2、工作空间与功能包：创建colcon工作空间，编写第一个C++/Python节点

好，咱们正式开始动手了。这一章，我带你从零搭建一个ROS2工作空间，再写两个最基础的节点——一个用C++，一个用Python。说白了，这就是你ROS2生涯的“Hello World”。

我个人习惯把工作空间比作一个“项目文件夹”。你所有的代码、依赖、配置文件，都整整齐齐地放在里面。colcon就是那个帮你把代码编译成可执行文件的工具。嗯，这里要注意，ROS2默认用的就是colcon，不是catkin了，别搞混。

2.1 创建colcon工作空间

打开终端，我们一步步来。先创建一个目录，然后初始化它。

mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws
colcon build

就这么简单？对，就这么简单。我第一次用colcon的时候，也觉得太轻量了。build完之后，你会看到三个新目录：build、install、log。它们各自干什么用？

目录	作用
build	编译中间文件，一般不用管
install	编译产物，包括可执行文件、库、配置文件
log	编译日志，出错了来这里查

2.2 创建功能包

工作空间有了，接下来创建功能包。功能包是ROS2里最小的组织单元。一个包可以包含节点、消息定义、配置文件等等。

我们创建一个C++包和一个Python包，分别演示。

2.2.1 创建C++功能包

cd ~/ros2_ws/src
ros2 pkg create my_cpp_pkg --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp std_msgs

这条命令干了三件事：

• 创建了my_cpp_pkg目录
• 指定了编译类型为ament_cmake（C++专用）
• 添加了依赖rclcpp（ROS2客户端库）和std_msgs（标准消息类型）

打开看看，里面有个src目录，还有个CMakeLists.txt和package.xml。这两个文件是功能包的“身份证”。

2.2.2 创建Python功能包

ros2 pkg create my_py_pkg --build-type ament_python --dependencies rclpy std_msgs

Python包的结构略有不同。它没有src目录，而是直接有一个和包名同名的Python模块目录。里面放着__init__.py和你的节点代码。

我记得刚开始用Python包时，总找不到入口点。后来才明白，需要在setup.py里配置entry_points。这个后面会讲到。

2.3 编写第一个C++节点

在my_cpp_pkg/src下新建一个文件，叫cpp_node.cpp。写一个最简单的发布者节点。

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

int main(int argc, char *argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  auto node = std::make_shared<rclcpp::Node>("cpp_node");
  auto publisher = node->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
  rclcpp::WallRate rate(1);

  while (rclcpp::ok())
  {
    auto msg = std_msgs::msg::String();
    msg.data = "Hello from C++ node!";
    RCLCPP_INFO(node->get_logger(), "Publishing: '%s'", msg.data.c_str());
    publisher->publish(msg);
    rclcpp::spin_some(node);
    rate.sleep();
  }

  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

这段代码干了什么？

• 初始化ROS2
• 创建一个节点，名字叫cpp_node
• 创建一个发布者，往topic话题上发字符串消息
• 每秒发一次，循环不断

然后，修改CMakeLists.txt，加上编译规则：

add_executable(cpp_node src/cpp_node.cpp)
ament_target_dependencies(cpp_node rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  cpp_node
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
)

2.4 编写第一个Python节点

在my_py_pkg/my_py_pkg目录下新建py_node.py：

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String

class PyNode(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('py_node')
        self.publisher_ = self.create_publisher(String, 'topic', 10)
        self.timer = self.create_timer(1.0, self.timer_callback)

    def timer_callback(self):
        msg = String()
        msg.data = 'Hello from Python node!'
        self.get_logger().info(f'Publishing: "{msg.data}"')
        self.publisher_.publish(msg)

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = PyNode()
    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

Python版本用了类的方式，更符合面向对象习惯。定时器每1秒触发一次回调，发布消息。

然后修改setup.py，添加入口点：

entry_points={
    'console_scripts': [
        'py_node = my_py_pkg.py_node:main',
    ],
},

这样，ros2 run my_py_pkg py_node就能找到你的节点了。

2.5 编译与运行

回到工作空间根目录，编译：

cd ~/ros2_ws
colcon build

如果一切顺利，你会看到绿色的Finished字样。然后source环境：

source install/setup.bash

运行C++节点：

ros2 run my_cpp_pkg cpp_node

运行Python节点：

ros2 run my_py_pkg py_node

你会看到终端里每秒打印一条消息。恭喜，你的第一个ROS2节点跑起来了！

2.6 知识体系总览

下面这张图，帮你理清这一章的核心逻辑：

说白了，这一章就干了三件事：搭环境、建包、写节点。你想想看，是不是很简单？但就是这三步，构成了你后续所有ROS2开发的基石。

嗯，到这里，你已经有了自己的第一个C++和Python节点。接下来，你可以试着改改话题名称、消息内容，或者同时运行两个节点看看它们怎么通信。动手试试，比看十遍都管用。