使用Box2d实现物体在液体中的漂浮效果（一）


今天我们来学习使用Box2d物理引擎制作物体在液体中的漂浮效果，没有新的技术，只是综合运用了以前博文中介绍过的技术。
注：如果使用Box2d flash的版本，可以直接使用buoyancycontroller来实现本文制作的效果。
首先我们来分析一下大体思路：
首先需要在场景中创建一个液体区域（以下简称液体，我们不做液体流动的模拟，只是创建一个矩形的区域），由于需要检测物体与液体的接触（Contact），所以液体应该也是一个b2Body对象，只不过液体不检测碰撞，故我们将其设置为传感器（Sensor）。
要实现物体与液体的接触检测，我们需要创建一个继承自b2ContactListener的子类，重写BeginContact和EndContact方法，在BeginContact和EndContact中对物体的速度进行调整（因为液体具有一定的阻力和粘稠度）。
物体在液体中还会受到浮力的作用，浮力的大小与物体浸入液体的体积有关，而要计算物体浸入液体的体积，就要用到射线投射的相关知识与多边形面积计算的相关知识了。
好了，下面我们开始来制作，首先还是看一下运行效果截图：



 
首先我们以cocos2d iOS withBox2d为模板创建工程（Box2d版本为2.3.1），接着在HelloWorldLayer中添加下面的方法创建液体区域（也就是上面图片中的下半部分绿色区域）：
-(void)createWater {
   CGSize winSize = [[CCDirectorsharedDirector] winSize];
   float height = winSize.height;
   float width = winSize.width;
   
   b2BodyDef bodyDef;
   bodyDef.type = b2_staticBody;
   bodyDef.position.Set(0, 0);
   b2Body* body =world->CreateBody(&bodyDef);
   
   b2FixtureDef fixtureDef;
   fixtureDef.isSensor = true;
   
   b2PolygonShape* shape = newb2PolygonShape();
   shape->SetAsBox(width / PTM_RATIO,height * 0.4f / PTM_RATIO);
   
   fixtureDef.shape = shape;
   body->CreateFixture(&fixtureDef);
}
该方法在场景中添加了一个静态的矩形物体，将其设置为传感器。
在initPhysics方法中调用该方法即可。
接着我们修改一下addNewSpriteAtPosition方法：
-(void)addNewSpriteAtPosition:(CGPoint)p
{

b2BodyDef bodyDef;

bodyDef.type = b2_dynamicBody;

bodyDef.position.Set(p.x/PTM_RATIO, p.y/PTM_RATIO);

b2Body *body = world->CreateBody(&bodyDef);

b2PolygonShape dynamicBox;
   float width = CCRANDOM_0_1() * 1.5f + 0.5f;
   float height = CCRANDOM_0_1() * 1.0f +0.5f;

dynamicBox.SetAsBox(width, height);

b2FixtureDef fixtureDef;

fixtureDef.shape = &dynamicBox;   

fixtureDef.density = 0.7f;

fixtureDef.friction = 0.3f;

body->CreateFixture(&fixtureDef);
}
修改前的方法会创建一个带有纹理贴图的大小为1平方米的盒子，盒子密度为1，修改后，我们去掉盒子的贴图纹理，并且使用随机数将盒子的长宽修改为随机值，并将盒子的密度修改为0.7f（这里我们液体密度是1，为了使物体漂浮，需要盒子密度小于液体密度）。
修改完成后我们尝试在场景中点击添加盒子，发现盒子全部“沉到”液体底部，没有任何效果。
我们继续添加一个类MyContactListener，继承自b2ContactListener，类声明如下：
#import"Box2D.h"
 
classMyContactListener : public b2ContactListener {
public:
   void BeginContact(b2Contact* contact);
   void EndContact(b2Contact* contact);
};
实现如下：
#import"MyContactListener.h"
#import"FloatingObjectData.h"
 
voidMyContactListener::BeginContact(b2Contact* contact) {
   //获取接触的两个fixture
   b2Fixture* fixtureA =contact->GetFixtureA();
   b2Fixture* fixtureB =contact->GetFixtureB();
   
   //由于场景中只有一个传感器（即液体区域），因此如果碰撞的两个物体都不是传感器，则
   //不是物体与液体的相互作用，忽略这次接触
   if (!fixtureA->IsSensor() &&!fixtureB->IsSensor()) {
       return;
   }
   
   //获取与液体接触的物体对象
   b2Body* body = fixtureA->IsSensor() ?fixtureB->GetBody() : fixtureA->GetBody();
   //物体浸入液体之前的速度
   b2Vec2 bodyVelocity =body->GetLinearVelocity();
   //物体浸入液体之后由于受到液体的作用，将其速度降低
   body->SetLinearVelocity(b2Vec2(bodyVelocity.x * 0.7f, bodyVelocity.y* 0.3f));
   //同时降低物体的角速度
   body->SetAngularVelocity(body->GetAngularVelocity() * 0.7);
   
   //设置物体的UserData，标记其已经浸入液体
   FloatingObjectData* objectData =[[FloatingObjectData alloc] init];
   objectData.isUnderWater = true;
   body->SetUserData(objectData);
}
 
voidMyContactListener::EndContact(b2Contact* contact) {
   b2Fixture* fixtureA =contact->GetFixtureA();
   b2Fixture* fixtureB =contact->GetFixtureB();
   if (!fixtureA->IsSensor() &&!fixtureB->IsSensor()) {
       return;
   }
   b2Body* body = fixtureA->IsSensor() ?fixtureB->GetBody() : fixtureA->GetBody();
   
   //设置物体的UserData，标记其已经离开液体
   FloatingObjectData* objectData =(FloatingObjectData*)body->GetUserData();
   if (objectData != nil) {
       objectData.isUnderWater = false;
   }
}
代码中添加了详细的注释，不做过多解释了。代码里面我们用到了一个FloatingObjectData类，这个类使我们创建的用来记录浸入液体的物体的状态的类，声明如下：
@interfaceFloatingObjectData : NSObject
@property BOOLisUnderWater;
@propertyfloat volumnUnderWater;
@end
实现：
#import"FloatingObjectData.h"
 
@implementationFloatingObjectData
 
@synthesizeisUnderWater;
@synthesizevolumnUnderWater;
 
-(id)init {
   if (self = [super init]) {
       isUnderWater = false;
       volumnUnderWater = 0;
   }
   
   return self;
}
 
@end
比较简单，定义了两个属性，isUnderWater用来标记物体是否在液体中，volumnUnderWater用来记录物体浸入液体的体积。
上面的代码添加好之后，我们在initPhysics方法中添加下面的初始化代码：
MyContactListener*myContactListener = new MyContactListener();
world->SetContactListener(myContactListener);
这样world就会使用我们定义好的ContactListener中重载的两个方法来处理碰撞了。
现在再次运行程序，我们发现添加物体的时候，当物体落入水中，能够感觉到物体受到阻力导致速度减慢了一点，但是物体仍然不能够漂浮。关于物体浮力效果的制作部分我们留到下一篇教程中完成。