服务端Box2D进阶
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服务端Box2D进阶
此文紧接我的上一篇博文 – 服务端Box2D入门，进阶篇会以更加贴近实际工程的角度来对入门篇的内容进行优化。
首先我们看看入门篇遗留的一些问题：
在Box2D中，刚体的密度（density），但是千克/平方米（因为是2D，所以不是立方米），默认值是0千克/平方米。
所以我们若把密度设置为1，形状设置成SetAsBox(1.0f, 1.0f)，那么这个刚体的重量是4千克。
冲量、力、速度的关系
首先我们看看力、速度、时间、刚体质量之间的关系：
力 = 质量 * 速度 / 时间
那么冲量是什么呢？它就是力在一定时间的内的积累：
冲量 = 力 * 时间
所以我们可以得到：
冲量 = 质量 * 速度
那么对于入门篇中，帧时间为1/60秒，刚体质量为4千克：
若调用bodyA->ApplyLinearImpulse(b2Vec2(10, 0), bodyA->GetWorldCenter(), true)，会对bodyA瞬间施加一个(2.5f, 0)的速度。
如果调用bodyA->ApplyForce(b2Vec2(10, 0), bodyA->GetWorldCenter(), true)，会对bodyA施加一个(0.04f, 0)的速度。
ps：Box2D刚体最大速度限制为2米/帧，如果1秒对应60帧，那么换算出来出的最大速度就是120米/秒（这是一个很快的速度，声音在空气中的传播速度才340米/秒），该最大的值的定义在b2Settings.h中。
用户自定义数据
说了这么多的概念都是围绕Box2D内置的数据结构体展开，那么实际工程中我们要将自己的数据结构绑定到Box2D中进行物理运算应该如何处理呢？
在Box2D内置的数据结构b2Fixture、b2Body、b2Joint（关节，包含了一些复杂高端的用法）中，均有void* m_userData这个成员变量；
b2Fixture与b2Joint都有指向b2Body的指针，意思就是说我们最终都可以从b2Fixture、b2Joint找到b2Body从而找到其m_userData指向的内容。
所以我个人把用户自定义数据交给b2Body->m_userData进行管理，对应的接口是b2Body->SetUserData(void *UserData)。
ps1：这种做法只是个人理解，不一定是最合适最优雅的，同时缺少对于关节这块的理解；
ps2：注意b2Body->CreateFixture()这个接口中会把b2Body->m_userData赋值给b2Fixture->m_userData，接口的调用顺序可能会有坑，比如先调用了CreateFixture()，再调用SetUserData()，那么b2Fixture->m_userData其实指向了一个“奇怪的值”。
碰撞的优化
在入门篇中我们粗暴了直接对world.GetContactList()进行遍历来获得有物理接触的刚体，官方其实推荐了一种更优雅，更高效的做法：
//继承类b2ContactListener，监听碰撞事件的回调class MyContactListener : public b2ContactListener{public:void BeginContact(b2Contact* contact){}void EndContact(b2Contact* contact){}void PreSolve(b2Contact* contact, const b2Manifold* oldManifold){}void PostSolve(b2Contact* contact, const b2ContactImpulse* impulse){}};4个接口的按时间顺序调用关系如下：
BeginContact->PreSolve ->PostSovle（->PreSolve ->PostSovle……）->EndContact
BeginContact方法中进行查看的常用信息；
PreSolve方法为我们提供了一个在碰撞响应计算之前改变接触特性的机会，或者甚至是同时取消响应；
PostSolve方法我们可以找到碰撞响应的具体信息，比如造成的冲量大小，用户拿到冲量值可以做一些碰撞自定义行为；
以上的部分措辞参考了这篇文章，文章对于碰撞这块讲的很细。
围墙的优化
写完入门篇之后，私下觉得那长方形来强行做围墙有点太low了，于是乎寻找有没有更加高端大气的方法。
利用链接形状（Chain Shapes）
示意图：
最后上实例代码：
#include <stdint.h>#include <stdio.h>#include <string>#include <Box2D/Box2D.h>class UserData {public:UserData(const std::string name) : name(name) {}public:std::string name;};class MyContactListener : public b2ContactListener{public:void BeginContact(b2Contact* contact){DumpInfo(contact, "BeginContact");}void EndContact(b2Contact* contact){DumpInfo(contact, "EndContact");}void PreSolve(b2Contact* contact, const b2Manifold* oldManifold){DumpInfo(contact, "PreSolve");}void PostSolve(b2Contact* contact, const b2ContactImpulse* impulse){DumpInfo(contact, "PostSolve");}private:void DumpInfo(b2Contact* contact, const std::string preLog){b2Body *A = contact->GetFixtureA()->GetBody();b2Body *B = contact->GetFixtureB()->GetBody();b2Vec2 positionA = A->GetPosition();float32 angleA = A->GetAngle();b2Vec2 positionB = B->GetPosition();float32 angleB = B->GetAngle();printf("%s A:%4.2f %4.2f %4.2f %s|B:%4.2f %4.2f %4.2f %s\n",preLog.c_str(), positionA.x, positionA.y, angleA,((UserData *)A->GetUserData())->name.c_str(), positionB.x,positionB.y, angleB, ((UserData *)B->GetUserData())->name.c_str());}};int32_t main(){//创建世界b2Vec2 gravity(0.0f, -0.0f); //无重力b2World world(gravity);world.SetAllowSleeping(false);//链接形状围墙b2BodyDef wallDef;wallDef.type = b2_staticBody;b2Body *wall = world.CreateBody(&wallDef);b2Vec2 vs[4];vs[0].Set(20.0f, 20.0f); //第一象限vs[1].Set(-20.0f, 20.f); //第二象限vs[2].Set(-20.0f, -20.0f); //第三象限vs[3].Set(20.0f, -20.0f); //第四象限b2ChainShape chain;chain.CreateLoop(vs, 4);wall->CreateFixture(&chain, 0.0f);//创建二个动态的bodyb2BodyDef bodyDefA;bodyDefA.type = b2_dynamicBody;bodyDefA.position.Set(-10.0f, 10.0f);b2Body *bodyA = world.CreateBody(&bodyDefA);b2BodyDef bodyDefB;bodyDefB.type = b2_dynamicBody;bodyDefB.position.Set(10.0f, 5.0f);b2Body *bodyB = world.CreateBody(&bodyDefB);//为这个动态bodyA设置形状b2PolygonShape dynamicBox;dynamicBox.SetAsBox(1.0f, 1.0f);//为这个动态body设置材质b2FixtureDef fixtureDef;fixtureDef.shape = &dynamicBox;fixtureDef.density = 1.0f; //密度fixtureDef.friction = 0.3f; //摩擦系数fixtureDef.restitution = 1.0f; //恢复系数bodyA->CreateFixture(&fixtureDef);bodyB->CreateFixture(&fixtureDef);//装载UserDataUserData BoxA = UserData("BoxA");UserData BoxB = UserData("BoxB");UserData Wall = UserData("Wall");bodyA->SetUserData((void *)&BoxA);bodyB->SetUserData((void *)&BoxB);wall->SetUserData((void *)&Wall);//施加一点力//冲量与速度的换算 速度 = 冲量 / 质量//力与速度的换算 力 = 质量 * 速度 / 时间，其中时间为timeStep迭代间隔时间bodyA->ApplyLinearImpulse(b2Vec2(0, 150), bodyA->GetWorldCenter(), true);bodyB->ApplyLinearImpulse(b2Vec2(-80, 0), bodyB->GetWorldCenter(), true);// bodyA->ApplyForce(b2Vec2(30, 0), bodyA->GetWorldCenter(), true);// bodyB->ApplyForce(b2Vec2(-30, 0), bodyB->GetWorldCenter(), true);//监听碰撞的回调MyContactListener myListener;;world.SetContactListener(&myListener);//迭代的时间间隔，这里是1秒60次float32 timeStep = 1.0f / 60.0f;int32 velocityIterations = 6; //碰撞时速度迭代int32 positionIterations = 2; //碰撞时位置迭代for (int32 i = 0; i < 240; ++i) { world.Step(timeStep, velocityIterations, positionIterations); b2Vec2 positionA = bodyA->GetPosition();float32 angleA = bodyA->GetAngle();printf("A %4.2f %4.2f %4.2f\n", positionA.x, positionA.y, angleA);b2Vec2 positionB = bodyB->GetPosition();float32 angleB = bodyB->GetAngle();printf("B %4.2f %4.2f %4.2f\n", positionB.x, positionB.y, angleB);}return 0;}可以自行修改上面代码细节进行测试。
（全文结束）
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