cocos2d-x box2d Demo讲解

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;
}