SDL编程入门（29）圆形碰撞检测

我不是女神ヾ 2022-12-31 13:28 92阅读 0赞

# 圆形碰撞检测 #

除了矩形碰撞框，圆是最常见的碰撞器形式。在这里，我们将检查两个圆以及一个圆和一个框之间的碰撞。

检查两个圆之间的碰撞很容易。 你要做的就是检查每个圆心之间的距离是否小于其半径的总和（半径是半径的倍数）。

对于框/圆碰撞，必须在碰撞框上找到最接近圆心的点。 如果该点小于圆的半径，则发生碰撞。

//一个圆结构体
    struct Circle
    { 
        int x, y;
        int r;
    };

SDL有一个内置的矩形结构，但我们必须自己制作一个有位置和半径的圆形结构。

//The dot that will move around on the screen
    class Dot
    { 
        public:
            //The dimensions of the dot
            static const int DOT_WIDTH = 20;
            static const int DOT_HEIGHT = 20;
    
            //Maximum axis velocity of the dot
            static const int DOT_VEL = 1;
    
            //Initializes the variables
            Dot( int x, int y );
    
            //Takes key presses and adjusts the dot's velocity
            void handleEvent( SDL_Event& e );
    
            //Moves the dot and checks collision
            void move( SDL_Rect& square, Circle& circle );
    
            //Shows the dot on the screen
            void render();
    
            //Gets collision circle
            Circle& getCollider();
    
        private:
            //The X and Y offsets of the dot
            int mPosX, mPosY;
    
            //The velocity of the dot
            int mVelX, mVelY;
            
            //Dot's collision circle
            Circle mCollider;
    
            //Moves the collision circle relative to the dot's offset
            void shiftColliders();
    };

这里是以前碰撞检测教程中的点类，又增加了一些附加功能。移动函数接收了一个圆形和一个矩形，以便在移动时对其进行碰撞检测。现在，我们也有了一个圆形碰撞器，而不是一个矩形碰撞器。

//圆、圆碰撞检测器
    bool checkCollision( Circle& a, Circle& b );
    
    //圆形、矩形框碰撞检测器
    bool checkCollision( Circle& a, SDL_Rect& b );
    
    //计算两点之间的距离平方
    double distanceSquared( int x1, int y1, int x2, int y2 );

在本教程中，我们有碰撞检测函数，用于圆、圆和圆、矩形的碰撞。我们还有一个计算两点之间距离平方的函数。

使用距离平方而不是距离是一个优化，我们将在后面详细介绍。

Dot::Dot( int x, int y )
    { 
        //Initialize the offsets
        mPosX = x;
        mPosY = y;
    
        //设置碰撞圆尺寸
        mCollider.r = DOT_WIDTH / 2;
    
        //Initialize the velocity
        mVelX = 0;
        mVelY = 0;
    
        //Move collider relative to the circle
        shiftColliders();
    }

构造函数接收一个位置并初始化碰撞器和速度。

void Dot::move( SDL_Rect& square, Circle& circle ){ 
        //Move the dot left or right
        mPosX += mVelX;
        shiftColliders();
    
        //If the dot collided or went too far to the left or right
        if( ( mPosX - mCollider.r < 0 ) || ( mPosX + mCollider.r > SCREEN_WIDTH ) || checkCollision( mCollider, square ) || checkCollision( mCollider, circle ) )
        { 
            //Move back
            mPosX -= mVelX;
            shiftColliders();
        }
    
        //Move the dot up or down
        mPosY += mVelY;
        shiftColliders();
    
        //If the dot collided or went too far up or down
        if( ( mPosY - mCollider.r < 0 ) || ( mPosY + mCollider.r > SCREEN_HEIGHT ) || checkCollision( mCollider, square ) || checkCollision( mCollider, circle ) )
        { 
            //Move back
            mPosY -= mVelY;
            shiftColliders();
        }
    }

就像之前的碰撞检测教程一样，我们沿着x轴移动，对着屏幕边缘检查碰撞，对着其他场景对象检查。如果点撞到了什么东西，我们就往后移动。一如既往，每当点移动时，它的碰撞器也会随之移动。

然后，我们再对y轴做一次检查。

void Dot::render(){ 
        //Show the dot
        gDotTexture.render( mPosX - mCollider.r, mPosY - mCollider.r );
    }

渲染代码有点不同。SDL\_Rects的位置在左上方，而我们的圆圈结构的位置在中心。这意味着我们需要通过从x和y位置中减去半径来将渲染位置偏移到圆的左上方。

bool checkCollision( Circle& a, Circle& b ){ 
        //计算总半径的平方
        int totalRadiusSquared = a.r + b.r;
        totalRadiusSquared = totalRadiusSquared * totalRadiusSquared;
    
        //如果圆心之间的距离小于它们的半径之和
        if( distanceSquared( a.x, a.y, b.x, b.y ) < ( totalRadiusSquared ) )
        { 
            //圆圈已经相撞
            return true;
        }
    
        //否则没有
        return false;
    }

这是我们的圆对圆碰撞检测器。它简单地检查中心之间的距离平方是否小于半径平方之和。如果小于，则说明发生了碰撞。

为什么我们要使用距离平方而不是普通的距离？因为计算距离涉及到一个平方根，而计算平方根是一个相对昂贵的操作。幸运的是如果x>y，那么x2>y2，所以我们只要比较距离平方就可以省去一个平方根的操作。

bool checkCollision( Circle& a, SDL_Rect& b ){ 
        //碰撞框上的最近点
        int cX, cY;
    
        //寻找最近的X偏移量
        if( a.x < b.x )
        { 
            cX = b.x;
        }
        else if( a.x > b.x + b.w )
        { 
            cX = b.x + b.w;
        }
        else
        { 
            cX = a.x;
        }
        //寻找最近的y偏移量
        if( a.y < b.y )
        { 
            cY = b.y;
        }
        else if( a.y > b.y + b.h )
        { 
            cY = b.y + b.h;
        }
        else
        { 
            cY = a.y;
        }
    
        //如果最近的点在圆内
        if( distanceSquared( a.x, a.y, cX, cY ) < a.r * a.r )
        { 
            //这个矩形框和圆圈相撞了
            return true;
        }
    
        //如果图形没有碰撞
        return false;
    }

要检查框和圆是否发生碰撞，我们需要在框上找到最近的点。

如果圆的中心在框的左侧，则最近点的x位置在框的左侧。  
![c451bbf2a8b32fbbcb4188a36c67007a.png][]

如果圆的中心在框的右侧，则最近点的x位置在框的右侧。  
![ee63a4377bd0efd37c0105ebeddb4515.png][]

如果圆的中心在框内，则最近点的x位置与圆的x位置相同。  
![2063846d94da111ee8b62c9979223bf1.png][]

在这里，我们找到最近的y位置，就像我们找到x位置一样。如果盒子上最近的点和圆心之间的距离平方小于圆的半径平方，那么就会发生碰撞。

double distanceSquared( int x1, int y1, int x2, int y2 ){ 
        int deltaX = x2 - x1;
        int deltaY = y2 - y1;
        return deltaX*deltaX + deltaY*deltaY;
    }

这里是距离平方函数。它只是一个没有平方根的距离计算 ( squareRoot( x^2 + y^2 ) ) 。

//将在屏幕上移动的点
                Dot dot( Dot::DOT_WIDTH / 2, Dot::DOT_HEIGHT / 2 );
                Dot otherDot( SCREEN_WIDTH / 4, SCREEN_HEIGHT / 4 );
    
                //设置墙面
                SDL_Rect wall;
                wall.x = 300;
                wall.y = 40;
                wall.w = 40;
                wall.h = 400;

在进入主循环之前，我们先定义场景对象。

//While application is running
                while( !quit )
                { 
                    //Handle events on queue
                    while( SDL_PollEvent( &e ) != 0 )
                    { 
                        //User requests quit
                        if( e.type == SDL_QUIT )
                        { 
                            quit = true;
                        }
    
                        //Handle input for the dot
                        dot.handleEvent( e );
                    }
    
                    //Move the dot and check collision
                    dot.move( wall, otherDot.getCollider() );
    
                    //Clear screen
                    SDL_SetRenderDrawColor( gRenderer, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF );
                    SDL_RenderClear( gRenderer );
    
                    //Render wall
                    SDL_SetRenderDrawColor( gRenderer, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF );        
                    SDL_RenderDrawRect( gRenderer, &wall );
                    
                    //Render dots
                    dot.render();
                    otherDot.render();
    
                    //Update screen
                    SDL_RenderPresent( gRenderer );
                }

最后在我们的主循环中，我们处理输入，用碰撞检测移动点，并将场景对象渲染到屏幕上。

在 [这里][Link 1]下载本教程的媒体和源代码。

[原文链接][Link 2]

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[Link 1]: http://www.lazyfoo.net/tutorials/SDL/29_circular_collision_detection/29_circular_collision_detection.zip
[Link 2]: http://www.lazyfoo.net/tutorials/SDL/29_circular_collision_detection/index.php
[0_1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190301102949549.jpg