（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：
同时在HelloWorld类中添加以下成员变量：
b2Body * _groundBody;
b2Fixture * _bottomFixture;
b2Fixture * _ballFixture;
然后在HelloWorldScene.mm文件顶部定义比率：
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：
// Create a world
b2Vec2 gravity = b2Vec2( 0.0f , 0.0f );
bool doSleep = true ;
_world = new b2World(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：
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：
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：
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：
下面是tick方法的实现：
_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：
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：
b2Fixture * _paddleFixture;
然后，在init方法中构建paddle body：
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：
然后，在HelloWorld类中添加下面的成员变量：
现在，让我们实现touch方法！首先是ccTouchesBegan：
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：
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：
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：
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：
static int maxSpeed = 10 ;
b2Vec2 velocity = b -> GetLinearVelocity();
float32 speed = velocity.Length();
if (speed > maxSpeed) {
b -> SetLinearDamping( 0.5 );
} else if (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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