【cocos2D-x学习】14.code with box2D 续——重构是男人就下100层

【目标】：重构13中完成的“是男人就下100层”，更充分的利用BOX2D引擎

【参考】：

《Box2D C++教程16-碰撞剖析》

        在上一篇中，所完成的工程，虽然使用了BOX2D来进行碰撞判断，但基本思路是“控制sprite的位置，然后用sprite的位置来更新body的位置”，并没有充分利用BOX2D引擎，当时这样选择，在于对引擎了解还不充分，有好几个困难难以实现，但在项目完成后，通过一些实现过程中的思考，发现这个游戏完全可以使用BOX2D引擎来完成框架的。即修改为“用body的位置来更新sprite的位置”。废话不说，我们来看看到底是些什么问题（其实都比较基本）。

        这里假定你已经掌握了BOX2D的最基本知识，已经可以实现子龙山人教程中的几个DEMO。对这些最基本的就不再介绍了。

一、如何实现板砖

1、难点与解决方案

        第一个难点就在于这些移动的板砖（即上图中的蓝色板，当然还有弹簧之类的其他板），让我们看看这些板有些什么特性：

        1）无视场景中的重力，不停的上移

        2）能够与主人公发生碰撞

        3）与主人公发生碰撞之后，本身速度完全不受影响

        如果你刚入门BOX2D引擎，就会发现问题所在：

        1）无视重力就很麻烦，是不是应该用一个关节马达来实现？

        2）板在碰撞之后受力，速度和位置就会发生变化，如何让这些事情不发生？是不是还要再设置一个关节来限制横向的移动？那随着板的上移，这个关节的锚点是不是还要跟着变化？

        这些问题想着就头大，幸好BOX2D已经为我们提供了一个简单快捷的方式：

        将这些板设置为 b2_kinematicBody。

2、三种 body 类型

        在BOX2D中，有三种body类型：

enum b2BodyType
{
    b2_staticBody = 0,
    b2_kinematicBody,
    b2_dynamicBody
};

         以我目前的使用情况来看，这三种类型区别如下：

         1）static body：没有速度，不受力，可以碰撞

         2）dynamic body：有速度，受力，可以碰撞。这前两种类型在各类教程中出现的频率更高一些。

         3）kinematic body：有速度，不受力，可以碰撞。

         这第三种正是我们想要的：一个不受重力，不受冲量，但是可以载着主人公按固定速度上移的蓝色板。只需要在完成body的初始化之后，给自己设定一个上移速度即可：

void BlockBase::initPhysics(b2World * world) {
    PhysicalSprite::initPhysics(world);
    mBody->SetLinearVelocity(b2Vec2(0, SCOLLING_SPEED));
}

二、我的主人公绝不能会打滚

        完成了板砖的设计之后，让我们将目光投向主人公。这个角色毫无疑问的是一个 dynamic body。但对于他，在这个游戏中，我们也有一些小小的限制，就是别打滚啊。不希望他发生角度的偏转。

        我最初的思路还是利用关节，毕竟这个东西就是用来限制移动的。不过BOX2D同样为我们准备了一个简易的方法：

void Hero::initPhysics(b2World * world) {
    PhysicalSprite::initPhysics(world);
    mBody->SetFixedRotation(true);
    mBody->SetBullet(true);
}

        注意这个 SetFixedRotation，设置了这个属性之后，这个body就不会发生旋转了。

三、one-side platform

       有了主人公和板砖之后，就可以发生碰撞了，我们的主角就可以堂堂正正的站在板砖上了。

       不过这个游戏还有一个特点，如果主角是从侧面或者下方冲向板砖，是不会发生碰撞的，这个特性和 BOX2D TESTBED中的 ONE-SIDE PLATFORM是一样的，我们这里可以研究一下这段代码（虽然简单的很）

        首先，控制碰撞的时机在 preSolve，这个时候可以通过设置

    contact->SetEnabled(enable);

        来允许或者禁止一次碰撞。需要注意的是，这个presolve是一直调用的，所以你要是禁止，就要在这一次碰撞流程中一直禁止。

        至于如何判断是否要禁止，则是通过这样来实现的：

//碰撞管理，如果从侧面或者下面碰撞，则返回false
bool BlockBase::onPreSolve(PhysicalSprite * other, const b2Manifold * oldManifold) {
    if ( other == NULL )
        return true;

    static float HEIGHT_IN_PTM = HEIGHT_PX / PTM_RATIO;
    float myTop = mBody->GetPosition().y + HEIGHT_IN_PTM / 2.0f;
    float otherBottom = other->mBody->GetPosition().y - HEIGHT(other) / (PTM_RATIO * 2);
    return otherBottom >= myTop - HEIGHT_PX/2 * b2_linearSlop;
}

        这里是板砖在检查，通过比较自己的顶点和主人公的底部，来确定主角是否是从上方接近，如果是，则允许碰撞，否则禁止。

        需要注意的是这里还有一个裕量 HEIGHT_PX/2 * b2_linearSlop，其中 HEIGHT_PX 是板砖的高度，b2_linearSlop是BOX2D提供的一个比较小，但是又有一定量的值（就是0.0005）。

        这个裕量的作用在于，如果主人公从上方落下的速度很快，那么在一次step中，主人公就有可能会陷入板砖中一点，这样的话，其底部就比板砖的顶部还要低一点了。在实际使用过程中，即使将主人公设置为 bullet，这个现象也会发生。所以需要有这样一个裕量。具体设置为多少，我感觉用我这里的公式基本就可以满足目标，即使是非常变态的速度值，也不会发生问题。具体公式就是：

       板砖高度 * b2_linearSlop / 2

       当然这个值到底该设多少，还是要靠你手动来调节。

四、碰撞筛选

       在完成了主人公和板砖之后，我们在屋顶上又安放了一排刺，当主人公碰到刺的时候，就会被扎落下平台，而板砖是不需要和这排刺发生碰撞的。如果用上面的presolve来进行过滤的话，代价还是太高了，我们可以通过设置filter群组的形式来完成这个特性。

        这个功能很简单，主要由两个部分组成：

        1）shapeDef.filter.categoryBits ： 这个用来设定自己

        2）shapeDef.filter.maskBits：这个用来过滤别人。

        举例来说，如果两个shape，一个A的category是0x01，mask是0x02。那么如果B的category不包含0x02，mask不包含0x01，那么就不会发生碰撞。

        在BOX2D中对应的代码：

bool b2ContactFilter::ShouldCollide(b2Fixture* fixtureA, b2Fixture* fixtureB)
{
    const b2Filter& filterA = fixtureA->GetFilterData();
    const b2Filter& filterB = fixtureB->GetFilterData();

    if (filterA.groupIndex == filterB.groupIndex && filterA.groupIndex != 0)
    {
        return filterA.groupIndex > 0;
    }

    bool collide = (filterA.maskBits & filterB.categoryBits) != 0 && (filterA.categoryBits & filterB.maskBits) != 0;
    return collide;
}

       碰撞筛选和上面的ONE-SIDE相比，功能类似，略有差异。碰撞筛选是静态的，基本是一劳永逸，只要设定好，那么不能碰撞的物体就是不会碰撞，从 beginContact到preSolve一律没有，而ONE-SIDE是动态的，可以根据具体情况来进行变化，选择哪个方式还是取决于具体场景。

五、begin contact的陷阱

     这个部分其实应该接着第三节来讲。在我的这个项目中，如果主角和板砖发生了碰撞，那么主角状态会发生一些变化，例如跳起，例如伤血，例如从落下状态变成站立状态。这个功能我是在 beginContact的时候做的，但是这里有个问题：

      如果主人公是从侧面接近一个弹簧板的，理论上不会发生碰撞，实际上也在 preSolove的时候将contact设置为false了，为什么还是被弹了起来？

      这就涉及到一个问题：碰撞时的回调时序。【这一段强烈建议阅读《Box2D C++教程16-碰撞剖析》一文】

      其时序实际上是这样的：

      beginContact ->  preSolve -> postSolve ->preSolve -> postSolve -> ………… -> preSolve -> postSolve -> endContact

      也就是说，虽然我们在preSolve的时候将 contact设置为false了，但是这对于 beginContact 的发生毫无影响。实际上，beginContact发生的时机，在两个物体的 AABB框（就是那个在主角周围的紫色方框）发生碰撞的时候，其实两个物体还没有发生真实的碰撞。

       在我这里，是这样规避的：

void BlockBase::onBeginContact(PhysicalSprite * other) {
    Hero * hero = CAST_INSTANCE(other, Hero);
    if ( hero == NULL || !onPreSolve(other, NULL) || !hero->onPreSolve(this, NULL) )
        return;

    if ( hero != NULL )
        onContactWithHero(hero);
}

       思路就是再调用一边 preSolve来进行判断，如果不构成发生碰撞的条件，就直接退出不进行处理。

六、冲量与速度

      在这个游戏中，关于物理引擎使用的最后一个问题在于如何实现弹簧板的跳跃。

      有两种选择，一种是给主人公一个力或者冲量，让他向上冲起，另外一种是直接设置它的Y方向初速度。我这里最后选择的是后一种，主要在于如果使用前一种，如果从不同的高度落下，那么如果使用同样的冲量，弹起的高度是不同的（其实后来想想，只要根据物理公式算一下就可以了，也是可行的。）

      其实更推荐使用冲量的方法，要使用冲量，可以如下写：

mBody->ApplyLinearImpulse(b2Vec2(0, 80), mBody->GetWorldCenter());

      这里有两个参数，第一个是冲量的大小，第二个是施力点，一般选在重心点就可以。我这里把冲量大小是写死的，如果需要让主人公跳跃高度保持一致，则需要计算一下（我这里偷懒就不算了）。

      如果使用速度的话，则在任意正向重力条件下，其速度设定公式如下：

    //这里的算式如下：初速度 v0，加速度g，则飞行时间为 v0/g，所以高度为 0.5 * g * (v0/g)^2
    static float JUMP_HEIGHT = 40.0f;
    static float speed = sqrt( - mWorld->GetGravity().y * 2 * JUMP_HEIGHT / PTM_RATIO );
    setYSpeed( speed );

七、代码

       最后附上源码：http://download.csdn.net/detail/ronintao/6548169

       同样是JNI部分。毕竟其他部分也没有东西