Box2d源码学习<五>b2Timer、b2Draw和b2Settings的实现
本系列博客是由扭曲45原创，欢迎转载，转载时注明出处，http://blog.csdn.net/cg0206/article/details/8280463
今天我们要说在公共模块剩下的三个小模块的实现，分别是：计时器类、调试辅助类、和box2d引擎设置部分。
1、 计时器b2Timer
计时器主要是用来计算一段时间内的时间，通过对某个函数执行计时，可用来查看相关函数的效率和性能。Box2d中主要针对window系统和类unix系统（如linux、OS X）进行了实现。它们主要是通过宏开关控制的，像window系统上的宏是_WIN32，linux系统上的宏是__linux__，OS X系统上的宏则是__APPLE__，这些在不同系统的编译器中一般是有定义的，不要我们手动去改，如果真的没有不妨自己在文件中手动定义一下，碰碰运气。
好了，废话不多说，上代码：
//计时器。这是基于特定平台上的代码，可能无法在每个平台都正常工作
class b2Timer
{
public:
/**************************************************************************
* 功能描述：构造函数
* 参数说明： (void)
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
b2Timer();
/**************************************************************************
* 功能描述：重置timer
* 参数说明： (void)
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
void Reset();
/**************************************************************************
* 功能描述：获取time从构造或最近的重置开始
* 参数说明： (void)
* 返 回 值： 毫秒数
***************************************************************************/
float32 GetMilliseconds() const;
private:
#if defined(_WIN32)
//开始计数变量，记录开始值
float64 m_start;
//获取每毫秒计数的次数
static float64 s_invFrequency;
#elif defined(__linux__) || defined (__APPLE__)
//开始计数的秒数、微秒数
unsigned long m_start_sec;
unsigned long m_start_msec;
#endif
};
上面有何详细的注解，不多说了，下面我们看下实现部分：
#if defined(_WIN32) && !defined(SHP)
//获取每毫秒计数的次数
float64 b2Timer::s_invFrequency = 0.0f;
#include <windows.h>
//构造函数
b2Timer::b2Timer()
{
//
LARGE_INTEGER largeInteger;
//第一次开始的时候
if (s_invFrequency == 0.0f)
{
//获取高精度计数器的频率
QueryPerformanceFrequency(&largeInteger);
s_invFrequency = float64(largeInteger.QuadPart);
//获取每毫秒计数的次数
if (s_invFrequency > 0.0f)
{
s_invFrequency = 1000.0f / s_invFrequency;
}
}
//定时器的计数值
QueryPerformanceCounter(&largeInteger);
m_start = float64(largeInteger.QuadPart);
}
//重置
void b2Timer::Reset()
{
LARGE_INTEGER largeInteger;
QueryPerformanceCounter(&largeInteger);
m_start = float64(largeInteger.QuadPart);
}
//获取毫秒数
float32 b2Timer::GetMilliseconds() const
{
LARGE_INTEGER largeInteger;
QueryPerformanceCounter(&largeInteger);
//开始计数
float64 count = float64(largeInteger.QuadPart);
//毫秒数
float32 ms = float32(s_invFrequency * (count - m_start));
return ms;
}
#elif defined(__linux__) || defined (__APPLE__)
#include <sys/time.h>
//构造函数
b2Timer::b2Timer()
{
Reset();
}
//重置
void b2Timer::Reset()
{
timeval t;
gettimeofday(&t, 0);
m_start_sec = t.tv_sec;
m_start_msec = t.tv_usec * 0.001f;
}
//获取毫秒数
float32 b2Timer::GetMilliseconds() const
{
timeval t;
gettimeofday(&t, 0);
return (t.tv_sec - m_start_sec) * 1000 + t.tv_usec * 0.001f - m_start_msec;
}
#else
b2Timer::b2Timer()
{
}
void b2Timer::Reset()
{
}
float32 b2Timer::GetMilliseconds() const
{
return 0.0f;
}
#endif
通过宏的编译可以看出，window和类nuix上使用的内部API是不一样的，就像软件有debug和Release版本一样，有时候debug没问题，relase则不然，孰不知，它们在编译时编译器调用的程序很有可能是不同的。同时我们也要注意下，还有其他的类型的系统没有实现此类（估计一般人也碰不上）。
2、 调试辅助类b2Draw
调试辅助类主要辅助box2d中物体的调试，通过绘制不同的调试辅助的形状，来监控并改正物体行为的正确性。首先我们看下b2Draw.h文件。
// 调试绘制的颜色，每个值都在[0,1]之间
struct b2Color
{
/**************************************************************************
* 功能描述：默认构造函数
* 参数说明： (void)
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
b2Color() {}
/**************************************************************************
* 功能描述：构造函数
* 参数说明： r : 红色值部分
g ：绿色值部分
b ：蓝色值部分
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
b2Color(float32 r, float32 g, float32 b) : r(r), g(g), b(b) {}
/**************************************************************************
* 功能描述：设置颜色函数
* 参数说明： ri : 红色值部分
gi ：绿色值部分
bi ：蓝色值部分
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
void Set(float32 ri, float32 gi, float32 bi) { r = ri; g = gi; b = bi; }
//代表红、绿、蓝的变量
float32 r, g, b;
};
//在b2World中实现并注册这个类，以便提供调试绘制不同的物理实体在你的游戏中
class b2Draw
{
public:
/**************************************************************************
* 功能描述：构造函数
* 参数说明： (void)
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
b2Draw();
/**************************************************************************
* 功能描述：析构函数
* 参数说明： (void)
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
virtual ~b2Draw() {}
enum
{
e_shapeBit = 0x0001, ///< 绘制形状
e_jointBit = 0x0002, ///< 绘制关节联系
e_aabbBit = 0x0004, ///< 绘制轴对齐边框
e_pairBit = 0x0008, ///< 绘制broad-phase pairs
e_centerOfMassBit = 0x0010 ///< 绘制质心框架
};
/**************************************************************************
* 功能描述：设置绘制标志位
* 参数说明： flags:标志
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
void SetFlags(uint32 flags);
/**************************************************************************
* 功能描述：获得绘制标志位
* 参数说明： (void)
* 返 回 值： 绘制标志
***************************************************************************/
uint32 GetFlags() const;
/**************************************************************************
* 功能描述：追加绘制标志位
* 参数说明： flags：绘制标志
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
void AppendFlags(uint32 flags);
/**************************************************************************
* 功能描述：从当前标志中清除标志
* 参数说明： flags：绘制标志
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
void ClearFlags(uint32 flags);
/**************************************************************************
* 功能描述：按照提供的顶点绘制逆时针方式闭合的多边形
* 参数说明： vertices ：顶点
vertextexCount: 顶点数量
color : 颜色
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
virtual void DrawPolygon(const b2Vec2* vertices, int32 vertexCount, const b2Color& color) = 0;
/**************************************************************************
* 功能描述：按照提供的顶点绘制逆时针方式闭合的并填充颜色的多边形
* 参数说明： vertices ：顶点
vertextexCount: 顶点数量
color : 颜色
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
virtual void DrawSolidPolygon(const b2Vec2* vertices, int32 vertexCount, const b2Color& color) = 0;
/**************************************************************************
* 功能描述：绘制一个圆
* 参数说明： center ：向量
radius : 半径
color : 颜色
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
virtual void DrawCircle(const b2Vec2& center, float32 radius, const b2Color& color) = 0;
/**************************************************************************
* 功能描述：绘制一个填充颜色的圆
* 参数说明： center ：向量
radius : 半径
color : 颜色
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
virtual void DrawSolidCircle(const b2Vec2& center, float32 radius, const b2Vec2& axis, const b2Color& color) = 0;
/**************************************************************************
* 功能描述：绘制一段线段
* 参数说明： p1 ：开始点
p2 : 结束点
color : 颜色
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
virtual void DrawSegment(const b2Vec2& p1, const b2Vec2& p2, const b2Color& color) = 0;
/**************************************************************************
* 功能描述：绘制一个变换，选择你的长度比例。
* 参数说明： xf ：变换
* 返 回 值： (void)
***************************************************************************/
virtual void DrawTransform(const b2Transform& xf) = 0;
protected:
//绘制标志
uint32 m_drawFlags;
};
通过代码我们可以看到有个b2Color的结构体的定义，它主要作为调试颜色使用的。
再看看b2Draw的实现部分
//构造函数
b2Draw::b2Draw()
{
m_drawFlags = 0;
}
//设置标志位
void b2Draw::SetFlags(uint32 flags)
{
m_drawFlags = flags;
}
//获取标志位
uint32 b2Draw::GetFlags() const
{
return m_drawFlags;
}
//追加标志位
void b2Draw::AppendFlags(uint32 flags)
{
m_drawFlags |= flags;
}
//清除标志位
void b2Draw::ClearFlags(uint32 flags)
{
m_drawFlags &= ~flags;
}
通过观察b2Draw的实现，我们发现有点不对劲，定义的函数那么多，怎么实现就这几个函数呢？那其他的函数在哪里实现的呢？我们不禁要问难道是要我们使用者自己实现吗?真被我们猜中了，这个是要我们那实现的，可以看到没有实现的函数前面都有virtual做修饰，这就是虚函数，是等着用户自己用的时候去实现的，不能直接调用。
3、 Box2d设置
设置中主要定义了宏、常量、和一些辅助的公共函数。我们就来看看相关的定义。
在b2Settings.h文件中：
//主要是因为有的编译器将提示相关语句的值是未使用的,
//所以你必须告诉它忽略所有(void)。
//即消除编译器的警告
#define B2_NOT_USED(x) ((void)(x))
//对断言宏进行重新封装
#define b2Assert(A) assert(A)
//重新封装类型，这样做为了方便而且很好的移植到不同的平台
typedef signed char int8;
typedef signed short int16;
typedef signed int int32;
typedef unsigned char uint8;
typedef unsigned short uint16;
typedef unsigned int uint32;
typedef float float32;
typedef double float64;
//float类型最大值
#define b2_maxFloat FLT_MAX
//float类型最小值
#define b2_epsilon FLT_EPSILON
//pi的值
#define b2_pi 3.14159265359f
/// 全局常量参数 基于米-千克-秒(MKS)单位
//碰撞
//在两个凸形状上的接触点最大数量，不要修改它的值
#define b2_maxManifoldPoints 2
//凸多边形的顶点数量的最大值。你不能将这个宏修改的太大，因为b2BolckAlloctor函数有一个物体内存大小的上限
#define b2_maxPolygonVertices 8
// 用这个在动态树上填充AABB,它允许代理少量移动不必去调整这个树
// 单位是米
#define b2_aabbExtension 0.1f
// 用这个在动态树上填充AABBs,这是基于当前位移用来预测未来的位置。
// 没有单位
#define b2_aabbMultiplier 2.0f
//一个小的长度作为碰撞和约束误差,通常它被选为数字意义重大,但视觉上无足轻重。
#define b2_linearSlop 0.005f
//一个小的角度作为碰撞和约束误差,通常它被选为数字意义重大,但视觉上无足轻重。
#define b2_angularSlop (2.0f / 180.0f * b2_pi)
///半径的多边形/边缘形状的皮肤。这应该不会被修改。使
///这意味着将有一个小的多边形数不足为连续碰撞缓冲。
///使它更大的可能创建工件为顶点碰撞。
#define b2_polygonRadius (2.0f * b2_linearSlop)
///在连续物理模拟里，在每次接触中子步骤的最大数值
#define b2_maxSubSteps 8
//动态
//接触的最大数用于处理解决一个撞击时间内的撞击
#define b2_maxTOIContacts 32
//弹性碰撞的一个速度阈值,任何与一个相对线速度碰撞，低于这个阈值的将被视为非弹性碰撞
#define b2_velocityThreshold 1.0f
// 线性速度位置的最大值校正当解决约束使用，这有助于阻止穿越物体
#define b2_maxLinearCorrection 0.2f
// 角位置的最大值校正当解决约束使用，这有助于阻止穿越物体
#define b2_maxAngularCorrection (8.0f / 180.0f * b2_pi)
// 物体【刚体】的最大线速度,这限制是非常大的，用于防止数值问题。你不需要去适应这个
#define b2_maxTranslation 2.0f
#define b2_maxTranslationSquared (b2_maxTranslation * b2_maxTranslation)
// 物体【刚体】的最大线速度,这限制是非常大的，用于防止数值问题。你不需要去适应这个
#define b2_maxRotation (0.5f * b2_pi)
#define b2_maxRotationSquared (b2_maxRotation * b2_maxRotation)
//这个比例因子控制怎样快速解决重叠问题。理想的情况下，这将是1，这样重叠将在一个时间步内被移除
#define b2_baumgarte 0.2f
#define b2_toiBaugarte 0.75f
// 休眠
//最小休眠时间
#define b2_timeToSleep 0.5f
//刚体[body]要想休眠，线的最大值,即当角速度超过它时刚体[body]无法休眠。
#define b2_linearSleepTolerance 0.01f
//刚体[body]要想休眠，角速度的最大值,即当角速度超过它时刚体[body]无法休眠。
#define b2_angularSleepTolerance (2.0f / 180.0f * b2_pi)
// 内存申请
//申请内存函数，实现这个函数作为你自己的内存分配器。
void* b2Alloc(int32 size);
//释放内存函数，如果你实现b2Alloc,你也应该实现这个功能。
void b2Free(void* mem);
//打印日志函数
void b2Log(const char* string, ...);
//版本编号方案
//见 http://en.wikipedia.org/wiki/Software_versioning
struct b2Version
{
int32 major; ///重大更新
int32 minor; ///较大更新
int32 revision; ///修复bug
};
//box2d当前版本号
extern b2Version b2_version;
在这里还想再强调说明下B2_NOT_USED(x)，很多人不理解为什么要转化为((void)x)，这样做的有什么作用或者好处吗？当然是有的，以下网上查找的解释
Mainly becauseat least one compiler will complain that the resulting statement's value isunused, so you have to tell it to ignore it all with (void).
翻译了一下，也就是消除有的编译器编译时候发出的警告。这里借此说一下，编程时不要无视编译器时候发出的警告，警告的出现往往多是我们编写的时候不规范造成的，当然有一部分是错误和还有一部分编译器的原因。我们要尽量去修复它，不要因为一个无视了一个未初始化一个指针的警告，你的程序出现了莫名其妙的情况时，再满头大汗的到处说指针很坑爹。
接着看b2Settings.cpp文件中的实现：
//box2d当前版本号
b2Version b2_version = {2, 2, 1};
/**************************************************************************
* 功能描述：申请内存
* 参数说明：size : 申请大小
* 返 回 值： (void)
**************************************************************************/
void* b2Alloc(int32 size)
{
return malloc(size);
}
/**************************************************************************
* 功能描述：释放内存
* 参数说明：mem : 内存头
* 返 回 值： (void)
**************************************************************************/
void b2Free(void* mem)
{
free(mem);
}
/**************************************************************************
* 函数名称：b2Log
* 功能描述：打印log
* 参数说明：string ：打印字符串
... :参数列表
* 返 回 值： (void)
**************************************************************************/
void b2Log(const char* string, ...)
{
#if defined(SHP)
#ifdef _DEBUG
__App_info(__PRETTY_FUNCTION__ , __LINE__, string);
#endif
#else
va_list args;
va_start(args, string);
vprintf(string, args);
va_end(args);
#endif
}
通过这过我们可以看到，我们使用的是box2d 版本号2.2.1，接下来是对c中内存管理函数malloc和free函数的封装，好处就是如果使用了不同与malloc/free的接口，我们可以在此次快速的替换。而不需要找其他任何文件。
公共部分终于讲完了，下面我们将会学习碰撞部分。以上部分，根据本人理解所写，若有不妥或错误之处，还请大家多多指正。