视觉slam14讲与C++、cmake笔记（一）

原创已于 2023-09-11 15:05:12 修改

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于 2023-09-05 20:16:41 首次发布

本文记录了在使用C++编写SLAM程序过程中学到的知识，涉及命名空间、iostream库、头文件管理、CMake配置、ctime和cmath库应用、Eigen库、chrono库、CV_8UC1含义、VScode集成等，适合C++技术学习者参考。

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文章目的

记录一下通过c++编写slam程序过程当中学习到的东西，比如c++中所用到的库都是什么意思，为什么要引用这些库等。

接下来，将会以slam14讲的章节为索引，记录里面遇到的c++方面的知识，也会从最基础的开始。

CH2

CH2-C++

using namespace std

using namespace std：该语句的用法是指，调用std命名空间下的函数。为了解决命名冲突的问题，即自己定义的某些变量或函数的名称，与调用库中函数变量或名称相同而产生冲突。

用了这句using namespace std;就相当于直接把它的命名空间的壳拆了，也就是可以直接访问里边的所有函数和对象，如cout、cin、endl……

【命名空间】using namespace std是什么意思？_罅隙`的博客-优快云博客

iostream

iostream：一个包含C++输入输出的库，该库的源码中定义了std命名空间。因此，在调用该库的时候，如果不使用上面的语句using namespace std对命名空间展开，或者不使用std::表示调用std命名空间下的函数或者变量，则没有办法在程序中正常使用cout或者cin，因为cin和cout都在std命名空间下。

头文件宏定义

为了防止头文件被重复调用例如：

    //student.h
    class Student {
    //......
    };
     
    //school.h
    #include "student.h"
    class School {
    //......
    private:
    Student stu[50];
    };
     
    //main.cpp
    #include "student.h"
    #include "school.h"
    int main() {
    //......
    return 0;
    }

这里在main中调用student.h和school.h，但是在school.h中已经对student.h进行了调用，此时编译会报错，即对头文件重复调用的错误。这里我们只需要通过宏定义，对头文件的重定义错误进行纠正。

#ifndef _NAME_H
#define _NAME_H
//头文件内容
#endif

其中，_NAME_H 是宏的名称。需要注意的是，这里设置的宏名必须是独一无二的，不要和项目中其他宏的名称相同。

当程序中第一次 #include 该文件时，由于 _NAME_H 尚未定义，所以会定义 _NAME_H 并执行“头文件内容”部分的代码；当发生多次 #include 时，因为前面已经定义了 _NAME_H，所以不会再重复执行“头文件内容”部分的代码。

C++防止头文件被重复引入的3种方法（详解版）_c++防止头文件重复包含_致守的博客-优快云博客

对于自定义的头文件，一定要注意调用时使用双引号，而不是尖括号。一些默认的头文件使用尖括号。

CH2-Cmake

CMAKE_BUILD_TYPE中debug和release的区别

对于一般项目没有太大区别，并且在slam过程中牵扯需要修改地层cmake的地方比较少，因此可以直接使用默认release版本。

库文件调用及使用

c++文件中，如果没有main函数，意味着该文件无法通过编译生成一个可执行文件。而在大多数时候，我们通过代码调用，把一些东西进行打包，供其他程序或者main函数进行调用，打包好的东西就叫做库。通过如下语句告诉cmake，libhelloslam.cpp将会变成一个叫做hello的库：

add_library(hello libhelloslam.cpp)

调用cmake编译完成后，就会在build中生成libhello.a文件，即静态库文件。使用如下语句可以生成共享库，共享库在调用时只有一个副本，更节省空间：

add_library(hello_shared SHARED libhelloslam.cpp)

lib.cpp文件用于定义函数，lib.h文件调用lib.cpp文件中对函数的定义，并被含有main函数的cpp文件所引用。生成共享库之后，通过如下语句将执行项目与生成的共享库链接：

target_link_libraries( usehello hello_shared)

这里需要注意，如果我们所调用的头文件不在当前目录下，需要对头文件的路径进行include，命令行如下：

#这里以系统自带的eigen3为例
include_directories("/usr/include/eigen3")

虽然cpp文件中可能会提示对应的头文件不存在，但是只要在cmakelist里面正确引用了路径即可。

CH3

CH3-C++

ctime库

ctime库包括了很多对于时间的运算，可以计算时间差。

c++中的ctime库_c++ ctime库_fang0jun的博客-优快云博客

可以通过调用clock()函数，计算开始时间到结束时间CPU运行的时间单元数，再通过作差/单元数来计算时间。例程可以参考slam14讲。

cmath库

cmath库，顾名思义可以调用各种数学运算的库，类似于math.h。

C++ 13个cmath库函数！（史上最详细）-优快云博客

\t、\n、\r

\n:表示换行操作，光标会移动到下一行（next line）

\t:表示水平制表空行操作，相当于Tab键，不会换行

\r:相当于回车，相当于光标回到本行首位置，不会换行；

Eigen报错

结果矩阵的维度错误：

不同数据类型矩阵相乘（例如float与double）

cout.precision()

C++的精度输出cout.precision()的使用_c++ precision_可即的博客-优快云博客

四元数、旋转矩阵、旋转向量相互转化

【C++】Eigen 库中旋转向量、旋转矩阵、欧拉角、四元数的定义及互相转换_eigen 欧拉角转四元数_Amelie_xiao的博客-优快云博客

CH3-Cmake

CMAKE_CXX_FLAGS

CMake指令解析 set(CMAKE_CXX_FLAGS “$ENV{CXXFLAGS} -rdynamic -O3 -fPIC -ggdb -std=c++11 -Wall -Wno-deprec_cmake set_For Nine的博客-优快云博客

这里可能会用到很多的参数，但是-O3的意思是对代码进行优化。

include_directories

include_directories("/usr/include/eigen3")是指将该路径放到头文件搜索路径下。

如果头文件是自己写的，可以不用引。如果是第三方的头文件，需要使用该命令引用以下。保险起见，最好所有都进行引用。

这里路径之所以直到eigen3，是因为cpp文件中的头文件是#include <Eigen/Dense>，结合上面的路径，总的路径就是/usr/include/eigen3/Eigen/Dense.h，否则就会提示路径找不到。

add_subdirectory

加入子工程项目，可以用来做一个整体的编译，将各个子工程项目通过对应的CMakeLists.txt文件一整个进行编译。

CH4

CH4-C++

.hpp文件和.h文件的区别

.hpp文件与.h文件的区别在于，.h文件中只会包含对函数的声明，没有实现，而.hpp文件中则会包含对函数的实现。在使用过程中，只需要对.hpp文件进行调用即可，无需再调用cpp库文件。

CH4-Cmake

find_package

find_package是给cmake提供寻找某个库头文件与库文件的指令，如果能够找到，就会提供头文件和库文件所在目录的变量。之后再通过targetlink或者include等命令包含库文件和头文件即可。

本质上是寻找第三方库所编译后的.cmake文件，找到后命名变量名称。

除了Eigen，别的库基本都是先find_package，再加上include_directories引头文件以及targenlink引库文件。或许有时需要通过set设置一下优先寻找路径。

# 设定优先找包路径
set(OpenCV_DIR /usr/local/share/OpenCV)
# 然后find_package找opencv时优先查找上面这个路径下的.cmake文件
# 如果符合版本要求就使用，不符合就会去默认找包路径再其他opencv版本
find_package(OpenCV 3.4.15 EXACT REQUIRED)
# EXACT表示版本必须一致，否则大版本一致即可
# REQUIED表示必须找到该包，否则停止，于此相反的是QUIET，找不到包也不会报错
find_package(OpenCV 3.4.15 EXACT REQUIRED)

CH5

CH5-C++

choron库

提供了time_clock、duration、time_point三个方面的相关函数

C++11计时器:chrono库介绍_森明帮大于黑虎帮的博客-优快云博客

CV_8UC1含义

opencv学习日记——CV_8UC1 含义_英雄小摔哥的博客-优快云博客

其中，CV_8UC3表示一共3个通道，每个通道都是8位，因此一共是24位的元素。

Opencv中立体视觉匹配算法

双目相机立体匹配算法BM和SGBM_cv::stereosgbm_没伞的行者的博客-优快云博客

auto用法

auto可以自动推断变量的类型，是double还是float等等。

c++ auto类型用法总结_auto c++_慢下去、静下来的博客-优快云博客

CH5-cmake

附录

catkin_make与cmake的区别

catkin_make实际上与下面的指令是等效的：

$ cd ~/catkin_ws
$ cd src
$ catkin_init_workspace
$ cd ..
$ mkdir build
$ cd build
$ cmake ../src -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=../install -DCATKIN_DEVEL_PREFIX=../devel
$ make

就是对工作空间下的src里面的内容进行编译，所以cmakelist应该与src目录是平级的。