概述

Catkin 是 ROS1 的构建系统框架，提供包管理、依赖解析和构建工具集成，catkin_make 和 catkin_make_isolated 是其具体实现工具，均通过封装 CMake 实现功能，Catkin 作为底层框架，为两者提供统一的构建逻辑和依赖解析能力作为底层框架，为两者提供统一的构建逻辑和依赖解析能力。Ament对标Catkin，是ROS2的系统框架，通过colcon进行构建，colcon对标catkin_make。

catkin_make 是 ROS 1 的推荐工具，而 catkin_make_isolated 更适用于 CI/CD 流程，colcon 是ROS 2 中推荐使用，支持更灵活的构建策略。

• 构建效率
  catkin_make 支持并行编译，适合快速迭代开发；而 catkin_make_isolated 逐个构建包速度较慢，但能避免依赖冲突。colcon 结合了并行构建和模块化设计，效率更高 。
• 依赖管理
  catkin_make 和 catkin_make_isolated 依赖 Catkin 框架的 package.xml，但 colcon 支持更灵活的依赖解析，并兼容 ROS 2 的 ament 构建系统 。
• 跨平台与扩展性
  colcon 是唯一支持跨平台（Windows/macOS）的工具，且通过插件机制可扩展功能（如测试覆盖率分析、交叉编译）
• 选择建议 ：ROS 1 项目优先使用 catkin_make，复杂依赖时用 catkin_make_isolated，ROS 2 项目必须使用 colcon 。

1. catkin_make

封装了 CMake 和 Make 的复杂性，适合快速构建中小型项目。
支持并行编译，但默认将所有包视为同质化（共享构建环境），可能导致依赖冲突 。

• 特点
  封装简化 ：将 CMake 和 Make 的流程封装为单一命令，自动处理构建细节（如生成 ament.ini 文件、清理构建目录、自动设置 ament.space 等）。
  快速构建 ：支持并行编译，适合中小型项目，构建速度较快。
  依赖管理 ：默认将所有包视为同质化，即所有包共享同一个构建环境，可能导致依赖冲突。
• 用途
  适用于简单的 Catkin 工作空间（仅包含 Catkin 包）。
  快速迭代开发时使用，无需严格隔离依赖。
• 局限性
  无法处理混合工作空间（如同时包含 Catkin 包和非 Catkin 包）。
  编译错误可能因共享环境而相互影响（缺乏隔离性）

-C DIRECTORY：指定工作目录（例如 catkin_make -C build），用于切换到特定构建目录 。
--install ：生成安装目录（如 install 文件夹），将编译产物安装到指定路径 。
--use-ninja：使用 Ninja 构建工具替代 Make，提升构建速度 。
--pkg 或 --packages-select ：仅编译指定包（例如 catkin_make --pkg my_package）

2. catkin_make_isolated

为解决依赖隔离问题而设计的工具，参数更注重独立性和严格依赖管理，面向复杂依赖管理和调试需求，支持混合工作空间。

• 特点
  错误隔离 ：每个包独立构建，避免编译错误跨包传播，适合调试依赖问题。
  严格依赖管理 ：按顺序逐个构建包，强制显式声明依赖关系，确保依赖链完整。
  混合工作空间支持 ：允许同时包含 Catkin 包和非 Catkin 包（如纯 CMake 或 ROS 1 的 rosbuild 包）。
• 用途
  需要严格依赖隔离的场景（如大型项目或调试依赖冲突）。
  构建包含非 Catkin 包的工作空间。
• 局限性
  编译速度慢 ：不支持并行编译，逐个构建包导致效率较低。
  复杂性更高 ：需手动管理更多配置，适合高级用户。

-C WORKSPACE：指定工作空间路径（例如 -C build 表示切换到 build 目录执行构建）。
--source SOURCE：指定源码目录路径（默认为 src），用于非标准目录结构的工作空间 。
--build BUILD：指定构建目录路径（默认为 build_isolated），存储中间编译文件 。
--devel DEVEL：指定开发空间路径（默认为 devel_isolated），包含编译后的库和可执行文件。
--merge：合并开发空间路径（默认每个包独立隔离），避免路径冲突。
--install：生成安装目录（如 install_isolated），用于部署最终产物 。
--use-ninja / --use-nmake / --use-gmake：指定构建工具（Ninja、NMake、GNU Make），默认使用系统默认工具 。
--pkg PKGNAME [PKGNAME ...]：仅构建指定的包 （如 --pkg my_package），支持单独构建单个包 。
--ignore-pkg PKGNAME [PKGNAME ...]：忽略指定包，跳过其构建过程 。
--from-pkg PKGNAME：从指定包开始构建（按依赖顺序），后续包也会被构建 。
--force-cmake：强制重新运行 CMake，忽略缓存配置 。
--cmake-args [CMAKE_ARGS ...]：传递额外的 CMake 参数（如 -DCATKIN_ENABLE_TESTING=1）。
--make-args [MAKE_ARGS ...]：传递额外的 Make 参数（如 -j4 指定并行编译线程数）

3. colcon

ament 是 ROS 2 的元构建系统 ，用于替代 ROS 1 中的 catkin 系统，提供包依赖解析、构建配置生成、测试执行等功能，包含一组工具链（如 ament_cmake、ament_python），用于支持不同语言和构建类型的包。
colcon是一个通用的构建工具，负责自动化构建、测试和部署多个包的工作流。它独立于 ROS 2，但深度集成于 ROS 2 的开发流程，支持并行构建和插件扩展。换句话说，colcon 利用 ament 提供的接口（如 ament_cmake）构建 ROS 2 包，但本身不绑定于 ament 或 ROS 2，也支持ROS 1 的 catkin构建系统及纯 CMake 包。

支持跨平台（Windows/macOS）的工具，且通过插件机制可扩展功能（如测试覆盖率分析、交叉编译）。

• 并行构建：colcon 默认并行构建包（基于 CPU 核心数），显著提升大型项目构建速度 。
• 模块化插件机制，支持扩展功能：
  colcon-cd：快速切换到包目录。
  colcon-coveragepy：Python 代码覆盖率分析。
  colcon-lcov-result：生成 LCOV 格式覆盖率报告 。
• 跨平台兼容性
  在 Windows 上通过 cmd 或 PowerShell 支持与 Linux/macOS 一致的构建流程，适合多平台开发 。
• ROS 2 生态深度集成
  默认支持 ament_cmake 和 ament_python 构建类型，适配 ROS 2 的模块化架构 。
  兼容交叉编译（如嵌入式设备），openEuler Embedded 已集成此功能。
• 开发与生产模式分离
  开发阶段使用 --symlink-install 快速测试代码修改 。
  生产阶段使用普通 colcon build 确保稳定性

build：默认构建命令 ，按依赖顺序构建所有包。
test：运行所有包的测试用例，并生成覆盖率报告。
package：打包构建产物（如生成 Debian/ROS 2 源码包）
--packages-select ：仅构建指定包（支持多包并行）。
--symlink-install：使用符号链接安装文件（开发阶段推荐），修改代码后无需重新构建。
--merge-install：将所有包安装到同一目录（默认行为），而非独立路径 。