clib2d（C++ 2D物理引擎）

已整合Qt：Qlib2d

在apollonia的基础上，结合先前的C# 2D物理引擎，从零开始打造一个简单的2D物理引擎。

目前已经完成基本功能，目前正整合cliblisp。

整合cliblisp进度：

1. 按键盘数字7自动运行情景一脚本：box #(pos 0.5d 0.5d) #(size 0.4d 0.5d) #(mass 1d)创建一个矩形物体（#号替换为反引号）

介绍

先前所做C#版本的PhysicsEngine代码翻译自JS物理引擎matter.js。

本次借鉴OpenGL工程apollonia，两者取长补短。

代码为CMake跨平台，需要使用库：

• freeglut
• opengl32
• glu32
• ~~glm（已移除）~~

Win7上使用CLion+MinGW编译没有问题，Linux、MacOS系统下暂未尝试，64位系统需要“-m32”编译。

先前立下雄心壮志制作简单的2D物理引擎（零），如今在一点点实现中~

使用

• 键盘数字1到7：切换经典场景
• WASD：给所有物体分别添加四个方向的力
• QE：给所有物体添加旋转
• G：切换重力
• 空格/鼠标离开：暂停

计划

进度与注释：

• [x] 第一部分已完成
• [x] 第二部分已完成
• [x] 第三部分已完成，单文件共1537行代码
• [x] 第四部分已完成，实现圆与多边形的碰撞，单文件共2069行代码
• [x] 第五部分进行中，用cliblisp作控制台语言，拆分代码，不再是单文件，长期更新

分阶段最小化原则添加代码，功能由简到繁。前期的代码99%引自apollonia（为第一时间可以运行），后面会从头开始写。

文章发表在知乎专栏：学习C++。

目录（暂定）：

1. [x] 【c1p1】使用OpenGL搭建基本框架
2. [x] 【c1p2】工厂模式，渲染第一个polygon body矩形物体
3. [x] 【c1p3】时钟同步，给物体添加重力gravity
4. [x] 【c1p2】绘制物体的受力force及速度向量velocity
5. [x] 【c1p2】给物体添加旋转rotate
6. [x] 【c1p3】求几何凸多边形的centroid重心和inertia转动惯量（刚体的数据结构）
7. [x] 【c1p3】给物体添加线冲量和角冲量
8. [x] 【c2p1】collision detection 碰撞检测
   1. [x] 【c2p1】AABB方法（仅限矩形）及SAT方法（仅限凸包）
   2. [x] 【c2p2】计算压力作用点（仅限两个以下）位置（及绘制），多边形裁剪
   3. [x] 【c2p3】计算压力方向
   4. [x] 【c2p3】实现摩擦力friction
   5. [x] 【c2p3】设置弹性碰撞系数bias
   6. [x] 【c2p3】碰撞检测的动态更新vector
   7. [x] 【c2p3】休眠状态的实现
9. [x] 【c3p1】joint 关节（铰链）的实现
   1. [x] 【c3p1】关节的数据结构
   2. [x] 【c3p1】关节的受力分析
10. [x] 实现几种基本场景（分别按键盘上的数字1-7）
    1. [x] 【c2p3】三角形
    2. [x] 【c2p3】金字塔
    3. [x] 【c2p3】方块堆叠
    4. [x] 【c3p1】牛顿摆（可测试完全弹性碰撞）
    5. [x] 【c3p1】铰链（测试关节joint结构）
    6. [x] 【c4p2】圆与多边形金字塔（测试圆的碰撞）
    7. [x] 【c5p2】测试cliblisp控制接口
11. [ ] 实现其他特性
    1. [x] 【c4p1】添加圆物体
    2. [x] 【c4p2】碰撞检测（多边形与圆）
    3. [x] 【c4p2】碰撞检测（圆与圆）
12. [ ] 算法测试（有空做）
    1. [ ] 遗传算法
    2. [ ] 神经网络
    3. [ ] 流体力学
13. [ ] 整合cliblisp胶水语言
    1. [x] 【c5p1】整合代码
    2. [x] 【c5p2】编码添加物体
    3. [ ] 控制台添加物体

改进

想到的如下优化：

1. [x] 物体休眠，优化碰撞检测
2. [x] 修正碰撞点，添加弹力碰撞系数

改进了一些问题：

• [x] ~~拖动窗口导致的问题~~
• [x] ~~标题位置随分辨率不一致的问题~~
• [x] 将圆的碰撞实现转化为多边形的实现，解决碰撞问题

目前遇到的问题：

• [x] ~~碰撞机制存在问题~~
• [x] ~~圆与多边形的碰撞检测存在问题~~
• [x] ~~圆粘住边界的问题~~，~~圆无法弹跳~~，~~牛顿摆的问题~~
• [x] ~~圆的摩擦力问题~~

文章

物理引擎系列：

• 开篇
• 创建窗口
• 启用lisp

LISP系列：

• 【Lisp系列】开篇
• 【Lisp系列】实现四则运算
• 【Lisp系列】实现GC
• 【Lisp系列】实现Lambda
• 【Lisp系列】大功告成
• 【Lisp系列】手动递归

截图

参考

1. apollonia
2. matter.js
3. PhysicsEngine
4. OpenGL
5. GLUT
6. Box2D
7. Chipmunk2D
8. cliblisp