cocos2d-x中的Box2D物理引擎

在Cocos2d-x中集成了2个物理引擎，一个是Chipmunk，一个是Box2D。前者是用Ｃ语言编写的，文档和例子相对较少；Box2D是用C++写的，并且有比较完善的文档和资料。所以在需要使用物理引擎的时候，大多数开发者会选择Box2D。Box2D是一款用来模拟刚体在物理世界运动的仿真引擎。通过Box2D物理引擎，世界中的物体就可以按照运动定律进行运动。

注：Box2D下的类都是以b2为前缀的，希望不要与你的命名相冲突

1. 首先我们介绍下需要用到的基本概念。

世界(world) ：世界代表了一个遵循物理规律的空间，所有的物体都在世界中运动，世界具有创建销毁刚体，创建销毁关节等功能

刚体(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。刚体具体划分为静态刚体，动态刚体和棱柱刚体（漂浮刚体）

形状(shape)：一块严格依附于刚体(body)的 2D 碰撞几何结构(collision geometry)。形状通过关联附加到刚体上，这样刚体就具备了视觉上的外形。

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

2. 我们现在来简单的使用下Box2D，体验一下模拟的物理世界

（1）首先需要创建世界，创建世界需要两个步骤，首先生成重力向量，然后根据重力向量生成世界

bool HelloWorld::init()

{

if ( !CCLayer::init() )

{

return false;

}

// b2Vec2带的两个参数是表示x,y方向的重力大小,正负表示方向

b2Vec2 gravity(0.0f,-10.0f);

// 创建Box2D的世界

world = new b2World(gravity);

// 设置刚体休眠（当刚体到达边界的时候，停止对刚体的计算，节约CPU）

world->SetAllowSleeping(true);

// 使用连续的物理检测

world->SetContinuousPhysics(true);

// 注册碰撞检测的监听

world->SetContactListener(this);

// 创建漂浮刚体

addBird(1, 3.33, b2_kinematicBody);

// 创建静态刚体

addGrass(5.0, 0.5, b2_staticBody);

// 设置屏幕可以触摸

setTouchEnabled(true);

// 开辟线程回调模拟

this->scheduleUpdate();

return true;

}

 

（2）创建非静态刚体

void HelloWorld::addBird(float x,float y,b2BodyType objectType)
{
    /*****   构建刚体的参数（包括位置,类型）   *****/

    // 定义刚体用到的精灵
    CCSprite *sprite = CCSprite::create("bird.png");
    addChild(sprite);

    // 配置刚体的定义(类似隐形，没有肉体的刚体)
    b2BodyDef def;
    def.position = b2Vec2(x, y); // 设置位置
    def.type = objectType; // 配置刚体的类型，分为三类：静态刚体，漂浮刚体，动态刚体
    if (objectType == b2_kinematicBody) {
        def.linearVelocity = b2Vec2(2, 0); // 两个参数分别代表横向速度和纵向速度
    }

    // 定义形状（此处为多边形）
    b2PolygonShape birdShape;
    // 定义边界（世界边界），参数是半宽，半高，因为生成的大小是其传入参数的2倍
    birdShape.SetAsBox(sprite->getContentSize().width / RATIO / 2, sprite->getContentSize().height / RATIO / 2);

    // 配置刚体的体积（材料（有肉的实体））
    b2FixtureDef fixtureDef;
    fixtureDef.density = 1; // 密度
    fixtureDef.friction = 0.3; // 摩擦因数
    fixtureDef.restitution = 0.8f; // 反弹效果
    fixtureDef.shape = &birdShape; // 配置刚体的实体

    /*****    构建刚体的形体    *****/

    // 创建刚体
    birdBody = world->CreateBody(&def);

    // 将材料加入到刚体里
    birdBody->CreateFixture(&fixtureDef);

    // 绑定精灵到刚体
    birdBody->SetUserData(sprite);
}

(3) 添加静态刚体

void HelloWorld::addGrass(float x,float y,b2BodyType objectType)
{
    /*****   构建刚体的参数（包括位置,类型）   *****/

    // 定义刚体用到的精灵
    CCSprite *sprite = CCSprite::create("grass.png");
    addChild(sprite,1);

    // 配置刚体的定义(类似隐形，没有肉体的刚体)
    b2BodyDef def;
    def.position = b2Vec2(x, y); // 设置位置
    def.type = objectType; // 配置刚体的类型，分为三类：静态刚体，漂浮刚体，动态刚体

    // 定义形状（此处为多边形）
    b2PolygonShape grassShape;
    // 定义边界（世界边界），参数是半宽，半高，因为生成的大小是其传入参数的2倍
    grassShape.SetAsBox(sprite->getContentSize().width / RATIO / 2 , sprite->getContentSize().height / RATIO / 2);

    // 配置刚体的体积（材料（有肉的实体））
    b2FixtureDef fixtureDef;
    fixtureDef.density = 1;
    fixtureDef.friction = 0.3;
    fixtureDef.shape = &grassShape; // 配置刚体的实体

    /*****    构建刚体的形体    *****/

    // 创建刚体
    grassBody = world->CreateBody(&def);

    // 将材料加入到刚体里
    grassBody->CreateFixture(&fixtureDef);

    // 绑定精灵到刚体
    grassBody->SetUserData(sprite);

}

（4）驱动模拟世界

// 世界类用于驱动模拟
void HelloWorld::update(float a)
{
    float32 timeStep = 1.0f / 60.f;
    // Step()函数的第一个参数是时间步数，后面两个参数分别是速度阶段和位置阶段
    world->Step(timeStep, 8, 3);

    CCSprite *s;

    for (b2Body *b = world->GetBodyList(); b; b = b->GetNext()) {
        if (b->GetUserData() != NULL) {
            s = (CCSprite*)b->GetUserData();
            // 漂浮刚体的运动模拟
            s->setPosition(ccp(b->GetPosition().x * RATIO, b->GetPosition().y * RATIO));
            if (s->getPosition().x < -10 || s->getPosition().x > 490 || s->getPosition().y < -10) {
                this->removeChild(s);
                world->DestroyBody(b);
            }
        }
    }
}

（5）设置屏幕可以触摸，实现触摸屏幕添加刚体的效果

void HelloWorld::registerWithTouchDispatcher(void)
{
    CCDirector::sharedDirector()->getTouchDispatcher()->addTargetedDelegate(this, 1, false);
}

bool HelloWorld::ccTouchBegan(CCTouch *pTouch, CCEvent *pEvent)
{
    CCPoint p = pTouch->getLocation();

    addBird(p.x / RATIO, p.y / RATIO, b2_dynamicBody);

    return true;
}

（6）让HelloWorld类继承b2ContactListener，重写BeginContact函数，实现刚体的检测碰撞

// 碰撞检测
void HelloWorld::BeginContact(b2Contact* contact)
{
    if ((contact->GetFixtureA()->GetBody() == grassBody || contact->GetFixtureB()->GetBody() == grassBody)) {
        CCLog("有鸟落在草地上!");
    } else {
        CCLog("鸟与鸟之间发生碰撞");
    }
}

效果如图所示：