cocos2dx3.5 新增物理引擎分析

概述World 世界 物理刚体被添加到一个叫世界(World)的容器里，这也是它们被模拟的场所。将bodies,shapes,constraints这些对象添加到物理世界中，将整个物理世界作为一个整体进行更新。物理世界决定了所有这些部件在一起的互动方式。其中，用物理API实现的许多互动都是与PhysicsWorld这个对象有关的。 物理世界 物理世界(PhysicsWorld)对象是进行物理模拟时的一 World 世界

物理刚体被添加到一个叫世界(World)的容器里，这也是它们被模拟的场所。将bodIEs,shapes,constraints这些对象添加到物理世界中，将整个物理世界作为一个整体进行更新。物理世界决定了所有这些部件在一起的互动方式。其中，用物理API实现的许多互动都是与PhysicsWorld这个对象有关的。

物理世界

物理世界(PhysicsWorld)对象是进行物理模拟时的一个核心部件。物理世界(PhysicsWorld)与场景(Scene)紧密整合在一起。让我们来看一个我们都会涉及到的例子吧。你住的房子里有厨房吗？你想这个问题的时候，就像是在想你的物理世界一样！现在，你的世界里拥有一些物理刚体(PhysicsBody)对象，就跟食物、刀具、电器这些东西一样!在这个世界中，这些刚体相互作用。它们相互接触，并且对相互的接触做出反应。例如：用刀子切开食物，并把它放到电器中。刀子切到食物了吗？可能切到了。也可能还没有。还可能这个刀子根本就不适合做这个。

PhysicsWorld相关的函数：

/** Adds a joint to the physics world.*/
virtual voID addJoint(PhysicsJoint* joint);
/** Remove a joint from physics world.*/
virtual voID removeJoint(PhysicsJoint* joint,bool destroy = true);
/** Remove all joints from physics world.*/
virtual voID removeAllJoints(bool destroy = true);

/** Remove a body from physics world. */
virtual voID removeBody(PhysicsBody* body);
/** Remove body by tag. */
virtual voID removeBody(int tag);
/** Remove all bodIEs from physics world. */
virtual voID removeAllBodIEs();

/** set the gravity value */
voID setGravity(const Vect& gravity);

/**
* set the update rate of physics world,update rate is the value of EngineUpdateTimes/PhysicsWorldUpdateTimes.
* set it higher can improve performance,set it lower can improve accuracy of physics world simulation.
* default value is 1.0
* Note: if you setautoStep(false),this won't work.
*/
inline voID setUpdaterate(int rate) { if(rate > 0) { _updaterate = rate; } }

每一个物理世界(PhysicsWorld)都具有与之相关的属性：

-重力(gravity)：全局重力,应用于整个物理世界。默认值为Vec2(0.0f,-98.0f)。

-速度(speed)：设定了物理世界的速度。这里，速度指的是这个模拟世界运动的一种比率。默认值为1.0。

-刷新率：设定了物理世界的刷新率，这里刷新率指的是EngineUpdateTimes/PhysicsWorldUpdateTimes的比值。

-子步(substeps)：设定了物理世界中每次刷新的子步数量。刷新物理世界的过程也被称为步进(stepPing)。按照默认设置，物理世界会不停地进行自动刷新。这被称为“自动步进(auto stepPing)”，它会自动地进行。你可以通过设定PhysicsWorld::setautoStep(false)禁用一个物理世界的auto step，然后通过设定PhysicsWorld::step(time)来手动刷新PhysicsWorld。substeps使用比单一框架更加精确的时间增量来刷新物理世界。使用它，我们可以实现更加细致地实现对步进过程的控制，包括更加流畅的运动。

创建一个带有物理世界的场景：

auto scene=Scene::createWithPhysics();

参考：

bool Scene::initWithPhysics()
{
bool ret = false;
do
{
Director * director;
CC_BREAK_IF( ! (director = Director::getInstance()) );

this->setContentSize(director->getWinSize());
CC_BREAK_IF(! (_physicsWorld = PhysicsWorld::construct(*this)));

// success
ret = true;
} while (0);
return ret;
}

获得场景的物理世界

scene->getPhysicsWorld()

@H_301_144@不过首先要保证：

CC_USE_PHYSICS==1.这个宏，控制物理世界的开和关。

物理刚体

物理刚体(PhyicsBody)对象具有位置(position)和速度(veLocity)两个属性。可以在PhysicsBody上应用forces、movement、damPing和impulses。物理刚体可以是静态的，也可以是动态的。静态的刚体在模拟世界中不会移动，看起来就像它拥有无限大的质量一样。动态的刚体则是一种完全仿真的模拟。它可以被用户手动移动，但更常见的是它们受到力的作用而移动。动态刚体可以与所有的刚体类型发生碰撞。

Cocos2d-x提供了Node::setPhysicsbody()来将物理刚体与一个节点对象关联在一起。

创建一个物理刚体@H_419_172@

auto physicsBody = PhysicsBody::createBox(Size(65.0f,81.0f),PhysicsMaterial(0.1f,1.0f,0.0f));
physicsBody还有以下函数@H_419_172@： static PhysicsBody* createCircle(float radius,const PhysicsMaterial& material = PHYSICSBODY_MATERIAL_DEFAulT,const Vec2& offset = Vec2::ZERO);
/** Create a body contains a Box shape. */
static PhysicsBody* createBox(const Size& size,const Vec2& offset = Vec2::ZERO);
/**
* @brIEf Create a body contains a polygon shape.
* points is an array of Vec2 structs defining a convex hull with a clockwise winding.
*/
static PhysicsBody* createpolygon(const Vec2* points,int count,const Vec2& offset = Vec2::ZERO);

/** Create a body contains a EdgeSegment shape. */
static PhysicsBody* createEdgeSegment(const Vec2& a,const Vec2& b,float border = 1);
/** Create a body contains a EdgeBox shape. */
static PhysicsBody* createEdgeBox(const Size& size,float border = 1,const Vec2& offset = Vec2::ZERO);
/** Create a body contains a Edgepolygon shape. */
static PhysicsBody* createEdgepolygon(const Vec2* points,float border = 1);
/** Create a body contains a EdgeChain shape. */
static PhysicsBody* createEdgeChain(const Vec2* points,float border = 1);
virtual PhysiCSShape* addShape(PhysiCSShape* shape,bool addMassAndMoment = true);

physicsBody->setDynamic(false); //create a sprite auto sprite = Sprite::create( "whiteSprite.png" ); sprite->setposition(s_centre); addChild(sprite); 精灵设置刚体 //apply physicsBody to the sprite sprite->setPhysicsBody(physicsBody);@H_419_172@ //add five dynamic bodIEs for ( int i = 0; i < 5; ++i) { physicsBody = PhysicsBody::createBox(Size(65.0f, PhysicsMaterial(0.1f,0.0f)); //set the body isn't affected by the physics world's gravitational force physicsBody->setGravityEnable( false ); //set initial veLocity of physicsBody physicsBody->setVeLocity(Vec2(cocos2d::random(-500,500), cocos2d::random(-500,500))); physicsBody->setTag(DRAG_BODYS_TAG); sprite = Sprite::create( "blueSprite.png" ); sprite->setposition(Vec2(s_centre.x + cocos2d::random(-300,300), s_centre.y + cocos2d::random(-300,300))); @H_669_404@ sprite->setPhysicsBody(physicsBody); addChild(sprite); }

物理调试 打开 #if CC_USE_PHYSICS
getPhysicsWorld()->setDeBUGDrawMask( PhysicsWorld::DEBUGDRAW_ALL);
#endif
关闭 #if CC_USE_PHYSICS
getPhysicsWorld()->setDeBUGDrawMask(PhysicsWorld::DEBUGDRAW_NONE);
#endif

连接/关节

关节是一种把接触点联结在一起的方式。每一个关节都有一个从PhysicsJoint对象获得的定义。在两个不同的刚体之间，所有的关节都是联结在一起的。刚体可以是静态的。你可以使用joint->setCollisionEnable(false)来避免相关联的刚体相互碰撞。很多关节的定义需要你提供一些几何数据。很多情况下，关节由锚点来定义。其余的关节定义数据取决于关节的类型。

PhysicsJointFixed:固定关节在一个特定的点上，将两个刚体结合在了一起。如果要创建一些以后会断裂的复杂形状，固定关节是非常有用的。

PhysicsJointFixed* joint = PhysicsJointFixed::construct(sp1->getPhysicsBody(),sp2->getPhysicsBody(),offset);
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(joint);

PhysicsJointlimit:一种限制关节，它利用了两个刚体间最大距离，就如同两个刚体被绳子连在一起一样。

PhysicsJointlimit* joint = PhysicsJointlimit::construct(sp1->getPhysicsBody(),Point::ZERO,30.0f,60.0f);
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(joint);

PhysicsJointPin:针式关节可以让两个刚体独立地围绕锚点进行旋转，就如同它们被钉在一起了一样。

PhysicsJointPin* joint = PhysicsJointPin::construct(sp1->getPhysicsBody(),51); margin:0px; padding:0px">

PhysicsJointdistance:设定两个刚体间的固定距离。

PhysicsJointdistance* joint = PhysicsJointdistance::construct(sp1->getPhysicsBody(),Point::ZERO);
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(joint);

PhysicsJointSpring:用d簧来联结两个物理刚体

PhysicsJointSpring* joint = PhysicsJointSpring::construct(sp1->getPhysicsBody(),500.0f,0.3f);
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(joint);

PhysicsJointGroove:将一个刚体连到线上，另一个连到点上。

PhysicsJointGroove* joint = PhysicsJointGroove::construct(sp1->getPhysicsBody(),Vec2(30,15),-15),Vec2(-30,0));
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(joint);

PhysicsJointRotarySpring:与d簧关节相似，但是增加了自旋

_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(PhysicsJointPin::construct(sp1->getPhysicsBody(),Box,sp1->getposition()));
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(PhysicsJointPin::construct(sp2->getPhysicsBody(),sp2->getposition()));
PhysicsJointRotarySpring* joint = PhysicsJointRotarySpring::construct(sp1->getPhysicsBody(),3000.0f,51); margin:0px; padding:0px">

PhysicsJointRotarylimit:与限制关节相似，但是增加了自旋

_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(PhysicsJointPin::construct(sp1->getPhysicsBody(),sp2->getposition()));
PhysicsJointRotarylimit* joint = PhysicsJointRotarylimit::construct(sp1->getPhysicsBody(),0.0f,(float) M_PI_2);
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(joint);

PhysicsJointRatchet:与套筒扳手的工作类似

_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(PhysicsJointPin::construct(sp1->getPhysicsBody(),sp2->getposition()));
PhysicsJointRatchet* joint = PhysicsJointRatchet::construct(sp1->getPhysicsBody(),(float)M_PI_2);
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(joint);

PhysicsJointGear:使一对刚体的角速度比率保持是一个常数。

_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(PhysicsJointPin::construct(sp1->getPhysicsBody(),sp2->getposition()));
PhysicsJointGear* joint = PhysicsJointGear::construct(sp1->getPhysicsBody(),2.0f);
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(joint);

PhysicsJointMotor:使一对刚体的相对角速度保持是一个常数。 _scene->getPhysicsWorld()->addJoint(PhysicsJointPin::construct(sp1->getPhysicsBody(),sp2->getposition()));
PhysicsJointMotor* joint = PhysicsJointMotor::construct(sp1->getPhysicsBody(),(float)M_PI_2);
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(joint);

std::unordered_map<int,Node*> _mouses

bool PhysicsDemo::ontouchBegan(touch* touch,Event* event)
{
auto location = touch->getLocation();
auto arr = _scene->getPhysicsWorld()->getShapes(location);

PhysicsBody* body = nullptr;
for (auto& obj : arr)
{
if ((obj->getbody()->getTag() & DRAG_BODYS_TAG) != 0)
{
body = obj->getbody();
break;
}
}

if (body != nullptr)
{
Node* mouse = Node::create();
mouse->setPhysicsBody(PhysicsBody::create(PHYSICS_INFINITY,PHYSICS_INFINITY));
mouse->getPhysicsBody()->setDynamic(false);
mouse->setposition(location);
this->addChild(mouse);
PhysicsJointPin* joint = PhysicsJointPin::construct(mouse->getPhysicsBody(),body,location);
joint->setMaxForce(5000.0f * body->getMass());
_scene->getPhysicsWorld()->addJoint(joint);
_mouses.insert(std::make_pair(touch->getID(),mouse));

return true;
}

return false;
}


voID PhysicsDemo::ontouchmoved(touch* touch,Event* event)
{
auto it = _mouses.find(touch->getID());

if (it != _mouses.end())
{
it->second->setposition(touch->getLocation());
}
}


voID PhysicsDemo::ontouchended(touch* touch,Event* event)
{
auto it = _mouses.find(touch->getID());

if (it != _mouses.end())
{
this->removeChild(it->second);
_mouses.erase(it);
}
}

RayCast：@H_419_172@

/** Searches for physics shapes that intersects the ray. */
voID rayCast(PhysicsRayCastCallbackFunc func,const Vec2& start,const Vec2& end,voID* data);
@H_419_172@

Vec2 point3 = point2;
auto func = CC_CALLBACK_3(PhysicsDemoRayCast::anyRay,this);
_scene->getPhysicsWorld()->rayCast(func,point1,point2,&point3);@H_419_172@
_node->drawSegment(point1,point3,1,STATIC_color);@H_419_172@

contact:@H_419_172@

auto contactListener = EventListenerPhysicsContact::create(); contactListener->onContactBegin = CC_CALLBACK_1(PhysicsContactTest::onContactBegin,this); _eventdispatcher->addEventListenerWithSceneGraPHPriority(contactListener,this); @H_419_172@

总结

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