Android游戲開發十日通（8）- Box2D的例子和學習小結

提要

       今天要學習的是cocos2dx中的Box2d物理引擎。

       Box2D是一款開元的C++編寫的物理引擎，起初是用于Flash的游戲開發中，隨后推出了C++版本，其開發和升級工作一直非常活躍，幾乎成了2D游戲產品的必備物理引擎。Box2D引擎為開發者提供了一個二維剛體的物理模擬庫，借助Box2D的強大功能，游戲中的動畫可以更加真實，讓游戲世界更具交互性。

      Box2D物理引擎所創建的物理引擎具有下面的三個特點：

1.物理世界存在一個重力場；

2.物理世界可以是一個存在邊界的范圍（有碰撞效果）；

3.在世界中加入靜態和動態的物體，符合現實的運動規律；

       今天要學習的內容還是以實例為主。有不會的細節留言或者自行google。

最簡單的Box2D的例子

      先看最終效果

這個例子的實現思路如下：

1.定義物理世界，定義地面；

2.響應觸控操作，在點擊的位置創建一個物理世界中的正方塊，并用debugdraw顯示；

3.將帶紋理的精靈和物理世界中的正方塊相連接；

關于DebugDraw

當開發者使用物理引擎開發時，需要將物理世界繪制出來，但是我們都知道物理引擎中只存在碰撞檢測和物理模擬，沒有任何繪制功能，為了方便調試，就加入了調試繪圖功能，這個繪圖都是一些先狂，并不能作為游戲的畫面，只是為了方便開發者，看到物體世界的樣子。

利用DebugDraw，開發者可以輕易地看到物體的形狀，關節，用于連續碰撞的核心形狀，AABB包圍盒，接觸，質心。

         還是按前面兩篇教程那樣創建工程，然后將cocos2d-x-2.2/samples/Cpp/TestCpp/Classes/Box2DTestBed/GLES-Render.h和cocos2d-x-2.2/samples/Cpp/TestCpp/Classes/Box2DTestBed/GLES-Render.cpp復制到工程的Classes文件夾中，修改pro.linux 的MakeFile和pro.android 的Android.mk，將文件包含進去，接下來是具體的代碼實現。

HelloWorld.h

#ifndef __HELLOWORLD_SCENE_H__ #define __HELLOWORLD_SCENE_H__  #include "cocos2d.h" #include "Box2D/Box2D.h" #include "GLES-Render.h"  using namespace cocos2d;  class HelloWorld : public cocos2d::CCLayer {  private:     b2World *world;     GLESDebugDraw * m_debugDraw;     CCTexture2D* m_pSpriteTexture;  public:     HelloWorld();     ~HelloWorld();      // Here's a difference. Method 'init' in cocos2d-x returns bool, instead of returning 'id' in cocos2d-iphone     virtual bool init();        void initPhysics();     virtual void draw();      void addNewSpriteAtPosition(CCPoint p);     void update(float dt);     virtual void ccTouchesEnded(CCSet* touches, CCEvent* event);      // there's no 'id' in cpp, so we recommend returning the class instance pointer     static cocos2d::CCScene* scene();          // a selector callback     void menuCloseCallback(CCObject* pSender);          // implement the "static node()" method manually     CREATE_FUNC(HelloWorld); };  #endif // __HELLOWORLD_SCENE_H__ 

       public的函數里面，有三個函數要注意，update是更新物體的位置，ccTouchesEnded是在觸控結束，也就是手指離開屏幕時觸發。addNewSpiriteAtPosition是在某個點添加一個Spirite。函數實現如下：

HelloWorld.cpp

#include "HelloWorldScene.h"  USING_NS_CC;  #define PTM_RATIO 32 enum {     kTagParentNode = 1, };  HelloWorld::HelloWorld() {     setTouchEnabled( true );     setAccelerometerEnabled( true );     this->initPhysics();     m_pSpriteTexture = CCTextureCache::sharedTextureCache()->addImage("blocks.png");     scheduleUpdate();  }  HelloWorld::~HelloWorld() {     CC_SAFE_DELETE(world);     world = NULL;     delete m_debugDraw; }  CCScene* HelloWorld::scene() {     // 'scene' is an autorelease object     CCScene *scene = CCScene::create();          // 'layer' is an autorelease object     HelloWorld *layer = HelloWorld::create();      // add layer as a child to scene     scene->addChild(layer);      // return the scene     return scene; }    // on "init" you need to initialize your instance bool HelloWorld::init() {     //////////////////////////////     // 1. super init first     if ( !CCLayer::init() )     {         return false;     }          CCSize visibleSize = CCDirector::sharedDirector()->getVisibleSize();     CCPoint origin = CCDirector::sharedDirector()->getVisibleOrigin();      /////////////////////////////     // 2. add a menu item with "X" image, which is clicked to quit the program     //    you may modify it.      // add a "close" icon to exit the progress. it's an autorelease object     CCMenuItemImage *pCloseItem = CCMenuItemImage::create(                 "CloseNormal.png",                 "CloseSelected.png",                 this,                 menu_selector(HelloWorld::menuCloseCallback));          pCloseItem->setPosition(ccp(origin.x + visibleSize.width - pCloseItem->getContentSize().width/2 ,                                 origin.y + pCloseItem->getContentSize().height/2));      // create menu, it's an autorelease object     CCMenu* pMenu = CCMenu::create(pCloseItem, NULL);     pMenu->setPosition(CCPointZero);     this->addChild(pMenu, 1);      /////////////////////////////     // 3. add your codes below...      // add a label shows "Hello World"     // create and initialize a label          CCLabelTTF* pLabel = CCLabelTTF::create("Box2d Test", "Arial", 24);          // position the label on the center of the screen     pLabel->setPosition(ccp(origin.x + visibleSize.width/2,                             origin.y + visibleSize.height - pLabel->getContentSize().height));      // add the label as a child to this layer     this->addChild(pLabel, 1);       setTouchEnabled( true );     setAccelerometerEnabled( true );      // init physics     this->initPhysics();      return true; }  void HelloWorld::initPhysics() {     CCLOG("Init physics!");     b2Vec2 gravity;     gravity.Set(0.0f, -10.0f);     world = new b2World(gravity);      // Do we want to let bodies sleep?     world->SetAllowSleeping(true);     world->SetContinuousPhysics(true);      m_debugDraw = new GLESDebugDraw( PTM_RATIO );     world->SetDebugDraw(m_debugDraw);      uint32 flags = 0;     flags += b2Draw::e_shapeBit;     m_debugDraw->SetFlags(flags);      // Define the ground body.     b2BodyDef groundBodyDef;     groundBodyDef.position.Set(0, 0); // bottom-left corner     CCSize screenSize = CCDirector::sharedDirector()->getVisibleSize();     // Call the body factory which allocates memory for the ground body     // from a pool and creates the ground box shape (also from a pool).     // The body is also added to the world.     b2Body* groundBody = world->CreateBody(&groundBodyDef);      // Define the ground box shape.     b2PolygonShape groundBox;     groundBox.SetAsBox(screenSize.width, 1.0f);     groundBody->CreateFixture(&groundBox, 0.0f); }  void HelloWorld::menuCloseCallback(CCObject* pSender) { #if (CC_TARGET_PLATFORM == CC_PLATFORM_WINRT) || (CC_TARGET_PLATFORM == CC_PLATFORM_WP8)     CCMessageBox("You pressed the close button. Windows Store Apps do not implement a close button.","Alert"); #else     CCDirector::sharedDirector()->end(); #if (CC_TARGET_PLATFORM == CC_PLATFORM_IOS)     exit(0); #endif #endif }  void HelloWorld::update(float dt) {     int velocityIterations = 8;     int positionIterations = 1;     world->Step(dt, velocityIterations, positionIterations);      for (b2Body* b = world->GetBodyList(); b; b = b->GetNext())     {         if (b->GetUserData() != NULL) {             CCSprite* myActor = (CCSprite*)b->GetUserData();   //獲取精靈             myActor->setPosition( CCPointMake( b->GetPosition().x * PTM_RATIO, b->GetPosition().y * PTM_RATIO) );             myActor->setRotation( -1 * CC_RADIANS_TO_DEGREES(b->GetAngle()) );         }     } }  void HelloWorld::draw() {     // This is only for debug purposes     // It is recommend to disable it     CCLayer::draw();     ccGLEnableVertexAttribs( kCCVertexAttribFlag_Position );     kmGLPushMatrix();     world->DrawDebugData();     kmGLPopMatrix(); }  void HelloWorld::ccTouchesEnded(CCSet* touches, CCEvent* event) {     //Add a new body/atlas sprite at the touched location     CCSetIterator it;     CCTouch* touch;      for( it = touches->begin(); it != touches->end(); it++)     {         touch = (CCTouch*)(*it);         if(!touch)             break;         CCPoint location = touch->getLocation();         addNewSpriteAtPosition( location );     } }  void HelloWorld::addNewSpriteAtPosition(CCPoint p) {     CCLOG("Add sprite %0.2f x %02.f",p.x,p.y);     // Define the dynamic body.     //Set up a 1m squared box in the physics world     b2BodyDef bodyDef;     bodyDef.type = b2_dynamicBody;     bodyDef.position.Set(p.x/PTM_RATIO, p.y/PTM_RATIO);     b2Body *body = world->CreateBody(&bodyDef);      // Define another box shape for our dynamic body.     b2PolygonShape dynamicBox;     dynamicBox.SetAsBox(.5f, .5f);//These are mid points for our 1m box      // Define the dynamic body fixture.     b2FixtureDef fixtureDef;     fixtureDef.shape = &dynamicBox;     fixtureDef.density = 1.0f;     fixtureDef.friction = 0.3f;     body->CreateFixture(&fixtureDef);  //    //We have a 64x64 sprite sheet with 4 different 32x32 images.  The following code is //    //just randomly picking one of the images     int idx = (CCRANDOM_0_1() > .5 ? 0:1);     int idy = (CCRANDOM_0_1() > .5 ? 0:1);     CCSprite *sprite = CCSprite::createWithTexture(m_pSpriteTexture,CCRectMake(32 * idx,32 * idy,32,32));     this->addChild(sprite,1);     body->SetUserData(sprite); } 

具體解析下addNewSpiriteAtPosition。

 CCLOG("Add sprite %0.2f x %02.f",p.x,p.y);

    b2BodyDef bodyDef;     bodyDef.type = b2_dynamicBody;     bodyDef.position.Set(p.x/PTM_RATIO, p.y/PTM_RATIO);     b2Body *body = world->CreateBody(&bodyDef);

    // Define another box shape for our dynamic body.     b2PolygonShape dynamicBox;     dynamicBox.SetAsBox(.5f, .5f);//These are mid points for our 1m box      // Define the dynamic body fixture.     b2FixtureDef fixtureDef;     fixtureDef.shape = &dynamicBox;     fixtureDef.density = 1.0f;     fixtureDef.friction = 0.3f;     body->CreateFixture(&fixtureDef);

    int idx = (CCRANDOM_0_1() > .5 ? 0:1);     int idy = (CCRANDOM_0_1() > .5 ? 0:1);     CCSprite *sprite = CCSprite::createWithTexture(m_pSpriteTexture,CCRectMake(32 * idx,32 * idy,32,32));     this->addChild(sprite,1);

        通過紋理創造一個物體（注意不說剛體），idx和idy隨機選擇0.5和1,因為紋理是64*64的，而正方形是32*32的，需要再屏幕上體現出來，得創造一個精靈，因為剛體并不能具象的在屏幕上表示。

body->SetUserData(sprite);

還要注意一下Update里面的一句：

    int velocityIterations = 8;     int positionIterations = 1;     world->Step(dt, velocityIterations, positionIterations);

Box2D的物理世界通常包括這樣幾個對象
world：一個物理世界，所有的剛體都將存在在這個世界里面，這個世界以米為距離單位。盡量貼近真實世界的度量。
body：剛體，存在在物理世界的理想物體，比任何物體都硬，不會發生形變。body對應著一個bodyDef（剛體定義），剛體定義指定了剛體的類型（動態、靜態、軌跡運動的）和剛體的位置，world通過剛體定義創建剛體。
fixture：剛體修飾物，描述剛體的一些特征。fixture對應著fixtureDef（修飾物定義），它將形狀綁定到剛體上，使剛體具有一些表現特征，如密度、摩擦系數、彈性等等。body通過fixtureDef創建fixture。
shape：一個幾何形狀，比如圓和多邊形。形狀是修飾物fixture的一個屬性，描述了剛體的碰撞邊界。

解釋一下b2World, b2Body, b2BodyDef, b2Fixture, b2FixtureDef, shpae之間的關系
1.b2World通過b2BodyDef創建b2Body，沒有b2BodyDef，b2Body不知道是什么類型，放在世界什么位置。
2.b2Body通過b2FixtureDef創建b2Fixture，沒有b2Fixture，b2Body不知道是什么形狀，摩擦、彈性、密度都不知道。shpae提供了碰撞檢測的外邊框。

學習小節

參考

學習 Box2D 個人筆記（二）b2body  - http://blog.csdn.net/adrianous/article/details/8435156

Cocos2d-x游戲開發技術精解

Cocos2d-x by Example Beginner's Guide