【CLion + ROS2】在 clion 中编译调试 ros2 package

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  • 0 背景
  • 1. 命令行编译 ros2 package
  • 2. 使用 clion 打开 ros2 工程
  • 3. 使用 clion 编译整个 ros2 工程
    • 3.1 使用 clion 的 external tool 配置 `colcon build`
    • 3.2 开始编译 dev_ws 工程
    • 3.3 编译结果：
  • 4. 调试单独的 ros2 package
    • 4.1 创建 ros2 package 的独立的 colcon build bash 脚本
    • 4.2 创建 clion 中 ros2 package 的独立的 custom build target
    • 4.3 创建 clion 中 对独立的 custom build target 的 **run | debug** configuration
    • 4.4 构建（build） ros2 package
    • 4.5 调试（debug）ros2 package
  • & 参考

0 背景

最近学习 ros2 的 carla-ros-bridge 代码，发现代码中没有顶层 CMakeLists.txt，这种情况下，clion 无法构建 ros2 工程，从而无法编译调试 ros2 package 或者工程，在浏览了一些网页寻找解决方法之后，发现 链接1，2，3 中给出了很好的指导步骤，这篇文章就是用来记录自己操作时的一点心得。

文章结构很大程度上借鉴了链接 1 和 3（clion 官方教程）。如有侵权请告知。

1. 命令行编译 ros2 package

命令行或clion命令和中编译 dev_ws：

colcon build --cmake-args -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON -G Ninja# 选项：-DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON，用于生成 
# In order to be able to open a ROS2 workspace in CLion, we will generate a JSON compilation database using the CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS CMake flag.# 如果没有 Ninja，sudo 安装
sudo apt install ninja-build

当前项目目录结构：

dev_ws
└── src├── cpp_pubsub│   ├── cmake_commands.bat│   ├── CMakeLists.txt│   ├── include│   │   └── cpp_pubsub│   ├── package.xml│   └── src│       ├── publisher_member_function.cpp│       └── subscriber_member_function.cpp└── cpp_srvcli├── cmake_commands.bat├── CMakeLists.txt├── include│   └── cpp_srvcli├── package.xml└── src├── add_two_ints_client.cpp└── add_two_ints_server.cpp10 directories, 10 files

结果文件如下：

jacob@jacob-xx15:~/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws$ tree . -L 2
.
├── build
│   ├── COLCON_IGNORE
│   ├── compile_commands.json  # -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON 生成的代码
│   ├── cpp_pubsub
│   └── cpp_srvcli
├── install
│   ├── ..
│   ├── cpp_pubsub
│   ├── cpp_srvcli
│   ├── ..
├── log
│   ├── build_2023-08-14_19-26-37
│   ├── COLCON_IGNORE
│   ├── latest -> latest_build
│   └── latest_build -> build_2023-08-14_19-26-37
└── src├── cpp_pubsub└── cpp_srvcli13 directories, 14 files

生成的 .json 文件如下：

[
{"directory": "/home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/build/cpp_pubsub","command": "/usr/bin/c++  -DDEFAULT_RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp -DRCUTILS_ENABLE_FAULT_INJECTION -DSPDLOG_COMPILED_LIB -isystem /opt/ros/foxy/include    -Wall -Wextra -Wpedantic -std=gnu++14 -o CMakeFiles/listener.dir/src/subscriber_member_function.cpp.o -c /home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/src/cpp_pubsub/src/subscriber_member_function.cpp","file": "/home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/src/cpp_pubsub/src/subscriber_member_function.cpp"
},{"directory": "/home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/build/cpp_pubsub","command": "/usr/bin/c++  -DDEFAULT_RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp -DRCUTILS_ENABLE_FAULT_INJECTION -DSPDLOG_COMPILED_LIB -isystem /opt/ros/foxy/include    -Wall -Wextra -Wpedantic -std=gnu++14 -o CMakeFiles/talker.dir/src/publisher_member_function.cpp.o -c /home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/src/cpp_pubsub/src/publisher_member_function.cpp","file": "/home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/src/cpp_pubsub/src/publisher_member_function.cpp"
},{"directory": "/home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/build/cpp_srvcli","command": "/usr/bin/c++  -DDEFAULT_RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp -DRCUTILS_ENABLE_FAULT_INJECTION -DSPDLOG_COMPILED_LIB -isystem /opt/ros/foxy/include    -Wall -Wextra -Wpedantic -std=gnu++14 -o CMakeFiles/client.dir/src/add_two_ints_client.cpp.o -c /home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/src/cpp_srvcli/src/add_two_ints_client.cpp","file": "/home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/src/cpp_srvcli/src/add_two_ints_client.cpp"
},{"directory": "/home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/build/cpp_srvcli","command": "/usr/bin/c++  -DDEFAULT_RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp -DRCUTILS_ENABLE_FAULT_INJECTION -DSPDLOG_COMPILED_LIB -isystem /opt/ros/foxy/include    -Wall -Wextra -Wpedantic -std=gnu++14 -o CMakeFiles/server.dir/src/add_two_ints_server.cpp.o -c /home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/src/cpp_srvcli/src/add_two_ints_server.cpp","file": "/home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/src/cpp_srvcli/src/add_two_ints_server.cpp"
}
]

2. 使用 clion 打开 ros2 工程

  1. 在 1 中已经生成了 compile_commands.json，使用 clion 将其作为项目打开（这个文件有点像 toplevel CMakeLists.txt）。
  2. 修改项目 root 目录。

此时 clion 还不能 build | run | debug dev_ws 工程的代码。

3. 使用 clion 编译整个 ros2 工程

大致步骤：

  1. 使用 clion 的 external tool 配置 colcon build
  2. 编译 dev_ws 工程

3.1 使用 clion 的 external tool 配置 colcon build

选择 Settings | Tools | External Tools （或者 shift x 2) 使用 + 添加一个新的 external tool，配置如下：
在这里插入图片描述

3.2 开始编译 dev_ws 工程

使用 tool bar 或者 shift x 2 (external tool)，开始编译 dev_ws 工程。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.3 编译结果：

可以使用 红框中的图标进行 rebuild。

需要 reload compilation database

在这里插入图片描述

其实这一步也是为了生成 compile_commands.json，做完这一步之后可以跳至 2。

编译完整个 ros2 dev_ws 工程之后，是无法调试单独的 ros2 package 的，需要对每一个 ros2 package 进行配置，从而进行调试。

4. 调试单独的 ros2 package

大致步骤：

  1. 创建 ros2 package 的独立的 colcon build bash 脚本。
  2. 创建 clion 中 ros2 package 的独立的 custom build target。
  3. 创建 clion 中 对独立的 custom build target 的 run | debug configuration。
  4. 构建（build） ros2 package。
  5. 调试（debug）ros2 package。

4.1 创建 ros2 package 的独立的 colcon build bash 脚本

在 cpp_pubsub 目录下，创建 cmake_commands.bat。

jacob@jacob-xx15:~/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/src/cpp_pubsub$ tree
.
├── cmake_commands.bat  # 这玩意
├── CMakeLists.txt
├── include
│   └── cpp_pubsub
├── package.xml
└── src├── publisher_member_function.cpp└── subscriber_member_function.cpp3 directories, 5 files

编写 pubsub package 的 cmake_commands.bat，其他 package 可以参考这个来写。
第一行：构建命令。
第二行：编译命令。
第三行：安装命令。

/usr/bin/cmake /home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/src/cpp_pubsub -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON -G Ninja -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/install/cpp_pubsub
/usr/bin/cmake --build /home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/build/cpp_pubsub -- -j8 -l8
/usr/bin/cmake --install /home/jacob/Work_ROS/ros2_study_ws/dev_ws/build/cpp_pubsub

4.2 创建 clion 中 ros2 package 的独立的 custom build target

  1. 在clion 中打开 custom build targets 窗口（shift x 2 输入 custom build targets）。
  2. 按照截图流程进行配置（edit tool 中的 cmake_commands.bat 就是步骤1中创建的文件）。
    在这里插入图片描述

4.3 创建 clion 中 对独立的 custom build target 的 run | debug configuration

按照截图流程进行操作
其中 5 中的 target 就是 步骤 2 中创建的 custom build target for pubsub package。
如果 6 中有 build 文件夹，可以手动清除。
在这里插入图片描述

4.4 构建（build） ros2 package

可以先删除 dev_ws/build/cpp_pubsub/ 目录中所有文件，在用 clion 进行编译之前。
按照截图进行 pubsub package 的编译。
在这里插入图片描述
编译结果：

4.5 调试（debug）ros2 package

由于代码的特殊信，当前 package 包含两个可执行程序 pub（talker），sub（listener）。要调试两者的功能时，需要按截图操作。
如 2 中所示，需要为 pub，sub 分别创建调试配置，在 5 中选择 dev_ws/build/cpp_pubsub 可执行程序（talker，listener）。
在这里插入图片描述
调试结果：pub:
在这里插入图片描述
调试结果：sub:
在这里插入图片描述

& 参考

链接1：clion ros2 代码 build run debug编译运行断点调试
链接2：搭建ROS2 & CLion开发环境
链接3：ROS2 setup tutorial

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