学习4 碰撞检测与运动模拟（Box2D桌球）

说明：

<学习>系列所有的源代码均由《计算机游戏程序设计》提供。本人会在这些代码中融入自己的想法，对其进行迭代优化，旨在个人学习。

实现效果：

学习目标：

1. 了解物理模拟、精灵的绘制与移动、触摸事件的应用等。

2. 熟悉基于Box2D的物理引擎。

3. 掌握Box2D触屏检测和碰撞检测机制。

修改内容：

1．优化击球方式。

2．增加一个进洞口。

3．修改球杆跟随力度变化的状态。

步骤与过程

1．完成游戏编译

老套路编译示例代码并运行程序。

图 1

2．优化击球方式

修改击球方式为：在击球区域拖动鼠标左键，可以实现球杆的瞄准以及能量的蓄积，松开鼠标左键，实现击球。

仔细研究原代码，发现“在击球区域拖动鼠标左键，可以实现球杆的瞄准”这一功能原本就已经实现了，无需多做修改。
而对于“在击球区域拖动鼠标左键，可以实现能量的蓄积”这一功能，只需把原来在“能量滑块区域”滑动更改为在“击球区域”中滑动即可。

因此，在拖动鼠标调用的函数onTouchMoved()中，无需再把“球杆瞄准”和“能量积蓄”两个功能分别写在“击球区”和“能量滑动区”中实现，而是统一放到“击球区”中实现即可。

此时，“当前击球能量”变量_curPower的值可更改为由“白球”的坐标和“目标点”的坐标的距离长度（为更好控制数值，可让它们再除以2）。

即curPower=(touch->getLocation()-changePos(mainBilliards->getPosition())).getLength()/2

“松开鼠标左键，实现击球”这一功能在原代码中也已经实现了，只不过它限定了在“能量滑动区域”的范围里。因此，只需要把这一个限定条件“_powerRect.containsPoint(touch->getLocation())” 给删掉就可以了。

修改后代码为：

图 2

图 3

图 4

3．增加进洞口

Ps一张“球洞”图片，命名为“hole”。

图 5

直接利用BilliardSprite类来创建“球洞”对象，但是与创建“台球”对象不同的是，由于“球洞”不是“运动物体”而是“静态物体”，所以在create时要注意参数isStatic设置为true。

图 6

由于台球游戏一般有四个洞，所以我也给这个游戏设了四个“球洞”。所以，四个球洞除了位置的不同外，还应该有旋转角度的不同，由上图可见四个球洞精灵对象分别要旋转0、90、180、270度。但由于BilliardSprite初始化函数中没有设置精灵对象的旋转角度的代码。所以可以另外在BilliardSprite类中写一个方法函数initHole(float rotation)来设置精灵对象的旋转角度。

但要注意的是，BilliardSprite中的update函数中会不断地更新精灵的位置以及根据body的角度变化来设置精灵的旋转。但是在默认情况下，物体都是不动的，所以会不断地给精灵的旋转角度设置为0 ，这样initHole函数设置的“洞口”旋转角度就前功尽废了。如下图update代码所示：

图 7

所以，为了“球洞”精灵不受update函数的影响。我们可以在initHole函数执行this->unscheduleAllSelectors()，解除update定时器，让“球洞”维持“静止”。

而“球洞”精灵的位置，要由“球洞”物体的位置来转换而成。因此，“球洞”初始化函数initHole代码有：

图 8

当“白球”进洞时，重新开始游戏。该功能实现只需要如实验三一样，在游戏主场景PhysicsBox2dScene.cpp中执行如下代码，进行与新场景的切换即可：

CCDirector::sharedDirector()->replaceScene(PhysicsBox2dScene::createScene());

于是，问题的关键就在于如何判断“白球进洞”并执行上述代码了。可给碰撞监听类GameContactListener添加一个bool类型的私有变量mainBallInHole，表示白球是否进洞，并添加该变量的get方法。

当物体间发生碰撞后，GameContactListener.cpp的BeginContact函数会被调用，该函数通过b2Contact参数获取到两个碰撞对象。因此，只需通过获取这两个碰撞对象的name并进行比对，如果是“main”和“hole”便能确定是“白球进洞”，然后再把mainBallInHole变量设为true。

而PhysicsBox2dScene.cpp的update函数中通过get方法获取到mainBallInHole变量再进行if判断，条件符合后便执行场景切换函数即可。

代码为：

GameContactListener.cpp：

图 9

PhysicsBox2dScene.cpp的update函数：

图 10

PhysicsBox2dScene.cpp：

图 11

当除了白球的“普通球”进洞时，该球要消失。结合②部分可知，只需在GameContactListener.cpp的BeginContact函数中添加一个name为“ball”与“hole”碰撞的情况即可。其中，最好的实现方法莫过于把要移除的小球给记录在链表ballsRemovalList中，在时间长step执行后及场景被渲染前，执行GameContactListener的函数deleteBody来遍历ballsRemovalList，对其中记录的小球对象进行删除。

然而，由于BilliardSprite对象被调用的地方比较多，导致直接删除该对象（delete BilliardSprite*）程序报错，本人功力不够深厚没能解决这一问题。只能退而求其次，在BilliardSprite类中写一个新的函数方法deleteBody()，通过调用其来删除BilliardSprite对象中的_body以及移除_sprite 。这样做虽然不是最佳方案但也能实现同样的功能。

代码为：

GameContactListener.cpp：

图 12

PhysicsBox2dScene.cpp （要在step后执行删除操作）：

图 13

GameContactListener.cpp：

图 14

BilliardSprite.cpp：

图 15

4．修改球杆跟随力度变化的状态

重点观察PhysicsBox2dScene.cpp中的函数updateLine()的“计算球杆位置”部分的代码，有如下所示：

图 16

从这个代码中我们很难看得出什么，我们对其进行展开和转换。以x轴坐标为例，即：

(((end_p - start_p).getLength() + 45) * start_p.x - 45 * end_p.x) / (end_p - start_p).getLength()

我们可以把其转化为：

start_p.x + 45 * (start_p.x - end_p.x) / (end_p - start_p).getLength()

由转换后的代码我们就比较容易看出start_p.x指白球的x坐标，而 (start_p.x - end_p.x) / (end_p - start_p).getLength() 指的是夹角的余弦值。因此，易知这个45指的应该是球杆与白球的距离（y轴坐标分析同理）。

可知，默认情况下球杆离白球的距离为45。因此，我们只需根据力度的数值改变这45的距离即可。引入_curPower，把代码中的45都改为45+_curPower/2 （除以2是为了适当控制距离，令球杆不要离白球太远），即：

图 17

5．其余

由一个洞口添加到四个洞口（前文已说明）
窗口分辨率调整为1600 x 900
小球由5个增添到10个，并对位置进行了调整
添加新的背景精灵bg，即为绿色的台球布。代码为：

图 18

6．程序运行

初始图：

图 19

注意球杆和白球距离，以及力量条间的关系：

图 20

图 21