在Cocos2d-x中使用Box2D

说明

开发环境说明：

引擎版本：Cocos2d-x2.2.1

开发工具：VS2012

系统：win7

工程配置

1.启用Box2D：工程上右键——C/C++——预处理器——预处理器定义——编辑——添加宏（CC_ENABLE_BOX2D_INTEGRATION）

注意：Cocos2d-x中集成了Box2D和Chipmunk，但是这两个物理引擎不能同时使用。启用chipmunk的宏定义（CC_ENABLE_CHIPMUNK_INTEGRATION）

2.修改libExternsions项目的预处理指令CC_ENABLE_CHIPMUNK_INTEGRATION为CC_ENABLE_BOX2D_INTEGRATION

3.链接box2d库（libBox2d.lib）

Cocos2d-x2.2.6的一个bug

运行TestCpp中的Box2dTest时，当添加若干个方块后会报如下错误。

缩放因子

Box2D中使用米、千克、秒作单位。但是一般作画面渲染时都是以像素为单位的。
比如，我们在屏幕渲染一个宽为32像素的精灵，但是在物理空间中如何表示它的宽呢？
这时，就需要定义一个缩放因子用于将像素值转换为物理空间的值。
把像素/米比率设置为32是一个比较合适的值，所以定义缩放因子的值为32.

// 定义缩放因子
#define PTM_RATIO 32

创建物理世界

在CCLayer初始化的时候，初始化物理世界。

// 创建一个世界
b2Vec2 gravity(0,-10); // 设置世界的横向和垂直重力速度，正常重力加速度约等于9.8，这里取10是出于效率考虑
pWorld = new b2World(gravity);
// 告诉世界(world)当物体停止移动时允许物体休眠。一个休眠中的物体不需要任何模拟。
pWorld->SetAllowSleeping(true);
// 在Box2D中世界也是一个物体（刚体），所以通过创建一个刚体来定义世界的位置和大小
// 1.定义世界的位置
b2BodyDef worldDef;
worldDef.position.Set(VisibleRect::leftBottom().x,VisibleRect::leftBottom().y); //设置世界的位置在屏幕左下角
// 创建刚体，这个刚体已经被添加到世界
b2Body* groundBody = pWorld->CreateBody(&worldDef);
// 2.定义世界的边界
// 定义边界盒子，b2EdgeShape是通过设置一条条线段来组成一个多边形
b2EdgeShape groundBox;
// 底边（两点一线）
groundBox.Set(b2Vec2(VisibleRect::leftBottom().x/PTM_RATIO,VisibleRect::leftBottom().y/PTM_RATIO), b2Vec2(VisibleRect::rightBottom().x/PTM_RATIO,VisibleRect::rightBottom().y/PTM_RATIO));
// 创建夹具（夹具是用于记录物体信息），实际上是把我们上面定义的线创建出来
groundBody->CreateFixture(&groundBox,0); //参数1为形状，参数2为密度（Box2D 可以根据附加形状的质量分配来计算物体的质量以及转动惯量）
// 顶边
groundBox.Set(b2Vec2(VisibleRect::leftTop().x/PTM_RATIO,VisibleRect::leftTop().y/PTM_RATIO), b2Vec2(VisibleRect::rightTop().x/PTM_RATIO,VisibleRect::rightTop().y/PTM_RATIO));
groundBody->CreateFixture(&groundBox,0);
// 左边
groundBox.Set(b2Vec2(VisibleRect::leftTop().x/PTM_RATIO,VisibleRect::leftTop().y/PTM_RATIO), b2Vec2(VisibleRect::leftBottom().x/PTM_RATIO,VisibleRect::leftBottom().y/PTM_RATIO));
groundBody->CreateFixture(&groundBox,0);
// 右边
groundBox.Set(b2Vec2(VisibleRect::rightBottom().x/PTM_RATIO,VisibleRect::rightBottom().y/PTM_RATIO), b2Vec2(VisibleRect::rightTop().x/PTM_RATIO,VisibleRect::rightTop().y/PTM_RATIO));
groundBody->CreateFixture(&groundBox,0);
// 迭代次数的设置
static const int velocityIterations = 8; // 速度迭代次数
static const int positionIterations = 1; // 位置迭代次数
void Box2DTest::update(float dt)
{
//更少的迭代会增加性能并降低精度，同样地，更多的迭代会减少性能但提高模拟质量。
// 调用Step方法遍历一次物理世界里的所有对象
pWorld->Step(dt, velocityIterations, positionIterations);
}

刚体与CCSprite绑定

Cocos2d-x中已经封装了一个用于物理引擎的CCSprite，就是CCPhysicsSprite，这个类就定义在扩展库中。#include "cocos-ext.h"就可以使用了。通过setB2Body方法与刚体进行关联。

// 1. 创建刚体
// 刚体定义
b2BodyDef bodyDef;
// 设置刚体类型为动态刚体
bodyDef.type = b2_dynamicBody;
// 设置刚体位置（注意：需要转换为物理空间单位，除以缩放因子）
bodyDef.position.Set(p.x/PTM_RATIO, p.y/PTM_RATIO);
// 创建刚体
b2Body *body = pWorld->CreateBody(&bodyDef);
// 2.定义刚体的形状（多边形）
b2PolygonShape dynamicBox;
// 通过b2PolygonShape定义一个简单的矩形
dynamicBox.SetAsBox(.5f, .5f);//设置矩形的中心点，Box2D会根据该形状所依附的刚体的计算矩形的尺寸。
// 3.夹具定义
b2FixtureDef fixtureDef;
// 夹具形状
fixtureDef.shape = &dynamicBox;
// 密度系数
fixtureDef.density = 1.0f;
// 摩擦系数
fixtureDef.friction = 0.3f;
body->CreateFixture(&fixtureDef);
CCNode *parent = this->getChildByTag(kTagParentNode);
// 有一张64x64的精灵表，精灵表中有4个不同的32x32的图片，随机挑选其中一张
int idx = (CCRANDOM_0_1() > .5 ? 0:1);
int idy = (CCRANDOM_0_1() > .5 ? 0:1);
// 4. 刚体与精灵绑定
// 创建物理精灵
CCPhysicsSprite *sprite = CCPhysicsSprite::createWithTexture(m_pSpriteTexture,CCRectMake(32 * idx,32 * idy,32,32));
// 物理精灵与刚体关联后，当调用世界的Step方法时就会更新精灵的位置，不需要手动更新
sprite->setB2Body(body);
// 设置缩放比例因子
sprite->setPTMRatio(PTM_RATIO);
// 设置精灵位置
sprite->setPosition( ccp( p.x, p.y) );//注意：一定要先调用setB2Body
// 添加到屏幕
parent->addChild(sprite);

调试绘图

b2Draw定义了用于绘制相关物理信息的接口，只需要实现这些接口。并调用世界(world)的SetDebugDraw方法关联DebugDraw。

DebugDraw在Cocos2d-x中已经有相关实现，就在cocos2d-x-2.2.1\samples\Cpp\TestCpp\Classes\Box2DTestBed目录下的GLES-Render.cpp和GLES-Render.h。

1.把GLES-Render.cpp和GLES-Render.h拷贝到工程Classes目录下。

2.包含头文件。

#ifdef _DEBUG
#include "GLES-Render.h"
#endif

3.在创建世界的时候，创建DebugDraw，设置Debug标记并关联到世界。并重写CCLayer的draw方法，绘制调试信息。

// 绘制调试信息
#ifdef _DEBUG
// 创建DebugDraw，构造函数需要传递缩放比例因子
m_debugDraw = new GLESDebugDraw( PTM_RATIO );
// 世界关联DebugDraw
pWorld->SetDebugDraw(m_debugDraw);
// Debug标记
uint32 flags = 0;
flags += b2Draw::e_shapeBit;                  //绘制形状
flags += b2Draw::e_jointBit;                      //绘制关节
flags += b2Draw::e_aabbBit;                       //绘制碰撞盒子
flags += b2Draw::e_pairBit;                       //绘制潜在接触
flags += b2Draw::e_centerOfMassBit;       //绘制质点
// 设置Debug标记
m_debugDraw->SetFlags(flags);
#endif
void Box2DTest::draw()
{
// 调用父类draw方法
CCLayer::draw();
#if _DEBUG
// 顶点属性（位置、颜色、纹理坐标）
ccGLEnableVertexAttribs( kCCVertexAttribFlag_Position );
kmGLPushMatrix();
// 绘制Debug数据
pWorld->DrawDebugData();
kmGLPopMatrix();
#endif
}

4.在析构函数中释放debugDraw占用的内存。

Box2DTest::~Box2DTest(){CC_SAFE_DELETE(pWorld);CC_SAFE_DELETE(m_debugDraw);
}

1.当物体受力的时候（碰撞、挤压或下落），碰撞盒子的颜色会变成粉红色，默认为青色。

2.最外边的是刚体的形状。

注意：建议先把缩放因子的值设置为64，然后再调试，这样便于观察，因为缩放因子为32时，碰撞盒子的大小和精灵的大小一样。

示例工程地址：https://coding.net/u/linchaolong/p/Cocos2d-x_HelloBox2D/git 【点击下载源码】

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相关概念

什么是物理引擎？

关于box2d

刚体（body）

形状（shape）

约束（constraint）

关节(joint)

夹具（fixture）

世界（world）