自己动手写2D物理引擎-初级篇(1)

第一章框架设计

总体的类如下图所表示。

Shape作为形状基类。存储了与形状有关的物理量

class Shape
{public:float I = 0.0f, invI = 0.0f;//转动惯量和逆
};

Rectangle和Circle派生于Shape，存储了实际的形状信息。

class Rectangle :public Shape
{public://存储矩形的长宽agl::vec2f r;
};class Circle :public Shape
{public:float r;
};

PhyAttr中存放的是各种物理属性，这些属性是不限于任何物体都有的属性。

namespace phy2d
{class PhyAttr{public:PhyAttr(){velocity = agl::vec2f(0.0f);position = agl::vec2f(0.0f);force = agl::vec2f(0.0f);}agl::vec2f velocity;//速度agl::vec2f position;//位置float rotation = 0.0f;//旋转角度float angularVelocity = 0.0f;//角速度agl::vec2f force;//力float torque = 0.0f;//转矩float friction = 0.0f;//摩擦力float mass = 0.0f, invMass = 0.0f;//质量和逆~PhyAttr() {}};
};

PhyObj是PhyRect与PhyCircle的父类，其主要作用是做为基类指针，支持动态类型使用，分别继承了形状和物理特性，组成了有物理特性的形状。

namespace phy2d
{class PhyObj {};class PhyRect :public PhyObj,public Rectangle, public PhyAttr{public:};class PhyCircle :public PhyObj, public Circle, public PhyAttr{public:};
};

World中负责整个物理世界的运行，存储物体和碰撞信息。协调整个物理引擎的流程。

namespace phy2d
{class World{//存储物体std::vector<PhyObj*> objects;//存储碰撞信息std::unordered_map<std::tuple<PhyObj*, PhyObj*>, Contact> collisions;public:};
}

Contact是存储碰撞信息的结构体，Impulse是存储冲量的，因为我们要实现冲量累积方法，所以碰撞信息中保留上一次的冲量信息。Driver是存储两个物体指针和其碰撞信息的结构体，这个结构是存放碰撞后结果的直接结构体，并且其中要有计算两个物体冲量变化的能力。

namespace phy2d
{class Impulse{public://正面和侧面的动量float ImpulseNormal;float ImpulseSide;};//碰撞信息class Contact{public:Contact() {}agl::vec2f position;//碰撞点位置agl::vec2f normal;//分离轴方向//agl::vec2f r1, r2;//半径//现场算float separation;//最小相交距离};class Driver{public://碰撞信息列表std::vector<Contact> contacts;//碰撞物体PhyObj *a, *b;//运动执行函数void ApplyImpulse(){//计算好必要的值//由于之前的冲量计算是在连个形状相交情况下计算，//所以一旦两个物体分开，计算将不会连续//循环迭代}};
}

还有一些数学计算，向量计算的类，这些类可以自己写，也可以用现成的比如GLM，这里就使用自己写的向量矩阵计算库了。

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