_cmake）来完成构建任务。

二、colcon 模块化安装

colcon是一个模块化的工具链，所有命令行参数都由相应的安装包提供，如下：

他们的基本功能说明如下：

python3-colcon-alias：提供别名功能，允许用户为常用的colcon命令创建简短的快捷方式。
python3-colcon-argcomplete：集成argcomplete库，为colcon命令提供命令行参数自动补全功能。
python3-colcon-bash：提供Bash脚本支持，允许colcon在Bash环境中更好地工作。
python3-colcon-bazel：为使用Bazel构建系统的项目提供colcon支持。
python3-colcon-cd：允许colcon在执行命令前自动切换到指定的工作目录。
python3-colcon-clean：提供清理构建产物的功能。
python3-colcon-cmake：为使用CMake构建系统的项目提供colcon支持。
python3-colcon-common-extensions：包含一些常用的colcon扩展。
python3-colcon-core：colcon的核心功能，包括命令行解析、日志记录、工作空间管理等。
python3-colcon-coveragepy-result：集成coverage.py，提供代码覆盖率结果的处理和报告功能。
python3-colcon-defaults：提供colcon的默认配置和设置。
python3-colcon-devtools：提供开发工具支持，如调试和性能分析。
python3-colcon-ed：与编辑器集成相关的功能。
python3-colcon-hardware-acceleration：提供硬件加速支持，可能涉及GPU或其他加速器。
python3-colcon-installed-package-information：提供已安装包的信息查询功能。
python3-colcon-lcov-result：集成LCOV，提供代码覆盖率结果的另一种处理和报告方式。
python3-colcon-library-path：管理库路径，确保构建和运行时能够找到正确的库文件。
python3-colcon-meson：为使用Meson构建系统的项目提供colcon支持。
python3-colcon-metadata：管理colcon项目的元数据。
python3-colcon-mixin：提供Mixin支持，允许通过组合的方式增强colcon的功能。
python3-colcon-notification：提供构建和测试结果的通知功能，可能通过邮件、Slack等渠道发送。
python3-colcon-output：管理colcon命令的输出，包括日志、进度信息等。
python3-colcon-override-check：检查并报告可能的配置覆盖情况，以避免意外的构建行为。
python3-colcon-package-information：提供包信息查询功能，如包的依赖关系、版本等。
python3-colcon-package-selection：允许用户选择性地构建和测试项目中的包。
python3-colcon-parallel-executor：提供并行执行构建和测试任务的功能，以提高效率。
python3-colcon-pkg-config：集成pkg-config，提供包配置信息的查询功能。
python3-colcon-powershell：提供PowerShell脚本支持，允许colcon在PowerShell环境中更好地工作。
python3-colcon-python-setup-py：为使用Python setup.py构建系统的项目提供colcon支持。
python3-colcon-recursive-crawl：提供递归遍历项目目录的功能，以发现更多的包和构建目标。
python3-colcon-rerun：允许用户重新运行之前的构建和测试任务。
python3-colcon-ros：为ROS2项目提供colcon支持，包括构建、测试、安装等。
python3-colcon-ros-distro：提供ROS发行版支持，允许用户根据特定的ROS发行版构建项目。
python3-colcon-ros-domain-id-coordinator：在ROS 2项目中协调域ID（Domain ID）的分配和使用。
python3-colcon-spawn-shell：允许用户从colcon命令中启动一个新的shell会话。
python3-colcon-test-result：处理并报告测试结果，包括测试的成功、失败、跳过等信息。
python3-colcon-zsh：提供Zsh脚本支持，允许colcon在Zsh环境中更好地工作。

一般使用时只需安装 sudo apt install python3-colcon-common-extensions 即可，一些必要的包会作为依赖自动安装，比如 python3-colcon-core 、python3-colcon-defaults 等。

三、colcon 基本使用介绍

3.1 常用命令

构建工作空间

要构建一个包含多个软件包的工作空间，首先需要导航到该工作空间的根目录，通常这个目录下会有一个 src 文件夹，里面包含了所有的源代码包。然后运行以下命令：

colcon build

这将构建 src 文件夹中的所有软件包。

清理构建结果

如果你想清理之前的构建结果，可以使用：

colcon clean

这会删除 build 和 install 目录下的所有文件。

构建特定的包

如果你只想构建特定的一个或几个包，可以使用：

colcon build --packages-select <package_name>

例如，如果你想要构建名为 my_package 的包，命令应该是：

colcon build --packages-select my_package

指定构建系统

如果你的包使用了不同于默认的构建系统（比如 ament_cmake），你可以通过 --cmake-args 参数指定：

colcon build --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

并行构建

为了加快构建过程，你可以利用多核处理器并行构建多个包。使用 -j 或 --parallel-workers 参数指定并行工作的数量：

colcon build --parallel-workers 4

扩展构建选项

colcon 支持很多其他选项，比如设置构建目录、安装目录等。你可以通过查看帮助文档来获取更多信息：

colcon build --help

3.2 其他命令

列出所有可用的包

colcon list

忽略某些包

如果你不想构建某些特定的包，可以使用 --packages-skip 参数：

colcon build --packages-skip <package_name>

查看colcon文档

colcon -h

其中 colcon verbs 列出了当前已安装的功能，如需要的功能不在列表里，需要另外安装。

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