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# 03. 节点系统
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Extra2D 的节点系统是构建游戏对象的基础。所有可见的游戏元素都是节点的子类。
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## 核心节点类型
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Node (基类)
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├── Sprite (精灵)
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├── Text (文本)
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├── Button (按钮)
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├── Widget (UI控件基类)
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│ ├── Label (标签)
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│ ├── CheckBox (复选框)
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│ ├── RadioButton (单选按钮)
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│ ├── Slider (滑块)
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│ └── ProgressBar (进度条)
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└── 自定义节点...
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```
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## 基础节点操作
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### 创建和添加节点
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```cpp
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// 创建精灵
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auto sprite = Sprite::create(texture);
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sprite->setPosition(Vec2(100, 200));
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sprite->setAnchor(Vec2(0.5f, 0.5f)); // 中心锚点
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addChild(sprite);
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// 创建文本
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auto text = Text::create("Hello World", font);
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text->setPosition(Vec2(400, 300));
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text->setTextColor(Color(1, 1, 1, 1));
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addChild(text);
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```
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### 节点属性
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```cpp
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// 位置（相对于父节点的本地坐标）
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node->setPosition(Vec2(x, y));
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Vec2 pos = node->getPosition();
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// 旋转（角度，单位：度）
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node->setRotation(45.0f);
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float angle = node->getRotation();
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// 缩放
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node->setScale(Vec2(2.0f, 2.0f));
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Vec2 scale = node->getScale();
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// 锚点（0,0 左上角，0.5,0.5 中心，1,1 右下角）
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node->setAnchor(Vec2(0.5f, 0.5f));
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// 可见性
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node->setVisible(true);
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bool visible = node->isVisible();
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// Z轴顺序
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node->setZOrder(10);
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```
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## ⚠️ 重要：坐标系与变换系统
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### 坐标系说明
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Extra2D 使用以下坐标系：
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1. **本地坐标系（Local Space）**：相对于父节点的坐标
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- 原点 `(0, 0)` 是父节点的锚点位置
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- `setPosition(x, y)` 设置的是本地坐标
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2. **世界坐标系（World Space）**：相对于场景根节点的绝对坐标
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- 通过 `convertToWorldSpace()` 转换
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- 通过 `getWorldTransform()` 获取变换矩阵
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3. **屏幕坐标系（Screen Space）**：相对于屏幕左上角的坐标
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- 原点 `(0, 0)` 在屏幕左上角
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- Y轴向下为正方向
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### 锚点（Anchor）机制
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**锚点定义了节点的原点位置**：
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```cpp
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// 锚点 (0, 0) - 左上角为原点
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sprite->setAnchor(Vec2(0.0f, 0.0f));
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sprite->setPosition(Vec2(100, 100)); // 左上角在 (100, 100)
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// 锚点 (0.5, 0.5) - 中心为原点（推荐）
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sprite->setAnchor(Vec2(0.5f, 0.5f));
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sprite->setPosition(Vec2(100, 100)); // 中心在 (100, 100)
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// 锚点 (1, 1) - 右下角为原点
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sprite->setAnchor(Vec2(1.0f, 1.0f));
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sprite->setPosition(Vec2(100, 100)); // 右下角在 (100, 100)
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```
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**⚠️ 重要：锚点偏移在渲染时处理，不在本地变换中**
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这意味着：
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- `getLocalTransform()` 返回的矩阵**不包含**锚点偏移
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- 锚点偏移在 `GLSpriteBatch::addVertices()` 中应用
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- 这样可以避免锚点偏移被父节点的缩放影响
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### 父子变换传递
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**变换层级**：
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```
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Scene (世界坐标系)
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└── GameOverLayer (本地坐标 + 父变换 = 世界坐标)
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└── Panel (本地坐标 + 父变换 = 世界坐标)
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└── ScoreNumber (本地坐标 + 父变换 = 世界坐标)
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```
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**关键方法**：
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```cpp
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// 获取本地变换矩阵（不包含锚点偏移）
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glm::mat4 localTransform = node->getLocalTransform();
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// 获取世界变换矩阵（包含所有父节点的变换）
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glm::mat4 worldTransform = node->getWorldTransform();
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// 本地坐标转世界坐标
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Vec2 worldPos = node->convertToWorldSpace(Vec2::Zero());
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// 世界坐标转本地坐标
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Vec2 localPos = node->convertToNodeSpace(worldPos);
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```
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**变换更新流程**：
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1. **标记脏状态**：当位置、旋转、缩放改变时
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```cpp
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void Node::setPosition(const Vec2& pos) {
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position_ = pos;
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markTransformDirty(); // 标记变换需要更新
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}
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```
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2. **递归标记**：`markTransformDirty()` 会递归标记所有子节点
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```cpp
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void Node::markTransformDirty() {
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transformDirty_ = true;
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worldTransformDirty_ = true;
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for (auto& child : children_) {
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child->markTransformDirty(); // 递归标记子节点
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}
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}
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```
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3. **批量更新**：在渲染前，`Scene::renderContent()` 调用 `batchUpdateTransforms()`
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```cpp
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void Scene::renderContent(RenderBackend& renderer) {
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batchUpdateTransforms(); // 更新所有节点的世界变换
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// ... 渲染
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}
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```
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### 正确使用变换的示例
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```cpp
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// 创建层级结构
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auto panel = Sprite::create(panelTexture);
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panel->setAnchor(Vec2(0.5f, 0.5f)); // 中心锚点
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panel->setPosition(Vec2(0, 256)); // 相对于父节点的中心
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addChild(panel);
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// 添加子节点到 panel
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auto scoreNumber = makePtr<Number>();
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scoreNumber->setPosition(Vec2(95.0f, 10.0f)); // 相对于 panel 中心
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panel->addChild(scoreNumber);
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// 当 panel 移动时，scoreNumber 会自动跟随
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// 因为 scoreNumber 的世界变换包含了 panel 的世界变换
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```
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### 常见错误
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**错误1：混淆本地坐标和世界坐标**
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```cpp
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// ❌ 错误：在世界坐标系中设置位置，但节点是子节点
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child->setPosition(worldPos); // 这会被解释为本地坐标
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// ✅ 正确：使用 convertToNodeSpace 转换
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child->setPosition(parent->convertToNodeSpace(worldPos));
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```
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**错误2：锚点设置不当**
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```cpp
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// ❌ 错误：锚点 (0,0) 但期望中心对齐
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sprite->setAnchor(Vec2(0.0f, 0.0f));
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sprite->setPosition(Vec2(100, 100)); // 左上角在 (100, 100)
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// ✅ 正确：使用中心锚点
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||
sprite->setAnchor(Vec2(0.5f, 0.5f));
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sprite->setPosition(Vec2(100, 100)); // 中心在 (100, 100)
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```
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**错误3：忽略父节点变换**
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```cpp
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// ❌ 错误：直接设置世界坐标，忽略父节点
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child->setPosition(Vec2(100, 100)); // 这是本地坐标！
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// ✅ 正确：考虑父节点的世界变换
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// 如果父节点在 (50, 50)，子节点相对于父节点应该是 (50, 50)
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child->setPosition(Vec2(50, 50));
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```
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## 精灵（Sprite）
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### 创建精灵
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```cpp
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auto& resources = Application::instance().resources();
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// 从纹理创建
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auto texture = resources.loadTexture("assets/player.png");
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auto sprite = Sprite::create(texture);
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// 设置精灵属性
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sprite->setPosition(Vec2(400, 300));
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sprite->setAnchor(Vec2(0.5f, 0.5f));
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// 切换纹理
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auto newTexture = resources.loadTexture("assets/player2.png");
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sprite->setTexture(newTexture);
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```
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### 从图集创建精灵（Texture Atlas）
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```cpp
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// 加载图集纹理
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auto atlasTexture = resources.loadTexture("assets/atlas.png");
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// 创建精灵，指定图集中的矩形区域
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Rect spriteRect(100, 100, 32, 32); // x, y, width, height
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auto sprite = Sprite::create(atlasTexture, spriteRect);
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```
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### 精灵渲染流程
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```cpp
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void Sprite::onDraw(RenderBackend& renderer) {
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// 1. 获取世界变换矩阵
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auto worldTransform = getWorldTransform();
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// 2. 从世界变换中提取位置和缩放
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float worldX = worldTransform[3][0];
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float worldY = worldTransform[3][1];
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float worldScaleX = glm::length(glm::vec2(worldTransform[0][0], worldTransform[0][1]));
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float worldScaleY = glm::length(glm::vec2(worldTransform[1][0], worldTransform[1][1]));
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// 3. 计算目标矩形（不包含锚点偏移）
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Rect destRect(worldX, worldY, width * worldScaleX, height * worldScaleY);
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// 4. 提取旋转角度
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float worldRotation = std::atan2(worldTransform[0][1], worldTransform[0][0]);
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// 5. 绘制精灵（锚点偏移在 GLSpriteBatch 中处理）
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renderer.drawSprite(*texture_, destRect, srcRect, color_, worldRotation, anchor);
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}
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```
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## 按钮（Button）
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### 创建按钮
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```cpp
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auto button = Button::create();
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button->setFont(font);
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button->setText("点击我");
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button->setPosition(Vec2(400, 300));
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button->setCustomSize(200.0f, 60.0f);
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// 设置颜色
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button->setTextColor(Colors::White);
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button->setBackgroundColor(
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Colors::Blue, // 正常状态
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Colors::Green, // 悬停状态
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Colors::Red // 按下状态
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);
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// 设置点击回调
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button->setOnClick([]() {
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||
E2D_LOG_INFO("按钮被点击！");
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});
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addChild(button);
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```
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### 使用图片按钮
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```cpp
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// 从图集创建按钮
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auto buttonFrame = ResLoader::getKeyFrame("button_play");
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if (buttonFrame) {
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auto button = Button::create();
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button->setBackgroundImage(
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buttonFrame->getTexture(),
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buttonFrame->getRect() // 使用图集中的矩形区域
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);
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button->setPosition(Vec2(screenWidth / 2, 300));
|
||
button->setOnClick([]() {
|
||
// 处理点击
|
||
});
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||
addChild(button);
|
||
}
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```
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### 按钮坐标空间
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**按钮使用世界坐标空间（World Space）**：
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```cpp
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// Button::getBoundingBox() 返回世界坐标系的包围盒
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Rect Button::getBoundingBox() const {
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auto pos = getRenderPosition(); // 获取世界坐标位置
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// ... 计算包围盒
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return Rect(x0, y0, w, h); // 世界坐标
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}
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```
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**这意味着**：
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- 按钮的位置是相对于父节点的本地坐标
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- 但按钮的点击检测使用世界坐标
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- 父节点的变换会自动应用到按钮
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### 按钮事件处理
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```cpp
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// 在 onUpdate 中检测手柄按键
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void GameOverLayer::onUpdate(float dt) {
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Node::onUpdate(dt);
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auto& input = Application::instance().input();
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// A 键触发重新开始按钮
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if (input.isButtonPressed(GamepadButton::A)) {
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restartBtn_->getEventDispatcher().dispatch(EventType::UIClicked);
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}
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}
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```
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## 节点层级管理
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### 父子关系
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```cpp
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// 添加子节点
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parent->addChild(child);
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// 移除子节点
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parent->removeChild(child);
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// 移除所有子节点
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parent->removeAllChildren();
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// 获取父节点
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Node* parent = child->getParent();
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// 获取子节点列表
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const auto& children = parent->getChildren();
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```
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### Z轴顺序
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```cpp
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// 设置Z轴顺序（值越大越在上层）
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node->setZOrder(10);
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// 重新排序子节点
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parent->reorderChild(child, newZOrder);
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```
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## 自定义节点
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### 继承 Node 创建自定义节点
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```cpp
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class Player : public Node {
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public:
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static Ptr<Player> create(Ptr<Texture> texture) {
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auto player = makePtr<Player>();
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if (player->init(texture)) {
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return player;
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}
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return nullptr;
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}
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bool init(Ptr<Texture> texture) {
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sprite_ = Sprite::create(texture);
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addChild(sprite_);
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return true;
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}
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void onUpdate(float dt) override {
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// 更新逻辑
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velocity_.y += gravity_ * dt;
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setPosition(getPosition() + velocity_ * dt);
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// 重要：调用父类的 onUpdate，确保子节点也被更新
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Node::onUpdate(dt);
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}
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void jump() {
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velocity_.y = jumpForce_;
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||
}
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private:
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Ptr<Sprite> sprite_;
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||
Vec2 velocity_;
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float gravity_ = -980.0f;
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float jumpForce_ = 500.0f;
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};
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// 使用
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auto player = Player::create(texture);
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scene->addChild(player);
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```
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## 完整示例：GameOverLayer
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```cpp
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void GameOverLayer::onEnter() {
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||
Node::onEnter();
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auto& app = extra2d::Application::instance();
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float screenWidth = static_cast<float>(app.getConfig().width);
|
||
float screenHeight = static_cast<float>(app.getConfig().height);
|
||
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||
// 整体居中（x 坐标相对于屏幕中心）
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||
setPosition(extra2d::Vec2(screenWidth / 2.0f, screenHeight));
|
||
|
||
// 显示 "Game Over" 文字
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||
auto gameOverFrame = ResLoader::getKeyFrame("text_game_over");
|
||
if (gameOverFrame) {
|
||
auto gameOver = extra2d::Sprite::create(
|
||
gameOverFrame->getTexture(),
|
||
gameOverFrame->getRect()
|
||
);
|
||
gameOver->setAnchor(extra2d::Vec2(0.5f, 0.0f));
|
||
gameOver->setPosition(extra2d::Vec2(0.0f, 120.0f));
|
||
addChild(gameOver);
|
||
}
|
||
|
||
// 初始化得分面板
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initPanel(score_, screenHeight);
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||
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||
// 初始化按钮
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||
initButtons();
|
||
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||
// 创建向上移动的动画
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||
auto moveAction = extra2d::makePtr<extra2d::MoveBy>(
|
||
1.0f, extra2d::Vec2(0.0f, -screenHeight)
|
||
);
|
||
runAction(moveAction);
|
||
}
|
||
|
||
void GameOverLayer::initPanel(int score, float screenHeight) {
|
||
// 显示得分板
|
||
auto panelFrame = ResLoader::getKeyFrame("score_panel");
|
||
if (!panelFrame) return;
|
||
|
||
auto panel = extra2d::Sprite::create(
|
||
panelFrame->getTexture(),
|
||
panelFrame->getRect()
|
||
);
|
||
panel->setAnchor(extra2d::Vec2(0.5f, 0.5f));
|
||
panel->setPosition(extra2d::Vec2(0.0f, screenHeight / 2.0f));
|
||
addChild(panel);
|
||
|
||
// 显示本局得分（相对于 panel 的本地坐标）
|
||
auto scoreNumber = extra2d::makePtr<Number>();
|
||
scoreNumber->setLittleNumber(score);
|
||
scoreNumber->setPosition(extra2d::Vec2(95.0f, 10.0f));
|
||
panel->addChild(scoreNumber);
|
||
|
||
// 显示最高分
|
||
static int bestScore = 0;
|
||
if (score > bestScore) bestScore = score;
|
||
|
||
auto bestNumber = extra2d::makePtr<Number>();
|
||
bestNumber->setLittleNumber(bestScore);
|
||
bestNumber->setPosition(extra2d::Vec2(95.0f, 50.0f));
|
||
panel->addChild(bestNumber);
|
||
|
||
// 显示 "New" 标记（如果破了记录）
|
||
if (score >= bestScore && score > 0) {
|
||
auto newFrame = ResLoader::getKeyFrame("new");
|
||
if (newFrame) {
|
||
auto newSprite = extra2d::Sprite::create(
|
||
newFrame->getTexture(),
|
||
newFrame->getRect()
|
||
);
|
||
newSprite->setAnchor(extra2d::Vec2(0.5f, 0.5f));
|
||
newSprite->setPosition(extra2d::Vec2(80.0f, 25.0f));
|
||
panel->addChild(newSprite);
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
```
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||
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||
## 最佳实践
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1. **始终使用中心锚点（0.5, 0.5）**：除非有特殊需求，否则使用中心锚点可以使定位更直观
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||
|
||
2. **理解本地坐标和世界坐标**：
|
||
- `setPosition()` 设置的是本地坐标
|
||
- 使用 `convertToWorldSpace()` 和 `convertToNodeSpace()` 进行转换
|
||
|
||
3. **利用父子关系**：
|
||
- 将相关的 UI 元素组织为父子关系
|
||
- 父节点移动时，子节点会自动跟随
|
||
|
||
4. **在 onEnter 中初始化**：
|
||
- 不要在构造函数中创建子节点
|
||
- 在 `onEnter()` 中初始化，此时 `weak_from_this()` 可用
|
||
|
||
5. **调用父类的虚函数**：
|
||
- 重写 `onUpdate()` 时，记得调用 `Node::onUpdate(dt)`
|
||
- 重写 `onEnter()` 时，记得调用 `Node::onEnter()`
|
||
|
||
6. **使用 batchUpdateTransforms**：
|
||
- 引擎会自动在渲染前调用
|
||
- 如果需要强制更新变换，可以手动调用
|
||
|
||
7. **避免双重引用**：
|
||
- 节点通过 `addChild()` 添加到场景后，由场景统一管理
|
||
- **不要**额外存储 `shared_ptr` 到 vector 中，避免双重引用问题
|
||
- 使用 `getChildren()` 访问子节点，配合 `dynamic_cast` 筛选特定类型
|
||
|
||
```cpp
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||
// ❌ 错误：双重引用
|
||
class BadScene : public Scene {
|
||
private:
|
||
std::vector<Ptr<Sprite>> sprites_; // 不要这样做！
|
||
public:
|
||
void createSprite() {
|
||
auto sprite = Sprite::create(texture);
|
||
addChild(sprite);
|
||
sprites_.push_back(sprite); // 双重引用！
|
||
}
|
||
};
|
||
|
||
// ✅ 正确：通过 getChildren() 访问
|
||
class GoodScene : public Scene {
|
||
public:
|
||
void createSprite() {
|
||
auto sprite = Sprite::create(texture);
|
||
addChild(sprite); // 场景统一管理
|
||
}
|
||
|
||
void updateSprites() {
|
||
for (const auto& child : getChildren()) {
|
||
if (auto sprite = dynamic_cast<Sprite*>(child.get())) {
|
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// 处理 sprite
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}
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}
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}
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};
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```
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## 动画系统
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### 动作类型
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Extra2D 提供了丰富的动作类：
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| 动作类 | 说明 |
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|--------|------|
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| `MoveTo` | 移动到指定位置 |
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| `MoveBy` | 移动指定偏移量 |
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| `ScaleTo` | 缩放到指定比例 |
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| `ScaleBy` | 缩放指定比例 |
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| `RotateTo` | 旋转到指定角度 |
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| `RotateBy` | 旋转指定角度 |
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| `FadeIn` | 淡入 |
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| `FadeOut` | 淡出 |
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| `FadeTo` | 淡化到指定透明度 |
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| `Delay` | 延迟 |
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| `Sequence` | 顺序执行多个动作 |
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| `Spawn` | 同时执行多个动作 |
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| `Loop` | 循环执行动作 |
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| `CallFunc` | 回调函数 |
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### 运行动作
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```cpp
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// 移动动画
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auto moveAction = makePtr<MoveBy>(1.0f, Vec2(0.0f, -100.0f));
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node->runAction(moveAction);
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// 缩放动画
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auto scaleAction = makePtr<ScaleTo>(0.5f, 2.0f);
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node->runAction(scaleAction);
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// 淡入淡出
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auto fadeOut = makePtr<FadeOut>(0.3f);
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auto fadeIn = makePtr<FadeIn>(0.3f);
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node->runAction(fadeOut);
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```
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### 动画完成回调
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使用 `setCompletionCallback` 在动画完成时执行回调：
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```cpp
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// 参考 examples/flappy_bird/GameOverLayer.cpp
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void GameOverLayer::onEnter() {
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Node::onEnter();
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// 创建向上移动的动画
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auto moveAction = extra2d::makePtr<extra2d::MoveBy>(
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1.0f, extra2d::Vec2(0.0f, -screenHeight));
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||
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||
// 设置动画完成回调
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moveAction->setCompletionCallback([this]() {
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animationDone_ = true;
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// 动画完成后启用按钮
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if (restartBtn_)
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||
restartBtn_->setEnabled(true);
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if (menuBtn_)
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||
menuBtn_->setEnabled(true);
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});
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runAction(moveAction);
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||
}
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```
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### 顺序和并行动画
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```cpp
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// 顺序执行：先移动，再缩放，最后淡出
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auto sequence = makePtr<Sequence>({
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new MoveTo(1.0f, Vec2(100, 100)),
|
||
new ScaleTo(0.5f, 2.0f),
|
||
new FadeOut(0.3f)
|
||
});
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||
node->runAction(sequence);
|
||
|
||
// 并行执行：同时移动和旋转
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auto spawn = makePtr<Spawn>({
|
||
new MoveTo(1.0f, Vec2(100, 100)),
|
||
new RotateBy(1.0f, 360.0f)
|
||
});
|
||
node->runAction(spawn);
|
||
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||
// 循环执行
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||
auto loop = makePtr<Loop(new RotateBy(1.0f, 360.0f), 5); // 旋转5次
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node->runAction(loop);
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||
```
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### 动画进度回调
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```cpp
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auto action = makePtr<MoveTo>(2.0f, Vec2(100, 100));
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action->setProgressCallback([](float progress) {
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||
// progress: 0.0 - 1.0
|
||
E2D_LOG_INFO("动画进度: {}%", progress * 100);
|
||
});
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node->runAction(action);
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||
```
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### 停止动画
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```cpp
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// 停止所有动画
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node->stopAllActions();
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// 停止特定动画（需要先设置 tag）
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action->setTag(1);
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node->runAction(action);
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node->stopActionByTag(1);
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```
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## 下一步
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- [04. 资源管理](./04_Resource_Management.md) - 深入了解资源加载
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- [05. 输入处理](./05_Input_Handling.md) - 学习输入处理
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- [06. 碰撞检测](./06_Collision_Detection.md) - 学习碰撞检测系统
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