Cocos2d-x 3.1.1 学习日志13--物理引擎登峰造极之路

cocos2dx在设计之初就集成了两套物理引擎，它们是box2d和chipmunk。我眼下使用的是最新版的cocos2dx 3.1.1。引擎中默认使用的是chipmunk。假设想要改使用box2d的话，须要改动相应的androidproject或者是iosproject的配置文件。

　　在2.x版本号的cocos中。使用物理引擎的步骤十分繁琐。但在3.x版本号中变得很方便了。

我这次的学习目标是制作一个打砖块的小游戏。

　　首先。如今的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()

这种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屋里世界的重力条件，由于打砖块游戏中不须要重力的影响，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();//载入物理世界的边界
20     void loadTileMap();//载入使用tiledmap地图编辑器制作的地图
21     void loadProp();//载入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();//碰撞事件注冊
24 };
25 #endif /* defined(__FristGame__GameLayer__) */

　　小提示：在3.2版本号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);//增加渲染树
 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，三个參数分别相应三个属性：1、density（密度）2、restiution（弹性）3、friction（摩擦力），在这个游戏中我们须要小球无限碰撞，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);//这种方法不会产生力，可是会让一个速度与body的速度叠加 产生新的速度（通过这种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版本号之后对触摸事件做了全盘的改动，这里不作具体描写叙述。这是创建一个单点触摸事件。
 37     ev1->onTouchBegan = [](Touch* touch,Event* ev){return true;};//touchbegin不作不论什么处理。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，依照触摸滑动的距离来移动挡板。
 42     _eventDispatcher->addEventListenerWithSceneGraphPriority(ev1, this);//将触摸事件增加监听器
 43     contact();//调用注冊碰撞事件的函数
 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());//两个碰撞刚体相相应的节点之A
 54         auto bodyB = (Sprite*)(contact.getShapeB()->getBody()->getNode());//两个相碰撞刚体相应节点之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，可是实际測试时发现bodyA或bodyB有为NULL的情况。因此我们在这里做一个推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)//假设碰撞两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);//注冊碰撞事件
 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一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。我们不是必需给每一个tile加上刚体。在创建地图时我们设定了空白处的gid值为12。因此我们仅仅对非12的tile加上刚体
 83             if(gid != 12)
 84             {
 85                 Sprite* sprite = layer->getTileAt(Vec2(x,y));//从tile的坐标取出相应的精灵
 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);//增加tag，方便碰撞时的推断
 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，不多描写叙述了。
104     int y = spawnPoint["y"].asInt();
105     prop = Sprite::create("game_energy_b.png");//依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);//一開始设置为不可见，当碰撞发生时设置为可见，并開始向下运动
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。

以下代码注冊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);

　　每一次碰撞检測事件是有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，由它管理全部的注冊事件。

EventListenerPhysicsContact是碰撞检測中的一种，也能够运用EventListenerPhysicsContactWithBodies,EventListenerPhysicsContactWithShapes,EventListenerPhysicsContactWithGroup
来进行碰撞事件的注冊。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，最重要的东西就是以下的，没有以下的东西。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。须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，各自是：

　　1、CategoryBitmask，默认值为0xFFFFFFFF

　　2、ContactTestBitmask,默认值为 0x00000000

　　3、CollisionBitmask。默认值为0xFFFFFFFF 这三个掩码值都有相应的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測试。

　　一个body的CategoryBitmask和还有一个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和还有一个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，但不会发送碰撞检測的信号，也就不会响应碰撞回调函数，这个能够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。可是不会响应碰撞回调函数。

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

　　1、onContactBegin,在接触開始时被调用，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。

同一时候能够使用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，可是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，相同能够用ignore()来跳过兴许的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一个步骤中被处理调用。能够在里面做一些兴许的接触操作。如销毁body

　　4、onContactSeperate。在两个物体分开时被调用，在每次接触时仅仅调用一次，和onContactBegin配对使用。 上述中最重要的就是碰撞检測事件的解说，这是游戏中用到碰撞常常要用到的。 



　　这里附上一篇博文，具体的解说了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区别。非常多博客上的代码都是在windows上可以流畅执行，可是在mac上跑就会有非常多问题。

　　比方，25行的ballBody->applyImpulse(force)。在windows下仅仅要使用applyForce就能够了，可是在mac下使用applyForce函数会让球的运动越来越快，没多久便会由于速度超过帧数飞出我们设置的边界。

　　再比方。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下全然不须要这些代码，可是在mac下假设没有。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。

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