（译）如何使用cocos2d和box2d来制作一个Breakout游戏：第一部分

子龙山人

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（译）如何使用cocos2d和box2d来制作一个Breakout游戏：第一部分

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原文链接地址：http://www.raywenderlich.com/475/how-to-create-a-simple-breakout-game-with-box2d-and-cocos2d-tutorial-part-12

程序截图：

　　box2d是一个非常强大的物理引擎库，同时它与cocos2d结合非常适合在iphone上面做游戏开发。著名的angry birds，tiny wings都是用box2d写的。你可以用它做好多事情，当然，最好的学习方法就是使用它来创建一个简单的游戏。

　　在这个教程中，我们将一步一步创建一个简单的breakout游戏，完成碰撞检测，篮球反弹物理效果，通过touch拖动paddle（就是上图的白色矩形），以及胜利/失败的场景。

　　如果你还不了解cocos2d和box2d，你可能先要读一读《如何使用cocos2d制作一个简单的iphone游戏》以及《在cocos2d里面如何使用box2d物理引擎：弹球》这些教程。

　　好了，是时候制作breakout了！

一个永远反弹的球

　　首先，打开Xcode，选择 cocos2d-0.99.1 Box2d Application template创建一个工程，命名为“ Box2DBreakout”. 删除掉模板代码，因此你会有一个空的工程来重新开始---具体步骤可以参照《在cocos2d里面如何使用box2d物理引擎：弹球》这个教程。

　　一旦你有了一个很好的干净的工程后，接下来，在HelloWorldScene.h中导入下面的头文件：

#import"Box2D.h"

　　同时在HelloWorld类中添加以下成员变量：

b2World*_world;
b2Body*_groundBody;
b2Fixture*_bottomFixture;
b2Fixture*_ballFixture;

　　然后在HelloWorldScene.mm文件顶部定义比率：

#definePTM_RATIO 32

　　这个比率我们在上一个教程中已经讨论过了，这里就不再啰嗦了。

　　然后，在init方法中加入下列代码：

CGSize winSize=[CCDirector sharedDirector].winSize;

//Create a world
b2Vec2 gravity=b2Vec2(0.0f,0.0f);
booldoSleep=true;
_world=newb2World(gravity, doSleep);

//Create edges around the entire screen
b2BodyDef groundBodyDef;
groundBodyDef.position.Set(0,0);
_groundBody=_world->CreateBody(&groundBodyDef);
b2PolygonShape groundBox;
b2FixtureDef groundBoxDef;
groundBoxDef.shape=&groundBox;
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2(0,0), b2Vec2(winSize.width/PTM_RATIO,0));
_bottomFixture=_groundBody->CreateFixture(&groundBoxDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2(0,0), b2Vec2(0, winSize.height/PTM_RATIO));
_groundBody->CreateFixture(&groundBoxDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2(0, winSize.height/PTM_RATIO), b2Vec2(winSize.width/PTM_RATIO,
winSize.height/PTM_RATIO));
_groundBody->CreateFixture(&groundBoxDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2(winSize.width/PTM_RATIO, winSize.height/PTM_RATIO),
b2Vec2(winSize.width/PTM_RATIO,0));
_groundBody->CreateFixture(&groundBoxDef);

　　好，这个代码和我们上一个教程中，为整个屏幕创建一个盒子边界差不多。然后，这一次，我们把重力设置为0，因为，在我们的breakout游戏中，我们并不需要重力！注意，我们存储了底部的fixture的一个指针，以方便后面使用（在后面的教程中，我们将用来追踪什么时候篮球与顶部相碰撞了）。

　　现在，下载我制作的篮球图片，并且拖到Resources文件夹中，确保 “Copy items into destination group’s folder (if needed)” 被复选中。

　　让我们往场景里面添加一个精灵吧。紧接着上面的代码，加入下面的代码片段：

//Create sprite and add it to the layer
CCSprite*ball=[CCSprite spriteWithFile:@"Ball.jpg"
rect:CGRectMake(0,0,52,52)];
ball.position=ccp(100,100);
ball.tag=1;
[self addChild:ball];

　　这里没什么疑问，我们已经做过好多次类似的事情了。注意，我们为篮球设置了一个tag标识，后面你会看到，这个tag标记有什么用。

　　接下来，为shape创建一个body：

//Create ball body
b2BodyDef ballBodyDef;
ballBodyDef.type=b2_dynamicBody;
ballBodyDef.position.Set(100/PTM_RATIO,100/PTM_RATIO);
ballBodyDef.userData=ball;
b2Body*ballBody=_world->CreateBody(&ballBodyDef);

//Create circle shape
b2CircleShape circle;
circle.m_radius=26.0/PTM_RATIO;

//Create shape definition and add to body
b2FixtureDef ballShapeDef;
ballShapeDef.shape=&circle;
ballShapeDef.density=1.0f;
ballShapeDef.friction=0.f;
ballShapeDef.restitution=1.0f;
_ballFixture=ballBody->CreateFixture(&ballShapeDef);

　　这个看起来和上一篇教程中的也很像。再巩固一下吧，为了创建一个body对象，我们先要创建一个body定义结构，然后再创建body，接着是shape，再指定fixture结构，最后是创建fixture对象。

　　注意，我们设置这些参数有一点点不一样了：我们把回复力（restitution）设置为1.0，这意味着，我们的球在碰撞的时候，将会是完全弹性碰撞。

　　同时，我们也保存了球的fixture，原因和我们为什么保存屏幕底部的fixture是一样的，后面你就会看到了。

　　更新：注意，我们也把球的摩擦力设置为0.这样可以防止球在碰撞的时候，由于摩擦损失能量，导致来回碰撞的过程中会有一点点偏差。

　　好了，是时候做一些完全不同的事了！紧接上面的代码：

b2Vec2 force=b2Vec2(10,10);
ballBody->ApplyLinearImpulse(force, ballBodyDef.position);

　　这里往球上面施加了一个冲力（impulse），这样可以让它初始化的时候朝一个特定的方向运动。

　　最后一件事情，就是在init方法中，增加一个tick调度方法：

[self schedule:@selector(tick:)];

　　下面是tick方法的实现：

-(void)tick:(ccTime) dt {
_world->Step(dt,10,10);
for(b2Body*b=_world->GetBodyList(); b; b=b->GetNext()) {
if(b->GetUserData()!=NULL) {
CCSprite*sprite=(CCSprite*)b->GetUserData();
sprite.position=ccp(b->GetPosition().x*PTM_RATIO,
b->GetPosition().y*PTM_RATIO);
sprite.rotation=-1*CC_RADIANS_TO_DEGREES(b->GetAngle());
}
}

}

　　当然，这里也和上一个教程中的一样，没有什么特别的。

　　最后一件事我们永远不忘记！那就是清理：

-(void)dealloc {

delete _world;
_groundBody=NULL;
[super dealloc];

}

好了，让我们试一下吧。编译并运行工程，你将会看到一个球无限地在屏幕里面来回弹！----很酷吧！

增加 Paddle

　　如果没有一个paddle的话，那么就不可能称其为一个breakout游戏。下载我制作的paddle图片，然后把它拖到Resources文件夹中，同时确保 “Copy items into destination group’s folder (if needed)” 被复选上。

　　然后在HelloWorldScene.h文件中往HelloWorld类中添加下列成员变量：

b2Body*_paddleBody;
b2Fixture*_paddleFixture;

　　然后，在init方法中构建paddle body：

//Create paddle and add it to the layer
CCSprite*paddle=[CCSprite spriteWithFile:@"Paddle.jpg"];
paddle.position=ccp(winSize.width/2,50);
[self addChild:paddle];

//Create paddle body
b2BodyDef paddleBodyDef;
paddleBodyDef.type=b2_dynamicBody;
paddleBodyDef.position.Set(winSize.width/2/PTM_RATIO,50/PTM_RATIO);
paddleBodyDef.userData=paddle;
_paddleBody=_world->CreateBody(&paddleBodyDef);

//Create paddle shape
b2PolygonShape paddleShape;
paddleShape.SetAsBox(paddle.contentSize.width/PTM_RATIO/2,
paddle.contentSize.height/PTM_RATIO/2);

//Create shape definition and add to body
b2FixtureDef paddleShapeDef;
paddleShapeDef.shape=&paddleShape;
paddleShapeDef.density=10.0f;
paddleShapeDef.friction=0.4f;
paddleShapeDef.restitution=0.1f;
_paddleFixture=_paddleBody->CreateFixture(&paddleShapeDef);

　　我不想花太多的时间解释上面的内容了。因为，和之前的创建篮球的body的过程差不太多。这里只给出不同的地方：

• 当你创建CCSprite的时候，你并不需要指定精灵的大小。如果你传递一个文件名给它，它会自动计算出大小。
• 注意，这里不是使用circle shape了。这一次，我们使用polygon shape。我们使用一个辅助方法来创建shape，当然，其形状是个盒子。
• 我们使用了SetAsBox方法来指定shape相对于body的位置，这个方法在构建复杂的对象的时候比较有用。这里，我们只是让shape在body中间。
• 我把paddle的密度设置得比球要大得多，同时调节了一下其它的参数。（这些参数要靠试，按照真实的高中物理知识去计算，可能得不到）
• 同时，我们存储paddleBody和paddleFixture的引用，为了方便后面使用。

　　如果你编译并运行的话，你将会看到屏幕中间有一个paddle，而且球碰到它将会反弹。

　　然后，这还不是很有趣，因为我们还不能移动paddle！

移动Paddle

　　移动paddle需要touch事件，所以先在init方法中允许touch事件：

self.isTouchEnabled=YES;

　　然后，在HelloWorld类中添加下面的成员变量：

b2MouseJoint*_mouseJoint;

　　现在，让我们实现touch方法！首先是ccTouchesBegan：

-(void)ccTouchesBegan:(NSSet*)touches withEvent:(UIEvent*)event{

if(_mouseJoint!=NULL)return;

UITouch*myTouch=[touches anyObject];
CGPoint location=[myTouch locationInView:[myTouch view]];
location=[[CCDirector sharedDirector] convertToGL:location];
b2Vec2 locationWorld=b2Vec2(location.x/PTM_RATIO, location.y/PTM_RATIO);

if(_paddleFixture->TestPoint(locationWorld)) {
b2MouseJointDef md;
md.bodyA=_groundBody;
md.bodyB=_paddleBody;
md.target=locationWorld;
md.collideConnected=true;
md.maxForce=1000.0f*_paddleBody->GetMass();

_mouseJoint=(b2MouseJoint*)_world->CreateJoint(&md);
_paddleBody->SetAwake(true);
}

}

　　呃，好多新知识！让我们一点一点来讨论。

　　首先，我们把touch坐标转换成coocs2d坐标（convertToGL）然后，再转换成Box2d坐标（locationWorld）。

　　然后，我们使用paddle fixture的一个方法来测试这个touch点是否在fixture内部。

　　如果是的话，我们就创建一个所谓的”鼠标关节“。在Box2d里面，一个鼠标关节用来让一个body朝着一个指定的点移动---在这里个例子中，就是用户点的方向。

　　当你创建一个mouse joint后，你赋值给它两个body。第一个没有被使用，通常都是设置成ground body。第二个，就是你想让它移动的body，在这个例子中就是paddle。

　　接下来，你指定移动的终点---这个例子中就是用户点击的位置。

　　然后，你告诉box2d，但bodyA和bodyB碰撞的时候，把它当成是碰撞，而不是忽略它。这个很重要！因为，我之前没有设置它为ture，结果不行！因此，当我们用鼠标拖动这个paddle的时候，它并不会与屏幕的边界相碰撞，而且有时候，我的paddle直接就飞出屏幕之外了。这个非常非常奇怪，不过我现在知道是为什么了。因为没有设置bodyA和bodyB是可碰撞的。

　　你然后指定移动body的最大的力是多少。如果你减少这个数值的话，paddle body响应鼠标移动时就会慢一些。但是，我们想让paddle快速地响应鼠标的变化。

　　最后，我们把这个关节加入到world中，同时，保存这个指针，因为后面有用。同时，我们还要把body设置成苏醒的（awake）。之所以要这么做，是因为如果body在睡觉的话，那么它就不会响应鼠标的移动！

　　好了，接下来，让我们添加ccTouchesMoved方法：

-(void)ccTouchesMoved:(NSSet*)touches withEvent:(UIEvent*)event{

if(_mouseJoint==NULL)return;

UITouch*myTouch=[touches anyObject];
CGPoint location=[myTouch locationInView:[myTouch view]];
location=[[CCDirector sharedDirector] convertToGL:location];
b2Vec2 locationWorld=b2Vec2(location.x/PTM_RATIO, location.y/PTM_RATIO);

_mouseJoint->SetTarget(locationWorld);

}

　　这个方法的开头部分和ccTouchesBegan差不多---我们把touch坐标转换成Box2d坐标。唯一的区别就是，我们更新了鼠标关节的目标位置（也就是我们想让paddle移动的位置的）。

　　接下来，我们添加ccTouchesCacelled和ccTouchesEnded方法：

-(void)ccTouchesCancelled:(NSSet*)touches withEvent:(UIEvent*)event{

if(_mouseJoint) {
_world->DestroyJoint(_mouseJoint);
_mouseJoint=NULL;
}

}

-(void)ccTouchesEnded:(NSSet*)touches withEvent:(UIEvent*)event{
if(_mouseJoint) {
_world->DestroyJoint(_mouseJoint);
_mouseJoint=NULL;
}
}

　　我们在这些方法中做的只有一件事，就是在我们移动完paddle或者取消移动之后销毁mouse joint。

　　编译并运行，你现在可以用鼠标移动paddle了，同时可以让它与篮球相互碰撞了！

　　很好。。。不过，等一下，这还不是一个breakout！我们不可以把paddle移动到任何位置，我们只能在屏幕底部左右来回移动它！

限制Paddle的移动

　　我们可以很容易地限制paddle的移动，只需要添加另外一个关节，叫做prismatic joint。这个关节会限制一个body的移动沿着一根指定的轴。

　　因此，我们可以使用这种方法来限制paddle相对于地面移动，也就是说只能沿着x轴移动。

　　让我们看看相关代码。往init方法中加入下列代码：

//Restrict paddle along the x axis
b2PrismaticJointDef jointDef;
b2Vec2 worldAxis(1.0f,0.0f);
jointDef.collideConnected=true;
jointDef.Initialize(_paddleBody, _groundBody,
_paddleBody->GetWorldCenter(), worldAxis);
_world->CreateJoint(&jointDef);

　　第一件事情就是指定一个沿着x轴的向量。然后，我们需要指定collideConnected为true，因此，我们的球才能够正确的反弹，而不是飞到屏幕之外去。

　　然后，初始化关节，指定paddle和ground两个body，再使用world对象来创建关节！

　　编译并运行，你现在只能沿关x轴方向移动paddle了，这正是我们想要的，不是吧？

完成touch事件

　　现在，你玩一下，可能你会发现，有时候球反弹地特别快，有时候又比较慢。这取决于你是如何控制paddle与球相碰撞的。

　　更新：我第一次尝试去修正这个bug的时候，我通过直接调整球的速度，使用SetLinearVelocity方法。然后，Steve Oldmeadow也指出，这非常不好！它会破坏物理仿真，最好的方法是通过调用SetLinearDamping方法，间接影响速度。因此，现在这个教程就是这个做的。（damping就是阻尼的意思）

　　接下来，在tick方法中添加下列代码，具体位置是在获得user data之后：

if(sprite.tag==1) {
staticintmaxSpeed=10;

b2Vec2 velocity=b->GetLinearVelocity();
float32 speed=velocity.Length();

if(speed>maxSpeed) {
b->SetLinearDamping(0.5);
}elseif(speed<maxSpeed) {
b->SetLinearDamping(0.0);
}

}

　　这里，我们判断sprite的tag，看是否是球的tag。如果是的话，我们就检查它的速度，如果太大的话，就设置它的阻尼为0.5，这样可以让它慢下来。

　　如果你编译并运行的话，你将会看到一个球以非常适中的速度在屏幕四周来回反弹。

给我源代码！

　　这里是本教程的完整源代码。这只是一部分，第二部分的教程会包含一个完整的breakout的源码。

接下来呢？

　　目前为止，我们已经有一个篮球在屏幕四周来回反弹了，同时还有一个paddle可以用鼠标来控制其移动。在下个教程中，我们将创建一些方块，当球碰到它们的时候，方块就会消失。当然，还有游戏胜利和失败的逻辑！

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