使用cocos2d-x和BOX2D来制作一个BreakOut（打砖块）游戏（一）
本教程基于子龙山人翻译的cocos2d的IPHONE教程，用cocos2d-x for XNA引擎重写，加上我一些加工制作。教程中大多数文字图片都是原作者和翻译作者子龙山人，还有不少是我自己的理解和加工。感谢原作者的教程和子龙山人的翻译。本教程仅供学习交流之用，切勿进行商业传播。
子龙山人翻译的Iphone教程地址：http://www.cnblogs.com/zilongshanren/archive/2011/05/27/2059460.html
Iphone教程原文地址：http://www.raywenderlich.com/475/how-to-create-a-simple-breakout-game-with-box2d-and-cocos2d-tutorial-part-12
程序截图：
box2d是一个非常强大的物理引擎库，同时它与cocos2d-x结合非常适合在window phone上面做游戏开发。著名的angry birds，tiny wings都是用box2d写的。你可以用它做好多事情，当然，最好的学习方法就是使用它来创建一个简单的游戏。
在这个教程中，我们将一步一步创建一个简单的breakout游戏，完成碰撞检测，篮球反弹物理效果，通过touch拖动paddle（就是上图的白色矩形），以及胜利/失败的场景。
如果你还不了解cocos2d-x和box2d，你可能先要读一读《如何使用cocos2d-x制作一个简单的window phone 7游戏》以及《在<cocos2d-x for wp7>在cocos2d-x里面使用BOX2D》这些教程。
好了，是时候制作breakout了！
一个永远反弹的球
打开VS2010。新建一个cocos2d-x项目，命名为cocos2dBox2DBreakOutDemo,并且做好相关的DLL复制和添加。做法可以参照 《在<cocos2d-x for wp7>在cocos2d-x里面使用BOX2D》。然后新建一个类添加到Classes。并且命名为BreakoutScene.cs。
并且添加以下空间引用。
using cocos2d; using Box2D.XNA;
现在先在这个文件添加一个类BreakOutLayer，并且使之继承于CCLayer。
public static double PTM_RATIO = 32.0;
World world;
Body groundBody;
Fixture bottomFixture;
Fixture ballFixture;
在这些声明里面第一个声明定义比率。这个比率我们在上一个教程中已经讨论过了，这里就不再啰嗦了。
然后重载其init方法。并且修改如下：
public override bool init()
{
if (!base.init())
return false;
CCSize winSize = CCDirector.sharedDirector().getWinSize();
CCLabelTTF title = CCLabelTTF.labelWithString("Boxing", "Arial", 24);
title.position = new CCPoint(winSize.width / 2, winSize.height - 50);
this.addChild(title);
//Create the world
Vector2 gravity = new Vector2(0.0f, 0.0f);
bool doSleep = true;
world = new World(gravity, doSleep);
//Create edges around the entire screen
BodyDef groundBodyDef = new BodyDef();
groundBodyDef.position = new Vector2(0, 0);
groundBody = world.CreateBody(groundBodyDef);
PolygonShape groundBox = new PolygonShape();
FixtureDef boxShapeDef = new FixtureDef();
boxShapeDef.shape = groundBox;
groundBox.SetAsEdge(new Vector2(0, 0), new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), 0));
bottomFixture = groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);
groundBox.SetAsEdge(new Vector2(0, 0), new Vector2(0, (float)(winSize.height / PTM_RATIO)));
groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);
groundBox.SetAsEdge(new Vector2(0, (float)(winSize.height / PTM_RATIO)),
new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), (float)(winSize.height / PTM_RATIO)));
groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);
groundBox.SetAsEdge(new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), (float)(winSize.height / PTM_RATIO)),
new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), 0));
groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);
return true;
}
好，这个代码和我们上一个教程中，为整个屏幕创建一个盒子边界差不多。然后，这一次，我们把重力设置为0，因为，在我们的breakout游戏中，我们并不需要重力！注意，我们存储了底部的fixture的一个指针，以方便后面使用（在后面的教程中，我们将用来追踪什么时候篮球与顶部相碰撞了）。
现在，下载我制作的篮球图片，并且添加到Content工程的images文件夹中，让我们往场景里面添加一个精灵吧。紧接着上面的代码，加入下面的代码片段：
//Create sprite and add it to the layer
CCSprite ball = CCSprite.spriteWithFile(@"images/Ball");
ball.position = new CCPoint(100, 100);
ball.tag = 1;
this.addChild(ball);
这里没什么疑问，我们已经做过好多次类似的事情了。注意，我们为篮球设置了一个tag标识，后面你会看到，这个tag标记有什么用。
接下来，为shape创建一个body：
//Create ball body
BodyDef ballBodyDef = new BodyDef();
ballBodyDef.type = BodyType.Dynamic;
ballBodyDef.position = new Vector2((float)(100 / PTM_RATIO), (float)(100 / PTM_RATIO));
ballBodyDef.userData = ball;
Body ballBody = world.CreateBody(ballBodyDef);
//Create circle shape
CircleShape circle = new CircleShape();
circle._radius = (float)(26.0 / PTM_RATIO);
//Create shape definition and add to body
FixtureDef ballShapeDef = new FixtureDef();
ballShapeDef.shape = circle;
ballShapeDef.density = 1.0f;
ballShapeDef.friction = 0.0f;
ballShapeDef.restitution = 1.0f;
ballFixture = ballBody.CreateFixture(ballShapeDef);
这个看起来和上一篇教程中的也很像。再巩固一下吧，为了创建一个body对象，我们先要创建一个body定义结构，然后再创建body，接着是shape，再指定fixture结构，最后是创建fixture对象。
注意，我们设置这些参数有一点点不一样了：我们把回复力（restitution）设置为1.0，这意味着，我们的球在碰撞的时候，将会是完全弹性碰撞。
同时，我们也保存了球的fixture，原因和我们为什么保存屏幕底部的fixture是一样的，后面你就会看到了。
更新：注意，我们也把球的摩擦力设置为0.这样可以防止球在碰撞的时候，由于摩擦损失能量，导致来回碰撞的过程中会有一点点偏差。
好了，是时候做一些完全不同的事了！紧接上面的代码：
Vector2 force = new Vector2(10, 10);
ballBody.ApplyLinearImpulse(force, ballBodyDef.position);
这里往球上面施加了一个冲力（impulse），这样可以让它初始化的时候朝一个特定的方向运动。
最后一件事情，就是在init方法中，增加一个tick调度方法：
this.schedule(tick);
下面是tick方法的实现：
void tick(float dt)
{
world.Step(dt, 10, 10);
for (Body b = world.GetBodyList(); b != null;b = b.GetNext() )
{
if (b.GetUserData() != null)
{
CCSprite sprite = (CCSprite)b.GetUserData();
sprite.position = new CCPoint((float)(b.GetPosition().X * PTM_RATIO),
(float)(b.GetPosition().Y * PTM_RATIO));
sprite.rotation = -1 * MathHelper.ToDegrees(b.GetAngle());
}
}
}
当然，这里也和上一个教程中的一样，没有什么特别的。
现在，在运行测试之前。还得做些工作。
往BreakOutLayer里面添加一个静态方法来作为初始化层工作。
public static new BreakOutLayer node()
{
BreakOutLayer layer = new BreakOutLayer();
if (layer.init())
{
return layer;
}
return null;
}
然后让原来没用动过的BreakOutCCScene类继承于CCScene。并且在其构造函数中添加一个BreakOutLayer。
构造函数添加以下代码：
BreakOutLayer layer = BreakOutLayer.node();
this.addChild(layer);
接着修改AppDelegate这个导演类。找到applicationDidFinishLaunching方法。结尾部分修改如下：
// create a scene. it's an autorelease object
//CCScene pScene = cocos2dBox2DBreakOutDemoScene.scene();
Classes.BreakoutScene pScene = new Classes.BreakoutScene();
//run
pDirector.runWithScene(pScene);
return true;
好了，让我们试一下吧。编译并运行工程，你将会看到一个球无限地在屏幕里面来回弹！----很酷吧！
增加 Paddle：
如果没有一个paddle的话，那么就不可能称其为一个breakout游戏。下载http://dl.dbank.com/c0at986ela，并且添加到images文件夹。然后在往BreakOutLayer类中添加下列成员变量：
Body paddleBody;
Fixture paddleFixture;
然后，在init方法中构建paddle body：
//Create paddle and add it to the layer
CCSprite paddle = CCSprite.spriteWithFile(@"images/Paddle");
paddle.position = new CCPoint(winSize.width / 2, 50);
this.addChild(paddle);
//Create paddle body
BodyDef paddleBodyDef = new BodyDef();
paddleBodyDef.type = BodyType.Dynamic;
paddleBodyDef.position = new Vector2((float)(winSize.width / 2 / PTM_RATIO), (float)(50 / PTM_RATIO));
paddleBodyDef.userData = paddle;
paddleBody = world.CreateBody(paddleBodyDef);
//Create paddle shape
PolygonShape paddleShape = new PolygonShape();
paddleShape.SetAsBox((float)(paddle.contentSize.width / PTM_RATIO / 2), (float)(paddle.contentSize.height / PTM_RATIO / 2));
//Create shape definition and add to body
FixtureDef paddleShapeDef = new FixtureDef();
paddleShapeDef.shape = paddleShape;
paddleShapeDef.density = 10.0f;
paddleShapeDef.friction = 0.4f;
paddleShapeDef.restitution = 0.1f;
paddleFixture = paddleBody.CreateFixture(paddleShapeDef);
我不想花太多的时间解释上面的内容了。因为，和之前的创建篮球的body的过程差不太多。这里只给出不同的地方：
- 当你创建CCSprite的时候，你并不需要指定精灵的大小。如果你传递一个文件名给它，它会自动计算出大小。
- 注意，这里不是使用circle shape了。这一次，我们使用polygon shape。我们使用一个辅助方法来创建shape，当然，其形状是个盒子。
- 我们使用了SetAsBox方法来指定shape相对于body的位置，这个方法在构建复杂的对象的时候比较有用。这里，我们只是让shape在body中间。
- 我把paddle的密度设置得比球要大得多，同时调节了一下其它的参数。（这些参数要靠试，按照真实的高中物理知识去计算，可能得不到）
- 同时，我们存储paddleBody和paddleFixture的引用，为了方便后面使用。
如果你编译并运行的话，你将会看到屏幕中间有一个paddle，而且球碰到它将会反弹。
然后，这还不是很有趣，因为我们还不能移动paddle！
移动Paddle
移动paddle需要touch事件，所以先在init方法中允许touch事件：
this.isTouchEnabled = true;
然后，在 BreakOutLayer类中添加下面的成员变量：
MouseJoint mouseJoint = null;
现在，让我们实现touch方法！首先是ccTouchesBegan：
public override void ccTouchesBegan(List<CCTouch> touches, CCEvent event_)
{
if (mouseJoint != null)
return;
CCTouch myTouch = touches.FirstOrDefault();
CCPoint location = myTouch.locationInView(myTouch.view());
location = CCDirector.sharedDirector().convertToGL(location);
Vector2 locationWorld = new Vector2((float)(location.x / PTM_RATIO), (float)(location.y / PTM_RATIO));
if (paddleFixture.TestPoint(locationWorld))
{
MouseJointDef md = new MouseJointDef();
md.bodyA = groundBody;
md.bodyB = paddleBody;
md.target = locationWorld;
md.collideConnected = true;
md.maxForce = 1000.0f * paddleBody.GetMass();
mouseJoint = (MouseJoint)world.CreateJoint(md);
paddleBody.SetAwake(true);
}
}
呃，好多新知识！让我们一点一点来讨论。
首先，我们把touch坐标转换成coocs2d坐标（convertToGL）然后，再转换成Box2d坐标（locationWorld）。
然后，我们使用paddle fixture的一个方法来测试这个touch点是否在fixture内部。
如果是的话，我们就创建一个所谓的”鼠标关节“。在Box2d里面，一个鼠标关节用来让一个body朝着一个指定的点移动---在这里个例子中，就是用户点的方向。
当你创建一个mouse joint后，你赋值给它两个body。第一个没有被使用，通常都是设置成ground body。第二个，就是你想让它移动的body，在这个例子中就是paddle。
接下来，你指定移动的终点---这个例子中就是用户点击的位置。
然后，你告诉box2d，但bodyA和bodyB碰撞的时候，把它当成是碰撞，而不是忽略它。这个很重要！因为，我之前没有设置它为ture，结果不行！因此，当我们用鼠标拖动这个paddle的时候，它并不会与屏幕的边界相碰撞，而且有时候，我的paddle直接就飞出屏幕之外了。这个非常非常奇怪，不过我现在知道是为什么了。因为没有设置bodyA和bodyB是可碰撞的。
你然后指定移动body的最大的力是多少。如果你减少这个数值的话，paddle body响应鼠标移动时就会慢一些。但是，我们想让paddle快速地响应鼠标的变化。
最后，我们把这个关节加入到world中，同时，保存这个指针，因为后面有用。同时，我们还要把body设置成苏醒的（awake）。之所以要这么做，是因为如果body在睡觉的话，那么它就不会响应鼠标的移动！
好了，接下来，让我们添加ccTouchesMoved方法：
public override void ccTouchesMoved(List<CCTouch> touches, CCEvent event_)
{
if (mouseJoint == null)
return;
CCTouch myTouch = touches.FirstOrDefault();
CCPoint location = myTouch.locationInView(myTouch.view());
location = CCDirector.sharedDirector().convertToGL(location);
Vector2 locationWorld = new Vector2((float)(location.x / PTM_RATIO), (float)(location.y / PTM_RATIO));
mouseJoint.SetTarget(locationWorld);
}
这个方法的开头部分和ccTouchesBegan差不多---我们把touch坐标转换成Box2d坐标。唯一的区别就是，我们更新了鼠标关节的目标位置（也就是我们想让paddle移动的位置的）。
接下来，我们添加ccTouchesCacelled和ccTouchesEnded方法：
public override void ccTouchesCancelled(List<CCTouch> touches, CCEvent event_)
{
if (mouseJoint != null)
{
world.DestroyJoint(mouseJoint);
mouseJoint = null;
}
}
public override void ccTouchesEnded(List<CCTouch> touches, CCEvent event_)
{
if (mouseJoint != null)
{
world.DestroyJoint(mouseJoint);
mouseJoint = null;
}
}
我们在这些方法中做的只有一件事，就是在我们移动完paddle或者取消移动之后销毁mouse joint。
编译并运行，你现在可以用鼠标移动paddle了，同时可以让它与篮球相互碰撞了！
很好。。。不过，等一下，这还不是一个breakout！我们不可以把paddle移动到任何位置，我们只能在屏幕底部左右来回移动它！
限制Paddle的移动
我们可以很容易地限制paddle的移动，只需要添加另外一个关节，叫做prismatic joint。这个关节会限制一个body的移动沿着一根指定的轴。
因此，我们可以使用这种方法来限制paddle相对于地面移动，也就是说只能沿着x轴移动。
让我们看看相关代码。往init方法中加入下列代码：
//Restrict paddle along the x axis
PrismaticJointDef jointDef = new PrismaticJointDef();
Vector2 worldAxis = new Vector2(1.0f, 0.0f);
jointDef.collideConnected = true;
jointDef.Initialize(paddleBody, groundBody, paddleBody.GetWorldCenter(), worldAxis);
world.CreateJoint(jointDef);
第一件事情就是指定一个沿着x轴的向量。然后，我们需要指定collideConnected为true，因此，我们的球才能够正确的反弹，而不是飞到屏幕之外去。
然后，初始化关节，指定paddle和ground两个body，再使用world对象来创建关节！
编译并运行，你现在只能沿关x轴方向移动paddle了，这正是我们想要的，不是吧？
完成touch事件
现在，你玩一下，可能你会发现，有时候球反弹地特别快，有时候又比较慢。这取决于你是如何控制paddle与球相碰撞的。
原作者理论：我第一次尝试去修正这个bug的时候，我通过直接调整球的速度，使用SetLinearVelocity方法。然后，Steve Oldmeadow也指出，这非常不好！它会破坏物理仿真，最好的方法是通过调用SetLinearDamping方法，间接影响速度。因此，现在这个教程就是这个做的。（damping就是阻尼的意思）
接下来，在tick方法中添加下列代码，具体位置是在CCSprite sprite = (CCSprite)b.GetUserData();之后：
if (sprite.tag == 1)
{
int maxSpeed = 10;
Vector2 velocity = b.GetLinearVelocity();
float speed = velocity.Length();
if (speed > maxSpeed)
{
b.SetLinearDamping(0.5f);
}
else if (speed < maxSpeed)
{
b.SetLinearDamping(0.0f);
}
}
这里，我们判断sprite的tag，看是否是球的tag。如果是的话，我们就检查它的速度，如果太大的话，就设置它的阻尼为0.5，这样可以让它慢下来。如果对速度啥的还不满意，可以调节maxSpeed，Damping值
如果你编译并运行的话，你将会看到一个球以非常适中的速度在屏幕四周来回反弹。