cocos2d-x box2d Demo讲解

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-05-13 03:10 192阅读 0赞

### 勤奋努力，持之以恒！ ###

核心概念

Box2D 中有一些基本的对象,这里我们先做一个简要的定义,在随后的文档里会有更详细的描述。

刚体(rigid body)

一块十分坚硬的物质,它上面的任何两点之间的距离都是完全不变的。它们就像钻石那样坚硬。在后面的讨论中,我们用物体(body)来代替刚体。

形状(shape)

一块严格依附于物体(body)的 2D 碰撞几何结构(collision geometry)。形状具有摩擦(friction)和恢复(restitution)的材料性质。

约束(constraint)

一个约束(constraint)就是消除物体自由度的物理连接。在 2D 中,一个物体有 3 个自由度。如果我们把一个物体钉在墙上(像摆锤那样),那我们就把它约束到了墙上。这样,此物体就只能绕着这个钉子旋转,所以这个约束消除了它 2 个自由度。

接触约束(contact constraint)

一个防止刚体穿透,以及用于模拟摩擦(friction)和恢复(restitution)的特殊约束。你永远都不必创建一个接触约束,它们会自动被 Box2D 创建。

关节(joint)

它是一种用于把两个或多个物体固定到一起的约束。Box2D 支持的关节类型有:旋转,棱柱,距离等等。关节可以支持限制(limits)和马达(motors)。

关节限制(joint limit)

一个关节限制(joint limit)限定了一个关节的运动范围。例如人类的胳膊肘只能做某一范围角度的运动。

关节马达(joint motor)

一个关节马达能依照关节的自由度来驱动所连接的物体。例如,你可以使用一个马达来驱动一个肘的旋转。

世界(world)

一个物理世界就是物体,形状和约束相互作用的集合。Box2D 支持创建多个世界,但这通常是不必要的。

//
    //  HelloWorldScene.cpp
    //  Box2d
    //
    //  Created by XiangZi on 14-6-23.
    //  Copyright __MyCompanyName__ 2014年. All rights reserved.
    //
    #include "HelloWorldScene.h"
    
    //单位：Box2D中距离以米为单位，质量以公斤为单位，时间以秒为单位。
    //屏幕的宽度和高度值除以一个名为 PTM_RATIO 的常量，把像素值转换成了以米为单位来计算长度。
    
    #define PTM_RATIO 32  //PTM_RATIO用于定义32个像素在Box2D世界中等同于1米。
    
    enum {
        kTagParentNode = 1,
    };
    
    PhysicsSprite::PhysicsSprite()
    : m_pBody(NULL)
    {
    
    }
    
    void PhysicsSprite::setPhysicsBody(b2Body * body)
    {
        m_pBody = body;
    }
    
    //重写isDirty方法，返回YES，目的是让每次layer的update调用后重新绘制PhysicsSprite精灵。
    bool PhysicsSprite::isDirty(void)
    {
        return true;
    }
    
    /*
     重写精灵的矩阵变换方法nodeToParentTransform，模板提供的这个实现，能改变精灵的位置和角度。
     我们会看到，在update函数中，调用了Box2D的Step方法，这个方法根据时间流逝计算出每个刚体的新位置和角度，
     然后在这里被使用最终达到精灵移动旋转的目的。
     */
    CCAffineTransform PhysicsSprite::nodeToParentTransform(void)
    {
        b2Vec2 pos  = m_pBody->GetPosition();
    
        float x = pos.x * PTM_RATIO;
        float y = pos.y * PTM_RATIO;
    
        if ( isIgnoreAnchorPointForPosition() ) {
            x += m_obAnchorPointInPoints.x;
            y += m_obAnchorPointInPoints.y;
        }
    
        // Make matrix
        float radians = m_pBody->GetAngle();
        float c = cosf(radians);
        float s = sinf(radians);
    
        if( ! m_obAnchorPointInPoints.equals(CCPointZero) ){
            x += c*-m_obAnchorPointInPoints.x + -s*-m_obAnchorPointInPoints.y;
            y += s*-m_obAnchorPointInPoints.x + c*-m_obAnchorPointInPoints.y;
        }
    
        // Rot, Translate Matrix
        m_sTransform = CCAffineTransformMake( c,  s,
            -s,    c,
            x,    y );
    
        return m_sTransform;
    }
    
    HelloWorld::HelloWorld()
    {
        setTouchEnabled( true );
        setAccelerometerEnabled( true );
    
        CCSize s = CCDirector::sharedDirector()->getWinSize();
        // init physics
        this->initPhysics();
    
        CCSpriteBatchNode *parent = CCSpriteBatchNode::create("blocks.png", 100);
        m_pSpriteTexture = parent->getTexture();
    
        addChild(parent, 0, kTagParentNode);
    
    
        addNewSpriteAtPosition(ccp(s.width/2, s.height/2));
    
        CCLabelTTF *label = CCLabelTTF::create("Tap screen", "Marker Felt", 32);
        addChild(label, 0);
        label->setColor(ccc3(0,0,255));
        label->setPosition(ccp( s.width/2, s.height-50));
        
        scheduleUpdate();
    }
    
    HelloWorld::~HelloWorld()
    {
        delete world;
        world = NULL;
        
    }
    
    void HelloWorld::initPhysics()
    {
    
        CCSize s = CCDirector::sharedDirector()->getWinSize();
    
        b2Vec2 gravity;
        gravity.Set(0.0f, -10.0f);
        //对Box2D世界进行初始化
        world = new b2World(gravity);
        /*
         会“睡眠”的动态刚体：当施加到某个刚体上的力量小于临界值一段时间以后，这个刚体将会进入“睡眠”状态。
         换句话说，如果某个刚体移动或者旋转的很慢或者根本不在动的话，物理引擎将会把它标记为“睡眠”状态，
         不再对其施加力量，直到新的力量施加到刚体上让其再次移动或者旋转。通过把一些刚体标记为“睡眠”状态，
         物理引擎可以省下很多时间。除非你游戏中的所有动态刚体处于持续的运动中，否则应该把
         SetAllowSleeping变量设置为true。
         */
        world->SetAllowSleeping(true);
        //设置检测连续碰撞
        world->SetContinuousPhysics(true);
        
        //1.创建一个body定义结构体，用以指定body的初始属性，比如位置或者速度。
        b2BodyDef groundBodyDef;
        groundBodyDef.position.Set(0, 0);
        
        //2.调用world对象来创建一个body对象
        b2Body* groundBody = world->CreateBody(&groundBodyDef);
        
        //3.为body对象定义一个shape，用以指定想要仿真的物体的几何形状。
        b2EdgeShape groundBox;
    
        //4.创建一个fixture定义，同时设置之前创建好的shape为fixture的一个属性，并且设置其它的属性，比如质量或者摩擦力。
        // bottom
        groundBox.Set(b2Vec2(0,0), b2Vec2(s.width/PTM_RATIO,0));
        groundBody->CreateFixture(&groundBox,0);
        // top
        groundBox.Set(b2Vec2(0,s.height/PTM_RATIO), b2Vec2(s.width/PTM_RATIO,s.height/PTM_RATIO));
        groundBody->CreateFixture(&groundBox,0);
        // left
        groundBox.Set(b2Vec2(0,s.height/PTM_RATIO), b2Vec2(0,0));
        groundBody->CreateFixture(&groundBox,0);
        // right
        groundBox.Set(b2Vec2(s.width/PTM_RATIO,s.height/PTM_RATIO), b2Vec2(s.width/PTM_RATIO,0));
        groundBody->CreateFixture(&groundBox,0);
    }
    
    void HelloWorld::draw()
    {
        //
        // IMPORTANT:
        // This is only for debug purposes
        // It is recommend to disable it
        
        CCLayer::draw();
    
        ccGLEnableVertexAttribs( kCCVertexAttribFlag_Position );
    
        kmGLPushMatrix();
    
        world->DrawDebugData();
    
        kmGLPopMatrix();
    }
    
    void HelloWorld::addNewSpriteAtPosition(CCPoint p)
    {
        CCNode* parent = getChildByTag(kTagParentNode);
        
        //有一个64x64的精灵表有4种不同的32x32的图像,只是随机挑选其中一个图像。
        int idx = (CCRANDOM_0_1() > .5 ? 0:1);
        int idy = (CCRANDOM_0_1() > .5 ? 0:1);
        PhysicsSprite *sprite = new PhysicsSprite();
        sprite->initWithTexture(m_pSpriteTexture, CCRectMake(32 * idx,32 * idy,32,32));
        sprite->autorelease();
        parent->addChild(sprite);
        sprite->setPosition( CCPointMake( p.x, p.y) );
        
        //1.创建一个body定义结构体，用以指定body的初始属性，比如位置或者速度。
        b2BodyDef bodyDef;
        bodyDef.type = b2_dynamicBody;
        bodyDef.position.Set(p.x/PTM_RATIO, p.y/PTM_RATIO);
        
        //2.调用world对象来创建一个body对象
        b2Body *body = world->CreateBody(&bodyDef);
        
        //3.为body对象定义一个shape，用以指定想要仿真的物体的几何形状。
        b2PolygonShape dynamicBox;
        dynamicBox.SetAsBox(.5f, .5f);//These are mid points for our 1m box
        
        /*4.创建一个fixture定义，同时设置之前创建好的shape为fixture的一个属性，并且设置其它的属性，比如质量或者摩擦力。
         density，friction和restitution参数的意义:
         Density 就是单位体积的质量（密度）。因此，一个对象的密度越大，那么它就有更多的质量，当然就会越难以移动.
         Friction 就是摩擦力。它的范围是0-1.0， 0意味着没有摩擦，1代表最大摩擦，几乎移不动的摩擦。
         Restitution 回复力。它的范围也是0到1.0. 0意味着对象碰撞之后不会反弹，1意味着是完全弹性碰撞，会以同样的速度反弹。
        */
        b2FixtureDef fixtureDef;
        fixtureDef.shape = &dynamicBox;    
        fixtureDef.density = 1.0f; //密度
        fixtureDef.friction = 0.3f; //摩擦力
        body->CreateFixture(&fixtureDef);
        
        //调用sprite的setPhysicsBody来为一个sprite设定body。
        sprite->setPhysicsBody(body);
    }
    
    //更新每个刚体相关联的精灵的位置和旋转信息
    void HelloWorld::update(float dt)
    {
        int velocityIterations = 8;
        int positionIterations = 1;
        /*
         Box2D的world是通过定期地调用Step方法来实现动画的。
         Step方法需要三个参数。
         第一个是timeStep，它会告诉Box2D自从上次更新以后已经过去多长时间了，直接影响着刚体会在这一步移动多长距离。
            不建议使用dt来作为timeStep的值，因为dt会上下浮动，刚体就不能以相同的速度移动了。
         第二和第三个参数是迭代次数。它们被用于决定物理模拟的精确程度，也决定着计算刚体移动所需要的时间。
         */
        world->Step(0.015, velocityIterations, positionIterations);
        
        //在物理世界world中遍历每一个刚体body
        for (b2Body* b = world->GetBodyList(); b; b = b->GetNext())
        {
            if (b->GetUserData() != NULL) {
                //Synchronize the AtlasSprites position and rotation with the corresponding body
                CCSprite* myActor = (CCSprite*)b->GetUserData();
                myActor->setPosition( CCPointMake( b->GetPosition().x * PTM_RATIO, b->GetPosition().y * PTM_RATIO) ); //单位转换 米->像素
                myActor->setRotation( -1 * CC_RADIANS_TO_DEGREES(b->GetAngle()) ); //单位转换 弧度->角度
            }    
        }
    }
    
    void HelloWorld::ccTouchesEnded(CCSet* touches, CCEvent* event)
    {
        CCSetIterator it;
        CCTouch* touch;
        
        for( it = touches->begin(); it != touches->end(); it++) 
        {
            touch = (CCTouch*)(*it);
            
            if(!touch) break;
            
            CCPoint location = touch->getLocation();
            addNewSpriteAtPosition( location );
        }
    }
    
    CCScene* HelloWorld::scene()
    {
        CCScene *scene = CCScene::create();
        CCLayer* layer = new HelloWorld();
        scene->addChild(layer);
        layer->release();
        
        return scene;
    }