在 2D 环境中使用 dynamic_cast进行碰撞检测

Using dynamic_cast for collision detection in a 2D environment

本文关键字：cast 碰撞检测 dynamic 2D 环境      更新时间：2023-10-16

我正在为2D游戏开发一个基础。我的总体设计是这样的：

class Entity:
    Every object class (like a wall, an enemy, floor etc.) derives
    from this class. Most of the functions are pure virtual. There is
    a hitbox as well.
class Scene:
    Contains pointers to Entity-objects. When an Entity-pointer is added,
    it will be given a Scene-pointer to its parent so it may access that.

场景还具有碰撞检测功能：

getIntersections<T> (Entity *)
getIntersections<T...> (Entity *)
    (both return a std::vector<Entity *>)

这基本上会得到所有与参数相交Entity * Entity *(通过选中命中框(，然后尝试dynamic_cast<T *>它们。然后返回所有匹配的Entity *(不是强制转换的(。可变参数模板用于检查多个相交类。

我的基本想法是，如果我有一个Player类(显然代表玩家(，以及其他一些类，如Enemy、Wall等，那么检查Player对象是否与其中一个(或多个(对象发生碰撞将是一项简单的任务：

// (inside Player::tick(); quick and dirty)
{
    if ( (this->parentScene->getIntersections<Wall>(this)).empty() )
        // player does not collide with a wall, just move.
    else
        // player does collide with a wall, do whatever.
}

但是，我有两个问题：

  1. 我的(一般(设计是否显示出需要dynamic_cast<T *>作为instanceof替代品的缺陷(例如在 Java 中存在(
  2. 它是任务的高性能解决方案吗？因为对于每个碰撞检查，Scene基本上循环遍历它包含的每个Entity *，检查它是否与给定的Entity *冲突，最后强制转换它以检查它是否派生自另一个给定类。如果这不符合性能，那么在我的设计中进行哪些更改才能使其具有性能？

在性能部分，最好按基元类型将实体分隔在单独的向量中。您不仅可以专门测试平面与球体，例如，它消除了完全dynamic_cast的需要(->额外的加速(。此外，由于您已经在向量中分离了类型，因此您可以忽略虚函数并进行非虚拟调用，从而提供额外的性能改进;因此，您的场景将如下所示：

class scene
{
    std::vector<PlaneEntity> m_planes;
    std::vector<CircleEntity> m_circles;
};

关于它的设计，在相交素数时选择正确的算法要容易得多：以下是基于此设计的基本碰撞检查的示例：

void colide(const PlaneEntity & e)
{
    for each plane
        call plane vs plane collision
    for each circle
        call plane vs circle collision;
};
void colide(const CircleEntity & e)
{
    for each plane
        call plane vs circle collision;
    for each circle
        call circle vs circle collision;
};

所以回答你的问题：

1：使用或不dynamic_cast不是常规天气，众所周知，不使用它对性能更好。

2：上述设计完全没有性能。此外，使用动态投射进行的设计甚至更慢。为了改善这一点，您需要研究加速度结构(这是一个巨大的话题，所以我不能在这里解释所有内容(以加快碰撞检测。它们基本上减少了每个基元的碰撞检查次数，从而大大提高了性能。基本结构是KD树，四叉树，空间哈希，网格等。你可以通过谷歌搜索找到每个代码的大量代码。

希望这有帮助，拉克斯万。

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