瘸腿蛤蟆笔记26-cocos2d-x-3.2 Box2d物理引擎起步

转载标明出处：http://write.blog.csdn.net/postedit/38567579

上篇回顾

本篇名言：成功不是全垒打，而要靠每天的、经常的打击出密集安打。[Robert J. Ringer]

上篇中，我们学习了游戏中背景音乐特效播放，接下去蛤蟆将学习物理引擎了。At last 终于我们还是到了这一步，哈哈，是不是期待很久了。时间不多，就让我们开始吧。

 

理论介绍

        

在启动Box2d物理引擎前，我们需要进行如下操作

进入Visual Studio，选定HelloWorld工程，右键选择属性。然后在弹出的菜单中，选择C/C++ -->预处理器 -->预处理器定义，将预处理器定义中的CC_ENABLE_CHIPMUNK_INTEGRATION=1改成CC_ENABLE_BOX2D_INTEGRATION=1

然后再编译即可启动Box2d引擎，使用CHIPMUNK引擎同理。。

下面进行一下Box2D引擎介绍，蛤蟆看了一些资料，然后将这些资料提取出来和小伙伴们分享：

Box2D是一个用于模拟2D刚体物体的C++引擎。而物理引擎是一个动画的系统，这样就不需要由动画师去移动你的物体。你可以让物理引擎来做导演。

         此外，小伙伴们需要记住的是Box2D 是用C++ 来写成的。源码中定义的大部分类型都有b2前缀，注意区分。。

         物理世界的概念（以下摘自《Box2Dv2.0.1 用户手册.pdf》）：

--------------------------------------------此处是分界线---------------------------------------------------

刚体(rigid body)

一块十分坚硬的物质，它上面的任何两点之间的距离都是完全不变的。它们就像钻石那样坚硬。在后面的讨论中，我们用物体(body)来代替刚体。

形状(shape)

一块严格依附于物体(body)的 2D 碰撞几何结构(collisiongeometry)。形状具有摩擦(friction)和恢复(restitution)的材料性质。

约束(constraint)

一个约束(constraint)就是消除物体自由度的物理连接。在 2D 中，一个物体有 3 个自由度。如果我们把一个物体钉在墙上(像摆锤那样)，那我们就把它约束到了墙上。这样，此物体就只能绕着这个钉子旋转，所以这个约束消除了它 2 个自由度。

接触约束(contact constraint)

一个防止刚体穿透，以及用于模拟摩擦(friction)和恢复(restitution)的特殊约束。你永远都不必创建一个接触约束，它们会自动被 Box2D 创建。

关节(joint)

它是一种用于把两个或多个物体固定到一起的约束。Box2D 支持的关节类型有：旋转，棱柱，距离等等。关节可以支持限制(limits)和马达(motors)。

关节限制(joint limit)

一个关节限制(joint limit)限定了一个关节的运动范围。例如人类的胳膊肘只能做某一范围角度的运动。

关节马达(joint motor)

一个关节马达能依照关节的自由度来驱动所连接的物体。例如，你可以使用一个马达来驱动一个肘的旋转。

世界(world)

一个物理世界就是物体，形状和约束相互作用的集合。Box2D 支持创建多个世界，但这通常是不必要的。

--------------------------------------------此处是分界线---------------------------------------------------

蛤蟆补充几个：

夹具（fixture）

         夹具绑定一个形状Shape到一个Body,增加属性如密度，摩擦力和恢复特性。夹具将形状Shape带入到碰撞系统，这样Shape就能和其他形状进行碰撞了。

求解器（solver）

         这个相当于物理世界仲裁者，它来推进时间，计算约束。

 

蛤蟆再来介绍下这个Box2D中的代码，我想介绍完代码其他的操作使用就都是浮云了。

先来看下主要的头文件Box2D.h文件，这些文件在\cocos2d-x-3.2\external\Box2D路径下，该头文件包含了所有和Box2D物理引擎相关的头文件。

此外主要是3个模块，分别是collision，common和Dynamics。

Collision顾名思义就是碰撞相关的代码所在地，common文件夹是主要是分配、数学函数和设置所在地，而dynamics文件夹是主要的类定义场所，包括物理世界，刚体，关节等。

class b2Fixture;

class b2Joint;

class b2Contact;

class b2Controller;

class b2World;

class b2Body等

结构体

struct b2FixtureDef;

struct b2JointEdge;

struct b2ContactEdge;

struct b2BodyDef

         枚举类型

enum b2BodyType

         等，小伙伴们看到了么，都是用b2前缀开始的。

         OK，我们先简单学习一下，大概怎么使用，

创建函数如下：

b2Body* b2World::CreateBody(constb2BodyDef* def)

b2Joint* b2World::CreateJoint(constb2JointDef* def)

销毁函数如下：

void b2World::DestroyBody(b2Body* body)

void b2World::DestroyJoint(b2Joint* joint)

         重要的一点是Body的使用需要一下几个步骤：

1.      定义Body的位置和阻尼

2.      使用世界对象（b2world）创建之

3.      使用形状，摩擦力和密度来定义fixture.

4.      在Body上创建fixtures.

         依他类推，或者可以去Box2D官网看哦，不过蛤蟆觉得看完蛤蟆这些就差不多可以入个小门了哈，让我们开始吧。

具体步骤

         我们还是在HelloWorld.cpp文件中找，首先加入头文件如下：

#include <Box2D/Box2D.h>

接着选中解决方案右键->添加->添加现有项目,选择当前工程目录下的

\cocos2d\external\Box2D\proj.win32\Box2D.vcxproj。

         右键选中libBox2D 工程项目，然后点击生成libBox2D.lib库。

         完了之后，

选中我们项目工程右键属性->配置属性->连接器->输入->附加依赖项中，我们输入libBox2D.lib库名字。完毕。

然后到bool HelloWorld::init()函数，加入如下代码，不要怕，接下去蛤蟆会逐行解释哈。

                  b2Vec2 gravity(0.0f, -10.0f);

         b2World world(gravity);

         b2BodyDef groundBodyDef;

         groundBodyDef.position.Set(0.0f,-10.0f);

         b2Body* groundBody = world.CreateBody(&groundBodyDef);

         b2PolygonShape groundBox;

         groundBox.SetAsBox(50.0f,10.0f);

         groundBody->CreateFixture(&groundBox,0.0f);

         b2BodyDef bodyDef;

         bodyDef.type= b2_dynamicBody;

         bodyDef.position.Set(0.0f,4.0f);

         b2Body* body = world.CreateBody(&bodyDef);

         b2PolygonShape dynamicBox;

         dynamicBox.SetAsBox(1.0f,1.0f);

         b2FixtureDef fixtureDef;

         fixtureDef.shape= &dynamicBox;

         fixtureDef.density= 1.0f;

         fixtureDef.friction= 0.3f;

         body->CreateFixture(&fixtureDef);

         float32 timeStep = 1.0f / 60.0f;

         int32 velocityIterations = 6;

         int32 positionIterations = 2;

         for (int32 i =0; i < 60; ++i)

         {

                   world.Step(timeStep,velocityIterations, positionIterations);

                   b2Vec2 position = body->GetPosition();

                   float32 angle = body->GetAngle();

                   CCLog("%4.2f %4.2f %4.2f\n", position.x, position.y,angle);

  }

 

编译运行得到输出如下，当然这个蛤蟆没有图形化输出哈，下一次一定有高逼格的图形化输出。

0.00 4.00 0.00

 

0.00 3.99 0.00

 

0.00 3.98 0.00

 

0.00 3.97 0.00

 

0.00 3.96 0.00

 

0.00 3.94 0.00

 

0.00 3.92 0.00

 

0.00 3.90 0.00

 

0.00 3.87 0.00

 

0.00 3.85 0.00

 

0.00 3.82 0.00

 

0.00 3.78 0.00

 

0.00 3.75 0.00

 

0.00 3.71 0.00

 

0.00 3.67 0.00

 

0.00 3.62 0.00

 

0.00 3.57 0.00

 

0.00 3.52 0.00

 

0.00 3.47 0.00

 

0.00 3.42 0.00

 

0.00 3.36 0.00

 

0.00 3.30 0.00

 

0.00 3.23 0.00

 

0.00 3.17 0.00

 

0.00 3.10 0.00

 

0.00 3.02 0.00

 

0.00 2.95 0.00

 

0.00 2.87 0.00

 

0.00 2.79 0.00

 

0.00 2.71 0.00

 

0.00 2.62 0.00

 

0.00 2.53 0.00

 

0.00 2.44 0.00

 

0.00 2.35 0.00

 

0.00 2.25 0.00

 

0.00 2.15 0.00

 

0.00 2.05 0.00

 

0.00 1.94 0.00

 

0.00 1.83 0.00

 

0.00 1.72 0.00

 

0.00 1.61 0.00

 

0.00 1.49 0.00

 

0.00 1.37 0.00

 

0.00 1.25 0.00

 

0.00 1.13 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

0.00 1.01 0.00

 

 

 

代码解释

         下面我们来解释下代码的含义：

bool HelloWorld::init()函数中代码解释。

 

         //定义一个重力向量。

         b2Vec2 gravity(0.0f, -10.0f);

         //创建一个物理世界。接着我们可以在这个物理世界中添加东西了。

         b2World world(gravity);

         //创建一个接地气的body使用，这个要满足前面我们描述的4个步骤哦。

         //第一步：定义一个body,定义初始位置

         b2BodyDef groundBodyDef;

         groundBodyDef.position.Set(0.0f,-10.0f);

         //第二步：传递body定义到世界对象，以此创建一个body.body是静态的，不会与其他静态body碰撞，也不会移动。

         b2Body* groundBody = world.CreateBody(&groundBodyDef);

         //第三步：创建一个底面多边形，宽度为100units,长度为20units.

         b2PolygonShape groundBox;

         groundBox.SetAsBox(50.0f,10.0f);

         //第四步：创建一个夹具，我们可以直接将shape传递给body即可。第二个参数 0.0f表示密度。

记住，每个fixture必须有一个父亲body,即使fixtures 是静态的。当然，你可以把所有静态的fixtures添加到单个静态的body上。移动和修改body 上的fixture是不行的。

         groundBody->CreateFixture(&groundBox,0.0f);

         //创建一个动态的body

         b2BodyDef bodyDef;//第一步：定义body的属性，位置。

         bodyDef.type= b2_dynamicBody;//必须定义为b2_dynamicBody才能收到外力运动。

         bodyDef.position.Set(0.0f,4.0f);

         b2Body* body = world.CreateBody(&bodyDef);//第二步，创建body.

         //第三步：创建一个多边形Shape。设置属性

         //注意：动态的body必须有非零的密度，不然会非常的奇怪的。

         b2PolygonShape dynamicBox;

         dynamicBox.SetAsBox(1.0f,1.0f);

         b2FixtureDef fixtureDef;

         fixtureDef.shape= &dynamicBox;

         fixtureDef.density= 1.0f;

         fixtureDef.friction= 0.3f;

         //第四步：在body上创建一个夹具fixture.

         body->CreateFixture(&fixtureDef);

         //现在可以进行仿真了

         //需要设置一个时间步长，通常物理引擎的时间步长最慢1/60 秒。

         float32 timeStep = 1.0f / 60.0f;

         //之前我们介绍的概念中有个solver，在我们的约束solver中有两个

         //一个是速度相一个是位置相。我打个比方，物理移动都就我们才让solver计算一次呢？

         //这个就是需要设置的，一般速度相设置为8，位置相设置为3。主要是性能和质量的平衡。

         //这两个相是没有任何关系的。

         int32 velocityIterations = 6;

         int32 positionIterations = 2;

         //下面模拟一个1秒内的 60个时间步长（我们设置的时间步长是1/60f，所以1秒有60个时间点。

         for (int32 i =0; i < 60; ++i)

         {

                   world.Step(timeStep,velocityIterations, positionIterations);

                   b2Vec2 position = body->GetPosition();

                   float32 angle = body->GetAngle();

                   CCLog("%4.2f %4.2f %4.2f\n", position.x, position.y,angle);

         }

         OK，完毕，是不是有点头绪了，后续蛤蟆慢慢深入哈。

 

总结

         又快深夜了，蛤蟆终于输出了第一篇物理引擎的笔记。洗洗睡去了，明天上班有个数据库问题需要去定位了。

下次是不是要发点数据库相关的知识？不过笔记都在公司，公司的东西是不能外带的包括上传，额。那还是再议吧。小伙伴们，Good night!