cocos2dx 3.2中的物理引擎初探(一)

　　cocos2dx在设计之初就集成了两套物理引擎，它们是box2d和chipmunk。我目前使用的是最新版的cocos2dx 3.2。引擎中默认使用的是chipmunk，如果想要改使用box2d的话，需要修改对应的android工程或者是ios工程的配置文件。

　　在2.x版本的cocos中，使用物理引擎的步骤十分繁琐。但在3.x版本中变得非常方便了。我这次的学习目标是制作一个打砖块的小游戏。

　　首先，现在的Scene类提供了一个静态工厂方法，用以创造一个集成物理引擎的场景。　　

　Scene::initWithPhysics()

　　这个方法能让你的场景具备创建物理世界的基本条件，接下来我们设置这个物理世界的重力条件，因为打砖块游戏中不需要重力的影响，所以我们把该场景里的重力设置为0：

PhysicsWorld* world = getPhysicsWorld();

world->setGravity(Vec2(0,0));

　　然后我们要给这个物理世界创造一个边界，便于我们观察效果，我的做法是把物理世界的scene和游戏逻辑的实现分开，新建一个继承自layer的类来写游戏逻辑：

　　这是头文件：

 1 #include "Util.h"

 2 

 3 #ifndef __FristGame__GameLayer__

 4 #define __FristGame__GameLayer__

 5 

 6 class GameLayer:public Layer

 7 {

 8 public:

 9     Sprite* ball;

10     Sprite* paddle;

11     Sprite* edgeSp;

12     Sprite* prop;

13     PhysicsBody* ballBody;

14     TMXTiledMap* map;

15     

16     CREATE_FUNC(GameLayer);

17     bool init();

18     

19     void loadPhysicsBody();//加载物理世界的边界

20     void loadTileMap();//加载使用tiledmap地图编辑器制作的地图

21     void loadProp();//加载碰撞特定砖块会掉落的道具

22     void update1(float dt);//打开一个定时器

23     void contact();//碰撞事件注册

24 };

25 #endif /* defined(__FristGame__GameLayer__) */

　　小提示：在3.2版本的物理世界中我们不能使用scheduleupdate（）函数，似乎body(刚体)的运动是在update里处理的，一旦我们重写了这个函数，物理世界中的小球就不再运动了。所以我们另外设置一个定时器update1来使用。

　　这是cpp文件：

  1 #include "GameLayer.h"

  2 bool GameLayer::init()

  3 {

  4     loadTileMap();

  5     loadPhysicsBody();

  6     return true;

  7 }

  8 void GameLayer::loadPhysicsBody()

  9 {

 10     auto visibleSize = Director::getInstance()->getVisibleSize();//取得当前屏幕的尺寸size

 11     auto origin = Director::getInstance()->getVisibleOrigin();

 12     

 13     edgeSp = Sprite::create();//创建一个精灵

 14     auto boundBody = PhysicsBody::createEdgeBox(visibleSize,PhysicsMaterial(0.0f,1.0f,0.0f),3);//edgebox是不受刚体碰撞影响的一种刚体，我们用它来设置物理世界的边界

 15     edgeSp->setPosition(visibleSize.width/2, visibleSize.height/2);//位置设置在屏幕中央

 16     edgeSp->setPhysicsBody(boundBody);//将精灵容纳的刚体设置为boundbody。注意这里不能确定刚体和精灵是不是父子节点的关系。有兴趣的朋友请自行研究。

 17     addChild(edgeSp);//加入渲染树

 18     

 19     ball = Sprite::create("game_ball_a.png");//创建小球的精灵

 20     ball->setPosition(100,100);//设定位置在屏幕中下部

　　　　　//PhysicsMaterial是设置刚体属性的类，三个参数分别对应三个属性：1、density（密度）2、restiution（弹性）3、friction（摩擦力），在这个游戏中我们需要小球无限碰撞，因此摩擦力和密度都设为1，弹力设为1。

 21     ballBody = PhysicsBody::createCircle(ball->getContentSize().width/2,PhysicsMaterial(0.0f,1.0f,0.0f));

 22     ballBody->setContactTestBitmask(0xFFFFFFFF);//接触掩码值---------标注1------------（见代码后）

 23     Vect force = Vect(1000.0f,1000.0f);

 24     ballBody->applyImpulse(force);//这个方法不会产生力，但是会让一个速度与body的速度叠加 产生新的速度（通过这个方法我们让小球匀速运动）

 25     ballBody->setVelocity(Vec2(150,150));//设置小球速度

 26     ball->setPhysicsBody(ballBody);

 27     addChild(ball);

 28     

 29     Sprite* batSprite = Sprite::create("game_av_d.png");//创建打砖块游戏中的砖块

 30     PhysicsBody* batBody = PhysicsBody::createEdgeBox(batSprite->getContentSize(),PhysicsMaterial(0.0f,1.0f,0.0f));//创建相应的刚体并设置材质 32     batSprite->setPhysicsBody(batBody);

 33     batSprite->setPosition(winSize.width/2,50);

 34     addChild(batSprite);

 35     batBody->setContactTestBitmask(0xFFFFFFFF);//设置接触掩码值

 36     EventListenerTouchOneByOne* ev1 = EventListenerTouchOneByOne::create();//3.x版本之后对触摸事件做了全盘的修改，这里不作详细描述。这是创建一个单点触摸事件。

 37     ev1->onTouchBegan = [](Touch* touch,Event* ev){return true;};//touchbegin不作任何处理，跳过

 38     ev1->onTouchMoved = [=](Touch* touch,Event* ev){

 39         float x = touch->getDelta().x;

 40         batSprite->setPositionX(batSprite->getPositionX()+x);

 41     };//在touchmove中移动挡板，按照触摸滑动的距离来移动挡板。

 42     _eventDispatcher->addEventListenerWithSceneGraphPriority(ev1, this);//将触摸事件加入监听器

 43     contact();//调用注册碰撞事件的函数

 44     schedule(schedule_selector(GameLayer::update1));//打开定时器

 45 

 46 }

 47 void GameLayer::contact()

 48 {

 49     EventListenerPhysicsContact* evContact = EventListenerPhysicsContact::create();//创建一个物理世界的碰撞事件

 50     evContact->onContactBegin = [](PhysicsContact& contact){return true;};

 51     evContact->onContactSeperate = [=](PhysicsContact& contact)//该函数在两个碰撞的刚体分离后调用

 52     {

 53         auto bodyA = (Sprite*)(contact.getShapeA()->getBody()->getNode());//两个碰撞刚体相对应的节点之A

 54         auto bodyB = (Sprite*)(contact.getShapeB()->getBody()->getNode());//两个相碰撞刚体对应节点之B

 55         if(!bodyA||!bodyB)//按理说碰撞发生之后不会发生有一个刚体的节点不存在的情况，但是实际测试时发现bodyA或bodyB有为NULL的情况，因此我们在这里做一个判断排除节点为空的情况

 56             return;

 57         int tagA = bodyA->getTag();

 58         int tagB = bodyB->getTag();

 59         if(tagA == 3)//如果碰撞双方刚体有一个是砖块，则把这个砖块连同节点一同删掉

 60         {

 61             bodyA->removeFromParentAndCleanup(true);

 62         }

 63         if(tagB == 3)

 64         {

 65             bodyB->removeFromParentAndCleanup(true);

 66         }

 67         prop->setVisible(true);

 68     };

 69     _eventDispatcher->addEventListenerWithSceneGraphPriority(evContact,this);//注册碰撞事件

 70 }

 71 void GameLayer::loadTileMap()

 72 {

 73     map = TMXTiledMap::create("textmap.tmx");//从tmx创建一个TMXTileMap类

 74     map->setPositionX(getPositionX() + 34);//设置位置 76     addChild(map);

 77     TMXLayer* layer = map->getLayer("bricks");//从map中取出“bricks”图层

　　　　　//这个循环嵌套是为了给每个砖块精灵设置一个刚体

 78     for(int x=0;x<13;x++)

 79     {

 80         for(int y=0;y<18;y++)

 81         {

 82             int gid = layer->getTileGIDAt(Vec2(x,y));//为了提高点效率，我们没必要给每个tile加上刚体，在创建地图时我们设定了空白处的gid值为12，因此我们只对非12的tile加上刚体

 83             if(gid != 12)

 84             {

 85                 Sprite* sprite = layer->getTileAt(Vec2(x,y));//从tile的坐标取出对应的精灵

 86                 if(!sprite)//防止sprite为NULL

 87                     continue;

 88                 PhysicsBody* body = PhysicsBody::createEdgeBox(sprite->getContentSize(),PhysicsMaterial(1.0f,1.0f,0.0f));//给精灵设置一个刚体

 89                 sprite->setTag(3);//加入tag，方便碰撞时的判断

 90                 body->setContactTestBitmask(0xFFFFFFFF);//设置接触掩码值

 91                 sprite->setPhysicsBody(body);

 92             }

 93         }

 94     }

 95     loadProp();

 96 }

 97 void GameLayer::loadProp()

 98 {

 99     TMXObjectGroup* objects = map->getObjectGroup("prop");//从地图中取出对象层prop

100     CCASSERT(NULL != objects, "'Objects' object group not found");//防止为空

101     auto spawnPoint = objects->getObject("pop");//从对象层中取出对象pop，在创建地图时设置好的

102     CCASSERT(!spawnPoint.empty(), "spawnPoint object not found");

103     int x = spawnPoint["x"].asInt();//spwanPoint应该是一个map型容器，这方面我理解不深，不多描述了。

104     int y = spawnPoint["y"].asInt();

105     prop = Sprite::create("game_energy_b.png");//按照从地图中取出的坐标创建一个精灵

106     prop->setPosition(x,y);

107     prop->setVisible(false);//一开始设置为不可见，当碰撞发生时设置为可见，并开始向下运动

108     prop->setZOrder(10);//防止被地图掩盖

109     map->addChild(prop);

110 }

111 void GameLayer::update1(float dt)

112 {

　　　　　//-----------标注2----------------

113     float x = ballBody->getVelocity().x;

114     float y = ballBody->getVelocity().y;

115     if(x!=150&&x!=-150)

116     {

117         if(x<0)

118             x = -150;

119         else

120             x = 150;

121     }

122     if(y!=150&&y!=-150)

123     {

124         if(y<0)

125             y = -150;

126         else

127             y = 150;

128     }

129     ballBody->setVelocity(Vec2(x,y));

130 

131 }

　　这里对代码中的标注进行一些解释：

　　标注1：关于接触掩码值。在3.0中的事件分发机制都由事件派发器管理，所以物理引擎的碰撞事件也不例外。 下面代码注册碰撞响应事件和回调函数

1 auto contactListener = EventListenerPhysicsContact::create();

2 contactListener->onContactBegin = CC_CALLBACK_1(HelloWorld::onContactBegin, this);

3 _eventDispatcher->addEventListenerWithSceneGraphPriority(contactListener, this);

　　每一次碰撞检测事件是有EventListenerPhysicsContact来进行监听的。监听到碰撞事件时，会回调响应事件onContactBegin()来进行碰撞事件的处理。_eventDispatcher是事件派发器，由它管理所有的注册事件。 EventListenerPhysicsContact是碰撞检测中的一种，也可以运用EventListenerPhysicsContactWithBodies,EventListenerPhysicsContactWithShapes,EventListenerPhysicsContactWithGroup 来进行碰撞事件的注册，对你你感兴趣的bodys,shape和group事件进行监听。　　　

 　　在上面说了这么多的东西，最重要的东西就是下面的，没有下面的东西，碰撞事件根本不起作用，这就是我第一次运用碰撞时遇到的问题。也就是设置物理接触相关的位掩码值，默认的接触事件不会被接受，需要设置一定的掩码值来使接触事件响应。 接触掩码值有三个值，分别是：

　　1、CategoryBitmask，默认值为0xFFFFFFFF

　　2、ContactTestBitmask,默认值为 0x00000000

　　3、CollisionBitmask，默认值为0xFFFFFFFF 这三个掩码值都有对应的set/get方法来设置和获取。

　　这三个掩码值由逻辑与来进行操作测试。
　　一个body的CategoryBitmask和另一个body的ContactTestBitmask的逻辑与的结果不等于0时，接触事件将被发出，否则不发送。
　　一个body的CategoryBitmask和另一个body的CollisionBitmask的逻辑与结果不等于0时，他们将碰撞，否则不碰撞
　　默认情况下的body属性会进行物理碰撞，但不会发送碰撞检测的信号，也就不会响应碰撞回调函数，这个可以看下默认情况下的掩码值的逻辑与

　　CategoryBitmask = 0xFFFFFFFF；
　　ContactTestBitmask = 0x00000000；
　　CategoryBitmask & ContactTestBitmask = 0,所以不会发送碰撞信号
 
　　CollisionBitmask = 0xFFFFFFFF；
　　CategoryBitmask & CollisionBitmask = 0xFFFFFFFF，所以物体会碰撞，但是不会响应碰撞回调函数。

　　上面介绍的掩码值是碰撞检测回调中最重要的，没有上面的掩码值，所有的碰撞回调函数都不会发生。 EventListenerPhysicsContact有四个接触回调函数：

　　1、onContactBegin,在接触开始时被调用，仅调用一次，通过放回true或者false来决定两个物体是否有碰撞。同时可以使用PhysicsContact::setData()来设置接触操作的用户数据。当返回false时，onContactPreSolve和onContactPostSolve将不会被调用，但是onContactSeperate将被调用一次。

　　2、onContactPreSlove ，会在每一次被调用，通过放回true或者false来决定两个物体是否有碰撞，同样可以用ignore()来跳过后续的onContactPreSolve和onContactPostSolve回调函数。(默认返回true)

　　3、onContactPostSolve，在两个物体碰撞反应中的每个步骤中被处理调用。可以在里面做一些后续的接触操作。如销毁body

　　4、onContactSeperate，在两个物体分开时被调用，在每次接触时只调用一次，和onContactBegin配对使用。 上述中最重要的就是碰撞检测事件的讲解，这是游戏中用到碰撞经常要用到的。

　　这里附上一篇博文，详细的讲解了3.x的碰撞机制：http://www.tuicool.com/articles/2eI7Nv

　　标注2：据我这两天的实验来看，在mac下和windows下使用物理引擎产生的效果有巨大的差别。很多博客上的代码都是在windows上能够流畅运行，但是在mac上跑就会有很多问题。

　　比如，25行的ballBody->applyImpulse(force)。在windows下只要使用applyForce就可以了，但是在mac下使用applyForce函数会让球的运动越来越快，没多久便会因为速度超过帧数飞出我们设置的边界。

　　再比如，update1中的代码，这是为了保证能一直保持匀速运动而写的，在windows下完全不需要这些代码，但是在mac下如果没有，小球会在某次碰撞时候损失速度（随机的，有时不会损失），直至停下来。

　　这篇博文就到这里，下面附上截图：