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C++怎么实现物理碰撞_C++游戏逻辑教程【模拟】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-23 14:27:11

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来源于php中文网

原创

纯c++不适合直接做物理碰撞模拟,因其缺乏内置物理引擎,需自行实现数学逻辑或集成第三方库;常见错误包括忽略运动连续性、分离轴检测、冲量累积等底层机制,仅靠aabb校正易导致穿墙、卡死、反弹异常等问题。

c++怎么实现物理碰撞_c++游戏逻辑教程【模拟】

纯 C++ 不适合直接做物理碰撞模拟——它没内置物理引擎,得靠你自己实现数学逻辑或集成第三方库。

为什么不能只靠 std::vectorif 判断就搞定碰撞

常见错误是写个“两个矩形中心距离小于半宽之和”就以为完事了,结果角色穿墙、卡进地板、反弹方向错乱。这不是代码没跑起来,而是漏掉了:运动连续性(帧间穿越)、分离轴(SAT)、冲量累积、接触点求解这些底层机制。

真实游戏里,哪怕只是 AABB 碰撞,也要考虑:

  • 物体在上一帧在 A 位置、下一帧在 B 位置,中间可能穿过障碍物——得做 sweep testcontinuous collision detection
  • if (x1 这类静态检测在高速移动时完全失效
  • 碰撞后要修改速度、位置、角速度,还可能触发回调(比如播放音效),这些逻辑散在游戏循环里极易失控

Box2D 是最现实的起点(不是“推荐”,是“别自己重造轮子”的实操选择)

Box2D 是 C++ 写的、开源、轻量、有完整文档,且被 Cocos2d-xLove2D(通过绑定)等大量项目验证过。它不依赖 OpenGL 或 SDL,只吃标准 C++11 和 malloc

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关键实操点:

  • 初始化时必须调用 b2World 构造函数传入重力向量,哪怕设为 b2Vec2(0, 0),否则刚体不会响应力
  • 所有刚体(b2Body)必须通过 b2World::CreateBody() 创建,不能 new b2Body——它的内存由世界管理
  • AABB 碰撞器用 b2PolygonShape,圆形用 b2CircleShape;形状必须通过 b2Fixture 关联到刚体,不能直接 attach
  • 每帧必须调用 b2World::Step(dt, velocityIter, positionIter),其中 dt 要稳定(建议固定步长如 1.0f / 60.0f),否则物理会飘

示例片段(创建一个静止地板):

b2BodyDef groundDef;
groundDef.position.Set(0.0f, -10.0f);
b2Body* ground = world->CreateBody(&groundDef);
<p>b2PolygonShape groundShape;
groundShape.SetAsBox(50.0f, 10.0f); // 宽高</p><p>b2FixtureDef fixtureDef;
fixtureDef.shape = &groundShape;
ground->CreateFixture(&fixtureDef);</p>

如果真要手写简单碰撞,只做 AABB + 位置校正,注意三个硬约束

不是不能写,但必须接受它只能用于原型、教学或极低速 UI 元素。核心陷阱在“校正逻辑”:

  • 不能只修正 X 或 Y 单轴——得按穿透深度最小的方向推离,否则斜向撞墙会卡死。要用 std::min({dx, dy, dw, dh}) 类似的比较
  • 修正后必须设 velocity.x = 0 或翻转,否则下一帧又撞回来;但翻转前得判断法线方向,不然会往墙里弹
  • 多个物体同时碰撞时,顺序影响结果——先处理 A-B,再处理 B-C,可能让 B 被挤出世界边界。没有迭代求解,就别碰多体

一个典型错误校正写法:

// ❌ 错误:没考虑哪个方向穿透少
if (a.x < b.x + b.w && a.x + a.w > b.x) {
    a.x = b.x + b.w; // 直接贴边,不管 y 方向是否也重叠
}

真正难的不是算“有没有撞”,而是撞完怎么让物体看起来“合理地停住、弹开、堆叠”。这背后是数值稳定性、迭代器次数、睡眠唤醒机制——这些 Box2D 已经调了十几年。自己写,三天能跑通矩形,三个月未必能稳住十个箱子堆塔。

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