【cocos3.x+box2d+tileMap】制作马里奥游戏（四）碰撞检测

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Box2d物理引擎还提供一个很重要的功能：碰撞检测。如马里奥游戏中，需要检测马里奥与怪物、蘑菇、金币等的碰撞，通过判断不同的碰撞点、碰撞对象做出不同的处理。

我们要在马里奥中实现的碰撞效果如下：

一、理论

Box2d通过设置碰撞监听来处理碰撞，在创建世界后，可以进行设置监听：

_b2World->SetContactListener(this);

设置的监听对象需要继承b2ContactListener类，实现函数

virtual void BeginContact(b2Contact* contact)：碰撞开始时的回调函数，一般简单的碰撞检测使用；
virtual void EndContact(b2Contact* contact)：碰撞发生后的回调函数，一般简单的碰撞检测使用；
virtual void PreSolve(b2Contact* contact,const b2Manifold* oldManifold)：碰撞求解前的回调函数，求解就是指计算碰撞产生的冲击力，需要计算碰撞冲击力造成的破坏等效果时，需要使用此回调函数；
virtual void PostSolve(b2Contact* contact,const b2ContactImpulse* impulse)：碰撞求解后的回调函数，需要计算碰撞冲击力造成的破坏等效果时，需要使用此回调函数。

这四个回调方法中，前两个功能有限但使用起来简单，后两个提供的信息量大，但使用起来比较复杂，这个要根据游戏的具体要求而定，如果我们的游戏过程对物理要求不高，仅仅是实现碰撞检测功能，那么我们主要使用BeginContact(b2Contact* contact)这个回调函数就足够了，如果我们要处理碰撞之前和碰撞之后的效果，根据碰撞中产生的相互作用力来计算物理碰撞后的移动，则我们必须好好的利用全部这四个函数，它们联合作用起来，可以模拟出比较真实而复杂的物理碰撞效果。

发生碰撞后，Box2d会自动调用对应函数，开发者进行具体实现。

二、实践

1.规划

设置一个调度者，所有碰撞由其进行分发
所有需要进行碰撞处理的类，继承自相同的基类，方便调度者处理
各自的碰撞事件各自处理

2.碰撞基类实现

其实就是一个虚类，定义碰撞处理函数，后面为了方便处理，还加了一个碰撞方向检测函数

class BaseContactNode : public Node{
public:
    typedef enum{
        DIRECTION_UP = 1,DIRECTION_DOWN = -1,DIRECTION_RIGHT = 2,DIRECTION_LEFT = -2
    }DIRECTION;
public:
    //碰撞处理函数
    virtual void beginContact(Node*,b2Contact*) = 0;
    //获取碰撞方向，这里只简单判断上下左右
    virtual int getContactDirection(Node* node,b2Contact* contact){
        int isReverse = 1;
        auto manifold = contact->GetManifold();
        Node* other = static_cast<Node*>(contact->GetFixtureB()->GetBody()->GetUserData());
        //判断碰撞参考者
        if((node != other && manifold->type == b2Manifold::e_faceB)
           || (node == other && manifold->type == b2Manifold::e_faceA)){
            isReverse = -1;
        }
 
        int ret = 0;
        if (manifold->localNormal.y == -1) {
            ret = DIRECTION_UP ;
        }else if(manifold->localNormal.y == 1){
            ret = DIRECTION_DOWN;
        }else if(manifold->localNormal.x == 1){
            ret = DIRECTION_RIGHT;
        }else if(manifold->localNormal.x == -1){
            ret = DIRECTION_LEFT;
        }
        return ret * isReverse;
 
    }
};

简单说一下其中用到的属性，Box2d会将碰撞的大量信息保存下来，包括但不限于

contact->GetFixtureB()->GetBody()获取碰撞者body
contact->GetManifold()获取碰撞相关信息，返回的b2Manifold中包括
- localNormal法向量，可以判断受力方向
- points碰撞位置
- type，碰撞参考者类型，可能是相对物体A——e_faceA,或B——e_faceB
可以通过contact->GetWorldManifold(&worldManifold)获取碰撞点相对于世界坐标的信息

3.调度者实现

实现很简单，直接分发^_^

void MarioScene::BeginContact(b2Contact *contact){
    if (contact && contact->IsTouching())
    {
        auto A = static_cast<Node*>(contact->GetFixtureA()->GetBody()->GetUserData());
        auto B = static_cast<Node*>(contact->GetFixtureB()->GetBody()->GetUserData());
 
        auto pBaseBoxSprite = static_cast<BaseContactNode*>(A);
        if(pBaseBoxSprite){
            pBaseBoxSprite->beginContact(B,contact);
        }
 
        pBaseBoxSprite = static_cast<BaseContactNode*>(B);
        if(pBaseBoxSprite){
            pBaseBoxSprite->beginContact(A,contact);
        }
    }
}

4.碰撞处理

不同对象的碰撞处理不相同，这里拿马里奥和怪物两个做例子。

4.1 马里奥碰撞处理

注意：

下面的代码中可以看到，在碰到问号后，我的逻辑是生成一个蘑菇，本来我是想直接生成，同时添加body到Box2d世界中，但直接在一个Assert上报错了b2Assert(m_world->IsLocked() == false)，这是因为在Box2d的碰撞处理中（世界步中in the middle of a time step），会将世界锁定，不允许修改，所以我们只能将状态缓存下来，在后续的update中进行添加

然后直接上代码：

void MarioPlayer::beginContact(Node* node,b2Contact* contact){    
    int direction =getContactDirection(this,contact);
    if(direction == DIRECTION_UP){
        //受力方向是上，说明已经碰到了地面，可以重新起跳
        delStatus(MarioPlayer::STATUS_JUMP);
    }
    if (node && node->getTag() == MarioScene::CONTACT_MONSTER) {
        //如果碰到了怪物
        auto monster = static_cast<MarioMonster*>(node);
        if(direction != DIRECTION_UP && monster->getStatus() != MarioMonster::STATUS_DIED){
            //如果不是踩到怪物头上且怪物不是死亡状态，则Game Over
            MarioScene::die();
        }else if(direction == DIRECTION_UP && monster->getStatus() == MarioMonster::STATUS_DIED){
            //碰撞死后的乌龟顶端，则乌龟会以更快的速度移动，当然，这样写是因为我当前场景里只有乌龟
            if(this->getPosition().x >= monster->getPosition().x){
                monster->diedImpluse(DIRECTION_RIGHT);
            }else{
                monster->diedImpluse(DIRECTION_LEFT);
            }
        }
    }else if(node && node->getTag() == MarioScene::CONTACT_BONUS){
       //如果碰到问号，则生出一个蘑菇
        auto marioScene = static_cast<MarioScene*>(this->getParent());
        if(marioScene){
            marioScene->addBonusList(node);
        }
    }
}

4.2 怪物碰撞处理

相对来说比较简单，直接上代码：

void MarioMonster::beginContact(Node* node,b2Contact* contact){
    int direction = getContactDirection(this,contact);
 
    if(node && node->getTag() == MarioScene::CONTACT_PLAYER){
        if(direction == DIRECTION_DOWN){
            //如果被马里奥踩到，死亡
            die();
        }
    }else if(node && node->getTag() == MarioScene::CONTACT_MONSTER){
        //如果被其他怪物碰到，死亡（其他乌龟是可以被用来做炮弹的）
        die(false);
    }
}

三、结语

至此，马里奥世界中，和怪物等的碰撞交互也实现了，已经很接近真实的马里奥世界，剩余的就是继续丰满，添加不同的怪物、增加不同的马里奥状态如开枪等、设计更大的地图、增加更多的地图原素了。

【cocos3.x+box2d+tileMap】制作马里奥游戏（四）碰撞检测

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