Haitao Liu

Haitao Liu

Beihang University

Bilibili

IDE: XCode Tutorial(Mac)

平台信息：(MacBook Pro、Apple M1 Pro、Sequoia 15.1)

参考工程：*/lht_Xcode/Learn_Eigen_Sophus_Pinocchio_boost

以（Eigen、Sophus、Pinocchio、Boost）这四个C++库的使用以例

Note: 只在在知乎上发过一个帖子，进行过记录XCode Version 16.1。本文档是对之前的记录进行修改完善，软件版本有一定的升级XCode Version 16.3，版本应该影响不大。

1 XCode与brew介绍

1.1 brew介绍

homebrew是一个开源的包管理器，一般主要用于mac上。homebrew官网（打开如下图所示）；brew github。利用brew工具可以下载库。

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# brew常用的几个命令

brew --version # 查看brew版本。

brew update # 更新 Homebrew 本身及其软件配方（Formulae）信息
brew upgrade # 升级本地安装的软件

brew list # 查看brew所安装的libraries。

brew install <package_name> #安装

brew info <package_name> # 查看package信息。

brew --prefix <package_name> # 查看库的地址。

大多数软件包会提供预编译的二进制文件（bottle）。brew一般就是安装的是编译好的版本。利用brew info <package_name>查看。

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1.2 brew安装位置

对心新手，可能比较好奇：利用brew安装的库，到底安装哪里去了呢？

注意：Mac上磁盘默认情况下，只有这四个文件

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需要显示隐藏文件（shift cmd .），找到opt

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在/opt/homebrew/Cellar文件夹下就可以找到下载的库。比如后面介绍的eigen、sophus、pinocchio等

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使用这个brew --prefix pinocchio、brew --prefix eigen命令可以查询库的地址。

/opt/homebrew/opt/pinocchio
/opt/homebrew/opt/eigen

/opt/homebrew/opt/xxx 是一个快捷方式（symlink），指向 xxx 的实际安装目录。

/opt/homebrew/Cellar/xxx 是库的实际安装路径，即最终真实路径为：

/opt/homebrew/Cellar/eigen
/opt/homebrew/Cellar/pinocchio

1.3 conda和pip安装位置

conda主要是环境和包管理，主要是python语言，也支持其他语言（但用的不多）

注意：conda中涉及的python版本跟conda有关，跟系统自带、homebrew，官网安装都没关系。

利用conda的话，一般会创建虚拟环境，比如env_temp。在这个虚拟环境中中安装的库，一般会在opt/anaconda3/envs/env_temp/lib/python3.x/site-packages/。如果使用PyCharm，下图就是存放库的文件夹。

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pip是python官方的包管理工具。专门用于安装 Python 包（从 PyPI 仓库中获取)

pip安装的库的位置取决于使用的环境等因素、

  • 如果还是conda创建的虚拟环境，同上

  • 如果不是onda创建的虚拟环境，就是空的话，跟python和pip有关。

which python3
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.13/bin/python3

which pip
/opt/homebrew/bin/pip

1.4 XCode介绍

1.4.1 Xcode_Command Line Tool

Xcode是苹果公司向开发人员提供的集成开发环境，用于开发macOS、iOS、iPadOS、watchOS、tvOS和visionOS的应用程序。

打开Xcode软件$\to$Create New Project，会看到如下界面。

对于我们来说，就用到命令行工具，调C++库，写代码就可以

Create New Project…$\to$ macOS$\to$Command Line Tool）

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1.4.2 引用C++库

按照1.4.1建立的工程，会有一个main.cpp的文件，有一个示例程序，可以用标准c++的库函数，比如iostream、fstream、sstream等等。 但是涉及特定的C++的库，就需要自己下载。

  • 1 包含头文件

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有的C++库只由头文件组成，那么只需要这一步就可以了，比如Eigen、Sophus、manif等；
另外，对于这种只有头文件的库，将下载好的库直接拖到这个路径下/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/include/中，也是可以的。以eigen库的安装进行了举例，参考。

  • 2 包含lib库

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  • 3.1 Other Linker Flags（下面这个图，在搞清楚一下，在修改一下）

    image-20240611110824157

  • 3.2 跟3.1的目的类似，但是好像也不管用。

    image-20241024183825174

2 Eigen, Sophus库的安装与使用

2.1 eigen

method 1: without brew

Eigen是一个纯头文件构建的库，没有.cpp，也没有.lib，直接include就可以

在mac上，直接下载、解压，得到eigen-3.4.0。将这个文件夹中的Eigen文件夹

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拖到

/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/include/中，就可以直接使用了。

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在XCode中就可以愉快使用了（不需要进行其他的链接等配置）

method 2: with brew

利用brew install eigen方法安装。

在Header Search Paths中添加路径/opt/homebrew/Cellar/eigen/3.4.0_1/include/eigen3即可

注意：并且在PROJECT和TARGETS中都有Header Search Paths，一般是TARGETS中添加路径。

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2.2 sophus（brew）

这个库也是只有头文件的

直接利用brew安装：brew install sophus。

也是安装在了/opt/homebrew/Cellar/sophus中。

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和基于brew方法安装eigen的操作相同，在头文件中包含就可以了。

3 pinocchio、boost库（C++版）（brew）

参考这个，在Mac利用brew上安装、直接运行的下图的两行代码

image-20241025101337324

pinocchio库需要依赖boost库。但是boost库在xcode上感觉有问题一直不成功。

基本把全网的方法都尝试了就是不行？？？2024.11.18。

（终于解决啦2024.11.18）在header search paths和library search paths包含include和lib的时候，不要选择recersive模式，直接就non-recursive模式就可以了，太tm无语了，也不知道为啥！！！

4 demo(Eigen, Sophus, Pinocchio)

完成上述配置，就可以愉快的写代码了，测试代码如下：

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <Eigen/Core>
#include <Eigen/Geometry>
#include <Eigen/Dense>
#include <pinocchio/multibody/sample-models.hpp>
#include "pinocchio/algorithm/joint-configuration.hpp"
#include "pinocchio/algorithm/rnea.hpp"
#include <sophus/se3.hpp>


int main(int argc, const char * argv[]) {
    // 计算程序运行时间
    clock_t start,finish;
    start=clock();
    
    
    // 测试一下Eigen库
    Eigen::MatrixXd m(2,2);
    m(0,0) = 3;
    m(1,0) = 2.5;
    m(0,1) = -1;
    m(1,1) = m(1,0) + m(0,1);
    std::cout << m << std::endl;
    
    
    // 测试一下sophus库
    // 沿着Z轴旋转90度的旋转矩阵
    Eigen::Matrix3d R = Eigen::AngleAxisd(M_PI / 2, Eigen::Vector3d(0, 0, 1)).toRotationMatrix();
    Eigen::Quaterniond q_(R);
    Sophus::SO3d SO3_R(R);
    Sophus::SO3d SO3_q(q_);
    std::cout << "SO(3) from matrix:\n" << SO3_R.matrix() << std::endl;
    std::cout << "SO(3) from quaternion:\n" << SO3_q.matrix() << std::endl;
    std::cout << "they are equal" << std::endl;
    
    
    // 测试一下pinocchio库
    // 参考：https://gepettoweb.laas.fr/doc/stack-of-tasks/pinocchio/master/doxygen-html/
    pinocchio::Model model;
    pinocchio::buildModels::manipulator(model);
    pinocchio::Data data(model);
    Eigen::VectorXd q = pinocchio::neutral(model);
    Eigen::VectorXd v = Eigen::VectorXd::Zero(model.nv);
    Eigen::VectorXd a = Eigen::VectorXd::Zero(model.nv);
    const Eigen::VectorXd & tau = pinocchio::rnea(model, data, q, v, a);
    std::cout << "tau = " << tau.transpose() << std::endl;
    
    
    finish=clock();
    std::cout << finish-start   << "/" << CLOCKS_PER_SEC  << " (s) "<< std::endl;
    
    return 0;
}

运行结果

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5 进阶

5.1 XCode多cpp文件

如果只是想验证多个cpp文件的功能，彼此没有耦合关系。

运行哪个文件，就设置它的Taret Membership，其他文件不要设置，就可以了。

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5.2 brew不能安装的C++库（如manif）

有一些库不能直接用brew直接安装，需要自己手动编译，比如manif库。

想要编译的库的存放位置，比较随意。可以直接在某个工程中新建一个dev文件夹，在这个dev中进行clone、cmake等操作。manif的C++安装教程。

20250729165342

编译好的库一般在/usr/local/include/中。
然后在XCode中进行配置。参考1.4.2。

20250729170353

5.3 安装Pangolin

Pangolin是《视觉SLAM十四讲》P.66 中提到的一个库。

==2025.6.21==
利用Port：sudo port install Pangolin。过程比较慢。

安装成功以后，检查一下：

xxx@xxxMacBook-Pro ~ % port installed | grep Pangolin
 Pangolin @0.8_0 (active)
  • 有头文件。但是没有找到编译后的lib文件，很奇怪。

==2025.7.30==

利用源码编译，也出现了问题，不太清楚怎么回事？ 20250730164237