（译）在cocos2d里面如何使用物理引擎box2d：弹球
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原文链接地址：http://www.raywenderlich.com/457/intro-to-box2d-with-cocos2d-tutorial-bouncing-balls
程序截图：
这个教程的目的就是让你们熟悉在cocos2d里面如何使用box2d，所采用的例子就是制作一个简单的应用，里面有一个篮球，你可以通过旋转你的iPhone来改变重力的方向，同时篮球碰到屏幕边界可以反弹。
这个教程假设你已经学过前面的教程《如何使用cocos2d来制作一个简单的iphone游戏》，或者有同等相关经验也可以。
好了，让我们开始学习Box2d物理引擎吧！
创建一个空的工程
打开Xcode，选择 cocos2d-0.99.1 Box2d Application template来创建一个新的工程，并且命名为Box2D.如果你直接编译并且运行的话，你将会看到一个很酷的例子，里面展示了Box2d的许多内容。然后，这个教程的目的，我们将从0开始，创建一个篮球反弹的应用，这样我们就可以更好地理解那个范例的具体原理。
因此，让我们把HelloWorld模板里面的内容都删除掉，因为我们要从0开始。把HelloWorldScene.h里面的内容替换成下面的代码：
@interface HelloWorld : CCLayer {
}
+ ( id ) scene;
@end
同时修改HelloWorldScene.mm文件：（为什么后缀是.mm，因为box2d是c++写的，而objective-c++的实现文件必须是.mm后缀，否则你编译会出n个错误！）
@implementation HelloWorld
+ ( id )scene {
CCScene * scene = [CCScene node];
HelloWorld * layer = [HelloWorld node];
[scene addChild:layer];
return scene;
}
- ( id )init {
if ((self = [super init])) {
}
return self;
}
@end
最后一步----验证一下，你的Classes分组下面的所有文件（比如HelloWorldScene）是以.mm文件结尾的，如果是.m，那么请改成.mm，否则等下使用Box2d的时候，编译器会报出一大堆莫名其妙的错误！
如果你编译并运行，你应该看到一个黑色的屏幕。好了，现在让我们开始创建Box2d场景吧。
Box2D世界相关理论
在我们开始之前，让我们先交待一下Box2D具体是如何运作的。
你需要做的第一件事情就是，当使用cocos2d来为box2d创建一个world对象的时候。这个world对象管理物理仿真中的所有对象。
一旦我们已经创建了这个world对象，接下来需要往里面加入一些body对象。body对象可以随意移动，可以是怪物或者飞镖什么的，只要是参与碰撞的游戏对象都要为之创建一个相应的body对象。当然，也可以创建一些静态的body对象，用来表示游戏中的台阶或者墙壁等不可以移动的物体。
为了创建一个body对象，你需要做很多事情--首先，创建一个body定义结构，然后是body对象，再指定一个shap，再是fixture定义，然后再创建一个fixture对象。下面会一个一个解释刚刚这些东西。
- 你首先创建一个body定义结构体，用以指定body的初始属性，比如位置或者速度。
- 一旦创建好body结构体后，你就可以调用world对象来创建一个body对象了。
- 然后，你为body对象定义一个shape，用以指定你想要仿真的物体的几何形状。
- 接着创建一个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。
- 最后，你可以使用body对象来创建fixture对象，通过传入一个fixture的定义结构就可以了。
- 请注意，你可以往单个body对象里面添加很多个fixture对象。这个功能在你创建特别复杂的对象的时候非常有用。比如自行车，你可能要创建2个轮子，车身等等，这些fixture可以用关节连接起来。
只要你把所有需要创建的body对象都创建好之后，box2d接下来就会接管工作，并且高效地进行物理仿真---只要你周期性地调用world对象的step函数就可以了。
但是，请注意，box2d仅仅是更新它内部模型对象的位置--如果你想让cocos2d里面的sprite的位置也更新，并且和物理仿真中的位置相同的话，那么你也需要周期性地更新精灵的位置。
好了，现在有一些基本的了解了，还是先看看代码吧！
Box2d World 实战
好了，下载我制作的篮球图片，并且把它添加到工程里去吧。下载完后，直接拖到Resources文件夹下，同时确保 “Copy items into destination group’s folder (if needed)” 被复选中。
接下来，在HelloWorldScene.mm文件顶部添加下面的代码：
这里定义了一个“像素/米”的比率。当你在cocos2d里面指定一个body在哪个位置时，你使用的单位要是米。但是，我们之前使用的都是像素作为单位，那样的话，位置就会不正确。根据Box2d参考手册，Box2d在处理大小在0.1到10个单元的对象的时候做了一些优化。这里的0.1米大概就是一个杯子那么大，10的话，大概就是一个箱子的大小。
因此，我们并不直接传递像素，因为一个很小的对象很有60×60个像素，那已经大大超过了box2d优化时所限定的大小。因此，如果我们有一个64像素的对象，我们可以把它除以PTM_RATIO，得到2米---这个长度，box2d刚好可以很好地用来做物理仿真。
好了，现在来点有意思的东西。在HelloWorldScene.h文件顶部添加下列代码：
同时在HelloWorld类中添加以下成员变量：
b2Body * _body;
CCSprite * _ball;
然后，在HelloWorldScene.mm的init方法中加入下面的代码：
// Create sprite and add it to the layer
_ball = [CCSprite spriteWithFile: @" Ball.jpg " rect:CGRectMake( 0 , 0 , 52 , 52 )];
_ball.position = ccp( 100 , 100 );
[self addChild:_ball];
// Create a world
b2Vec2 gravity = b2Vec2( 0.0f , - 30.0f );
bool doSleep = true ;
_world = new b2World(gravity, doSleep);
// Create edges around the entire screen
b2BodyDef groundBodyDef;
groundBodyDef.position.Set( 0 , 0 );
b2Body * groundBody = _world -> CreateBody( & groundBodyDef);
b2PolygonShape groundBox;
b2FixtureDef boxShapeDef;
boxShapeDef.shape = & groundBox;
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2( 0 , 0 ), b2Vec2(winSize.width / PTM_RATIO, 0 ));
groundBody -> CreateFixture( & boxShapeDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2( 0 , 0 ), b2Vec2( 0 , winSize.height / PTM_RATIO));
groundBody -> CreateFixture( & boxShapeDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2( 0 , winSize.height / PTM_RATIO),
b2Vec2(winSize.width / PTM_RATIO, winSize.height / PTM_RATIO));
groundBody -> CreateFixture( & boxShapeDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2(winSize.width / PTM_RATIO,
winSize.height / PTM_RATIO), b2Vec2(winSize.width / PTM_RATIO, 0 ));
groundBody -> CreateFixture( & boxShapeDef);
// Create ball body and shape
b2BodyDef ballBodyDef;
ballBodyDef.type = b2_dynamicBody;
ballBodyDef.position.Set( 100 / PTM_RATIO, 100 / PTM_RATIO);
ballBodyDef.userData = _ball;
_body = _world -> CreateBody( & ballBodyDef);
b2CircleShape circle;
circle.m_radius = 26.0 / PTM_RATIO;
b2FixtureDef ballShapeDef;
ballShapeDef.shape = & circle;
ballShapeDef.density = 1.0f ;
ballShapeDef.friction = 0.2f ;
ballShapeDef.restitution = 0.8f ;
_body -> CreateFixture( & ballShapeDef);
[self schedule:@selector(tick:)];
呃，这里有很多陌生的代码。我们一点点来解释一下。下面，我会一段段地重复上面的代码，那样可以解释地更加清楚一些。
// Create sprite and add it to the layer
_ball = [CCSprite spriteWithFile: @" Ball.jpg " rect:CGRectMake( 0 , 0 , 52 , 52 )];
_ball.position = ccp( 100 , 100 );
[self addChild:_ball];
首先，我们往屏幕中间加入一个精灵。如果你看了前面的教程的话，这里应该没有什么问题。
b2Vec2 gravity = b2Vec2( 0.0f , - 30.0f );
bool doSleep = true ;
_world = new b2World(gravity, doSleep);
接下来，我们创建了world对象。当我们创建这个对象的时候，需要指定一个初始的重力向量。这里，我们设置y轴方向为-30，因此，所有的body都会往屏幕下面下落。同时，我们还指定了一个值，用以指明对象不参与碰撞时，是否可以“休眠”。一个休眠的对象将不会花费处理时间，直到它与其实对象发生碰撞的时候才会“醒”过来。
groundBodyDef.position.Set( 0 , 0 );
b2Body * groundBody = _world -> CreateBody( & groundBodyDef);
b2PolygonShape groundBox;
b2FixtureDef boxShapeDef;
boxShapeDef.shape = & groundBox;
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2( 0 , 0 ), b2Vec2(winSize.width / PTM_RATIO, 0 ));
groundBody -> CreateFixture( & boxShapeDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2( 0 , 0 ), b2Vec2( 0 , winSize.height / PTM_RATIO));
groundBody -> CreateFixture( & boxShapeDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2( 0 , winSize.height / PTM_RATIO),
b2Vec2(winSize.width / PTM_RATIO, winSize.height / PTM_RATIO));
groundBody -> CreateFixture( & boxShapeDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2(winSize.width / PTM_RATIO,
winSize.height / PTM_RATIO), b2Vec2(winSize.width / PTM_RATIO, 0 ));
groundBody -> CreateFixture( & boxShapeDef);
接下来，我们为整个屏幕创建了一圈不可见的边。具体的步骤如下：
- 首先创建一个body定义结构体，并且指定它应该放在左下角。
- 然后，使用world对象来创建body对象。（注意，这里一定要使用world对象来创建，不能直接new，因为world对象会做一些内存管理操作。）
- 接着，为屏幕的每一个边界创建一个多边形shape。这些“shape”仅仅是一些线段。注意，我们把像素转换成了“meter”。通过除以之前定义的比率来实现的。
- 再创建一个fixture定义，指定shape为polygon shape。
- 再使用body对象来为每一个shape创建一个fixture对象。
- 注意：一个body对象可以包含许许多多的fixture对象。
b2BodyDef ballBodyDef;
ballBodyDef.type = b2_dynamicBody;
ballBodyDef.position.Set( 100 / PTM_RATIO, 100 / PTM_RATIO);
ballBodyDef.userData = _ball;
_body = _world -> CreateBody( & ballBodyDef);
b2CircleShape circle;
circle.m_radius = 26.0 / PTM_RATIO;
b2FixtureDef ballShapeDef;
ballShapeDef.shape = & circle;
ballShapeDef.density = 1.0f ;
ballShapeDef.friction = 0.2f ;
ballShapeDef.restitution = 0.8f ;
_body -> CreateFixture( & ballShapeDef);
接下来，我们创建篮球的body。这个步骤和之前创建地面的body差不多，但是有下面一些差别需要注意一下：
- 我们指定body的类型为dynamic body。默认值是static body，那意味着那个body不能被移动也不会参与仿真。很明显，我们想让篮球参与仿真。
- 设置body的user data属性为篮球精灵。你可以设置任何东西，但是，你设置成精灵会很方便，特别是当两个body碰撞的时候，你可以通过这个参数把精灵对象取出来，然后做一些逻辑处理。
- 这里使用了一个不同的shape类型--circle shape。
- 在这里，我们需要为这个fixture指定一些参数，因此，我们没有使用便捷方法来创建fixture。后面我们会讲到这些参数的具体意义。
最后一件事情就是调度一个tikck方法，这个方法默认是0.1秒回调一次。注意，这并不是最好的处理方式---最好的方式应该是让tick方法有固定的频率（比如每秒60次）。然后，这个教程我们就先这样了。
因此，让我们来实现tick方法。在init方法之后加入下面的代码：
_world -> Step(dt, 10 , 10 );
for (b2Body * b = _world -> GetBodyList(); b; b = b -> GetNext()) {
if (b -> GetUserData() != NULL) {
CCSprite * ballData = (CCSprite * )b -> GetUserData();
ballData.position = ccp(b -> GetPosition().x * PTM_RATIO,
b -> GetPosition().y * PTM_RATIO);
ballData.rotation = - 1 * CC_RADIANS_TO_DEGREES(b -> GetAngle());
}
}
}
第一件事情就是调用world对象的step方法，这样它就可以进行物理仿真了。这里的两个参数分别是“速度迭代次数”和“位置迭代次数”--你应该设置他们的范围在8-10之间。（译者：这里的数字越小，精度越小，但是效率更高。数字越大，仿真越精确，但同时耗时更多。8一般是个折中，如果学过数值分析，应该知道迭代步数的具体作用）。
接下来，我们要使我们的精灵匹配物理仿真。因此，我们遍历world对象里面的所有body，然后看body的user data属性是否为空，如果不为空，就可以强制转换成精灵对象。接下来，就可以根据body的位置来更新精灵的位置了。
最后一件事---清理内存！因此，在文件的末尾加入下面的代码：
delete _world;
_body = NULL;
_world = NULL;
[super dealloc];
}
编译并运行，你应该可以看到球会往下掉，并且会从屏幕底部往上面弹起来。
关于仿真的一些注意事项
前面我们说后面会讨论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。
建议多去改一改这些参数，看看具体会给小球带来什么影响。一定要去试哦！
完成加速计控制
如果我们可以通过倾斜屏幕让球朝着屏幕的某个方向运行，那将会很棒。首先，我们需要在init方法里面加入下面的代码：
然后，在文件的某个位置加入下面的方法：
// Landscape left values
b2Vec2 gravity( - acceleration.y * 15 , acceleration.x * 15 );
_world -> SetGravity(gravity);
}
这里就是设置加速计的向量乘以某个数，然后再设置为world对象的重力向量。编译并运行（最好编译到设备上面，只有设备上面才有加速计），看看效果吧！
何去何从？
这里是完整源代码。
如果你想学习更多有关box2d相关的内容，请看下一篇教程《在cocos2d里面如何使用box2d制作一个Breakout游戏：第一部分》。
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