2bc97721e2e79ce9d5b8ca77a4dcc2e212ed39ea
[rtaudio-cdist.git] / RtAudio.h
1 /************************************************************************/
2 /*! \class RtAudio
3     \brief Realtime audio i/o C++ classes.
4
5     RtAudio provides a common API (Application Programming Interface)
6     for realtime audio input/output across Linux (native ALSA, Jack,
7     and OSS), Macintosh OS X (CoreAudio and Jack), and Windows
8     (DirectSound, ASIO and WASAPI) operating systems.
9
10     RtAudio WWW site: http://www.music.mcgill.ca/~gary/rtaudio/
11
12     RtAudio: realtime audio i/o C++ classes
13     Copyright (c) 2001-2016 Gary P. Scavone
14
15     Permission is hereby granted, free of charge, to any person
16     obtaining a copy of this software and associated documentation files
17     (the "Software"), to deal in the Software without restriction,
18     including without limitation the rights to use, copy, modify, merge,
19     publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software,
20     and to permit persons to whom the Software is furnished to do so,
21     subject to the following conditions:
22
23     The above copyright notice and this permission notice shall be
24     included in all copies or substantial portions of the Software.
25
26     Any person wishing to distribute modifications to the Software is
27     asked to send the modifications to the original developer so that
28     they can be incorporated into the canonical version.  This is,
29     however, not a binding provision of this license.
30
31     THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
32     EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
33     MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.
34     IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR
35     ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF
36     CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION
37     WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
38 */
39 /************************************************************************/
40
41 /*!
42   \file RtAudio.h
43  */
44
45 #ifndef __RTAUDIO_H
46 #define __RTAUDIO_H
47
48 #define RTAUDIO_VERSION "4.1.2"
49
50 #include <string>
51 #include <vector>
52 #include <exception>
53 #include <iostream>
54
55 #ifndef _GLIBCXX_USE_NOEXCEPT
56 #define _GLIBCXX_USE_NOEXCEPT
57 #endif
58
59 /*! \typedef typedef unsigned long RtAudioFormat;
60     \brief RtAudio data format type.
61
62     Support for signed integers and floats.  Audio data fed to/from an
63     RtAudio stream is assumed to ALWAYS be in host byte order.  The
64     internal routines will automatically take care of any necessary
65     byte-swapping between the host format and the soundcard.  Thus,
66     endian-ness is not a concern in the following format definitions.
67
68     - \e RTAUDIO_SINT8:   8-bit signed integer.
69     - \e RTAUDIO_SINT16:  16-bit signed integer.
70     - \e RTAUDIO_SINT24:  24-bit signed integer.
71     - \e RTAUDIO_SINT32:  32-bit signed integer.
72     - \e RTAUDIO_FLOAT32: Normalized between plus/minus 1.0.
73     - \e RTAUDIO_FLOAT64: Normalized between plus/minus 1.0.
74 */
75 typedef unsigned long RtAudioFormat;
76 static const RtAudioFormat RTAUDIO_SINT8 = 0x1;    // 8-bit signed integer.
77 static const RtAudioFormat RTAUDIO_SINT16 = 0x2;   // 16-bit signed integer.
78 static const RtAudioFormat RTAUDIO_SINT24 = 0x4;   // 24-bit signed integer.
79 static const RtAudioFormat RTAUDIO_SINT32 = 0x8;   // 32-bit signed integer.
80 static const RtAudioFormat RTAUDIO_FLOAT32 = 0x10; // Normalized between plus/minus 1.0.
81 static const RtAudioFormat RTAUDIO_FLOAT64 = 0x20; // Normalized between plus/minus 1.0.
82
83 /*! \typedef typedef unsigned long RtAudioStreamFlags;
84     \brief RtAudio stream option flags.
85
86     The following flags can be OR'ed together to allow a client to
87     make changes to the default stream behavior:
88
89     - \e RTAUDIO_NONINTERLEAVED:   Use non-interleaved buffers (default = interleaved).
90     - \e RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY: Attempt to set stream parameters for lowest possible latency.
91     - \e RTAUDIO_HOG_DEVICE:       Attempt grab device for exclusive use.
92     - \e RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT: Use the "default" PCM device (ALSA only).
93
94     By default, RtAudio streams pass and receive audio data from the
95     client in an interleaved format.  By passing the
96     RTAUDIO_NONINTERLEAVED flag to the openStream() function, audio
97     data will instead be presented in non-interleaved buffers.  In
98     this case, each buffer argument in the RtAudioCallback function
99     will point to a single array of data, with \c nFrames samples for
100     each channel concatenated back-to-back.  For example, the first
101     sample of data for the second channel would be located at index \c
102     nFrames (assuming the \c buffer pointer was recast to the correct
103     data type for the stream).
104
105     Certain audio APIs offer a number of parameters that influence the
106     I/O latency of a stream.  By default, RtAudio will attempt to set
107     these parameters internally for robust (glitch-free) performance
108     (though some APIs, like Windows Direct Sound, make this difficult).
109     By passing the RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY flag to the openStream()
110     function, internal stream settings will be influenced in an attempt
111     to minimize stream latency, though possibly at the expense of stream
112     performance.
113
114     If the RTAUDIO_HOG_DEVICE flag is set, RtAudio will attempt to
115     open the input and/or output stream device(s) for exclusive use.
116     Note that this is not possible with all supported audio APIs.
117
118     If the RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME flag is set, RtAudio will attempt 
119     to select realtime scheduling (round-robin) for the callback thread.
120
121     If the RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT flag is set, RtAudio will attempt to
122     open the "default" PCM device when using the ALSA API. Note that this
123     will override any specified input or output device id.
124 */
125 typedef unsigned int RtAudioStreamFlags;
126 static const RtAudioStreamFlags RTAUDIO_NONINTERLEAVED = 0x1;    // Use non-interleaved buffers (default = interleaved).
127 static const RtAudioStreamFlags RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY = 0x2;  // Attempt to set stream parameters for lowest possible latency.
128 static const RtAudioStreamFlags RTAUDIO_HOG_DEVICE = 0x4;        // Attempt grab device and prevent use by others.
129 static const RtAudioStreamFlags RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME = 0x8; // Try to select realtime scheduling for callback thread.
130 static const RtAudioStreamFlags RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT = 0x10; // Use the "default" PCM device (ALSA only).
131
132 /*! \typedef typedef unsigned long RtAudioStreamStatus;
133     \brief RtAudio stream status (over- or underflow) flags.
134
135     Notification of a stream over- or underflow is indicated by a
136     non-zero stream \c status argument in the RtAudioCallback function.
137     The stream status can be one of the following two options,
138     depending on whether the stream is open for output and/or input:
139
140     - \e RTAUDIO_INPUT_OVERFLOW:   Input data was discarded because of an overflow condition at the driver.
141     - \e RTAUDIO_OUTPUT_UNDERFLOW: The output buffer ran low, likely producing a break in the output sound.
142 */
143 typedef unsigned int RtAudioStreamStatus;
144 static const RtAudioStreamStatus RTAUDIO_INPUT_OVERFLOW = 0x1;    // Input data was discarded because of an overflow condition at the driver.
145 static const RtAudioStreamStatus RTAUDIO_OUTPUT_UNDERFLOW = 0x2;  // The output buffer ran low, likely causing a gap in the output sound.
146
147 //! RtAudio callback function prototype.
148 /*!
149    All RtAudio clients must create a function of type RtAudioCallback
150    to read and/or write data from/to the audio stream.  When the
151    underlying audio system is ready for new input or output data, this
152    function will be invoked.
153
154    \param outputBuffer For output (or duplex) streams, the client
155           should write \c nFrames of audio sample frames into this
156           buffer.  This argument should be recast to the datatype
157           specified when the stream was opened.  For input-only
158           streams, this argument will be NULL.
159
160    \param inputBuffer For input (or duplex) streams, this buffer will
161           hold \c nFrames of input audio sample frames.  This
162           argument should be recast to the datatype specified when the
163           stream was opened.  For output-only streams, this argument
164           will be NULL.
165
166    \param nFrames The number of sample frames of input or output
167           data in the buffers.  The actual buffer size in bytes is
168           dependent on the data type and number of channels in use.
169
170    \param streamTime The number of seconds that have elapsed since the
171           stream was started.
172
173    \param status If non-zero, this argument indicates a data overflow
174           or underflow condition for the stream.  The particular
175           condition can be determined by comparison with the
176           RtAudioStreamStatus flags.
177
178    \param userData A pointer to optional data provided by the client
179           when opening the stream (default = NULL).
180
181    To continue normal stream operation, the RtAudioCallback function
182    should return a value of zero.  To stop the stream and drain the
183    output buffer, the function should return a value of one.  To abort
184    the stream immediately, the client should return a value of two.
185  */
186 typedef int (*RtAudioCallback)( void *outputBuffer, void *inputBuffer,
187                                 unsigned int nFrames,
188                                 double streamTime,
189                                 RtAudioStreamStatus status,
190                                 void *userData );
191
192 /************************************************************************/
193 /*! \class RtAudioError
194     \brief Exception handling class for RtAudio.
195
196     The RtAudioError class is quite simple but it does allow errors to be
197     "caught" by RtAudioError::Type. See the RtAudio documentation to know
198     which methods can throw an RtAudioError.
199 */
200 /************************************************************************/
201
202 class RtAudioError : public std::exception
203 {
204  public:
205   //! Defined RtAudioError types.
206   enum Type {
207     WARNING,           /*!< A non-critical error. */
208     DEBUG_WARNING,     /*!< A non-critical error which might be useful for debugging. */
209     UNSPECIFIED,       /*!< The default, unspecified error type. */
210     NO_DEVICES_FOUND,  /*!< No devices found on system. */
211     INVALID_DEVICE,    /*!< An invalid device ID was specified. */
212     MEMORY_ERROR,      /*!< An error occured during memory allocation. */
213     INVALID_PARAMETER, /*!< An invalid parameter was specified to a function. */
214     INVALID_USE,       /*!< The function was called incorrectly. */
215     DRIVER_ERROR,      /*!< A system driver error occured. */
216     SYSTEM_ERROR,      /*!< A system error occured. */
217     THREAD_ERROR       /*!< A thread error occured. */
218   };
219
220   //! The constructor.
221   RtAudioError( const std::string& message, Type type = RtAudioError::UNSPECIFIED )  : message_(message), type_(type) {}
222  
223   //! The destructor.
224   virtual ~RtAudioError( void ) _GLIBCXX_USE_NOEXCEPT {}
225
226   //! Prints thrown error message to stderr.
227   virtual void printMessage( void ) const { std::cerr << '\n' << message_ << "\n\n"; }
228
229   //! Returns the thrown error message type.
230   virtual const Type& getType(void) const { return type_; }
231
232   //! Returns the thrown error message string.
233   virtual const std::string& getMessage(void) const { return message_; }
234
235   //! Returns the thrown error message as a c-style string.
236   virtual const char* what( void ) const _GLIBCXX_USE_NOEXCEPT { return message_.c_str(); }
237
238  protected:
239   std::string message_;
240   Type type_;
241 };
242
243 //! RtAudio error callback function prototype.
244 /*!
245     \param type Type of error.
246     \param errorText Error description.
247  */
248 typedef void (*RtAudioErrorCallback)( RtAudioError::Type type, const std::string &errorText );
249
250 // **************************************************************** //
251 //
252 // RtAudio class declaration.
253 //
254 // RtAudio is a "controller" used to select an available audio i/o
255 // interface.  It presents a common API for the user to call but all
256 // functionality is implemented by the class RtApi and its
257 // subclasses.  RtAudio creates an instance of an RtApi subclass
258 // based on the user's API choice.  If no choice is made, RtAudio
259 // attempts to make a "logical" API selection.
260 //
261 // **************************************************************** //
262
263 class RtApi;
264
265 class RtAudio
266 {
267  public:
268
269   //! Audio API specifier arguments.
270   enum Api {
271     UNSPECIFIED,    /*!< Search for a working compiled API. */
272     LINUX_ALSA,     /*!< The Advanced Linux Sound Architecture API. */
273     LINUX_PULSE,    /*!< The Linux PulseAudio API. */
274     LINUX_OSS,      /*!< The Linux Open Sound System API. */
275     UNIX_JACK,      /*!< The Jack Low-Latency Audio Server API. */
276     MACOSX_CORE,    /*!< Macintosh OS-X Core Audio API. */
277     WINDOWS_WASAPI, /*!< The Microsoft WASAPI API. */
278     WINDOWS_ASIO,   /*!< The Steinberg Audio Stream I/O API. */
279     WINDOWS_DS,     /*!< The Microsoft Direct Sound API. */
280     RTAUDIO_DUMMY   /*!< A compilable but non-functional API. */
281   };
282
283   //! The public device information structure for returning queried values.
284   struct DeviceInfo {
285     bool probed;                  /*!< true if the device capabilities were successfully probed. */
286     std::string name;             /*!< Character string device identifier. */
287     unsigned int outputChannels;  /*!< Maximum output channels supported by device. */
288     unsigned int inputChannels;   /*!< Maximum input channels supported by device. */
289     unsigned int duplexChannels;  /*!< Maximum simultaneous input/output channels supported by device. */
290     bool isDefaultOutput;         /*!< true if this is the default output device. */
291     bool isDefaultInput;          /*!< true if this is the default input device. */
292     std::vector<unsigned int> sampleRates; /*!< Supported sample rates (queried from list of standard rates). */
293     unsigned int preferredSampleRate; /*!< Preferred sample rate, eg. for WASAPI the system sample rate. */
294     RtAudioFormat nativeFormats;  /*!< Bit mask of supported data formats. */
295
296     // Default constructor.
297     DeviceInfo()
298       :probed(false), outputChannels(0), inputChannels(0), duplexChannels(0),
299        isDefaultOutput(false), isDefaultInput(false), preferredSampleRate(0), nativeFormats(0) {}
300   };
301
302   //! The structure for specifying input or ouput stream parameters.
303   struct StreamParameters {
304     unsigned int deviceId;     /*!< Device index (0 to getDeviceCount() - 1). */
305     unsigned int nChannels;    /*!< Number of channels. */
306     unsigned int firstChannel; /*!< First channel index on device (default = 0). */
307
308     // Default constructor.
309     StreamParameters()
310       : deviceId(0), nChannels(0), firstChannel(0) {}
311   };
312
313   //! The structure for specifying stream options.
314   /*!
315     The following flags can be OR'ed together to allow a client to
316     make changes to the default stream behavior:
317
318     - \e RTAUDIO_NONINTERLEAVED:    Use non-interleaved buffers (default = interleaved).
319     - \e RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY:  Attempt to set stream parameters for lowest possible latency.
320     - \e RTAUDIO_HOG_DEVICE:        Attempt grab device for exclusive use.
321     - \e RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME: Attempt to select realtime scheduling for callback thread.
322     - \e RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT:  Use the "default" PCM device (ALSA only).
323
324     By default, RtAudio streams pass and receive audio data from the
325     client in an interleaved format.  By passing the
326     RTAUDIO_NONINTERLEAVED flag to the openStream() function, audio
327     data will instead be presented in non-interleaved buffers.  In
328     this case, each buffer argument in the RtAudioCallback function
329     will point to a single array of data, with \c nFrames samples for
330     each channel concatenated back-to-back.  For example, the first
331     sample of data for the second channel would be located at index \c
332     nFrames (assuming the \c buffer pointer was recast to the correct
333     data type for the stream).
334
335     Certain audio APIs offer a number of parameters that influence the
336     I/O latency of a stream.  By default, RtAudio will attempt to set
337     these parameters internally for robust (glitch-free) performance
338     (though some APIs, like Windows Direct Sound, make this difficult).
339     By passing the RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY flag to the openStream()
340     function, internal stream settings will be influenced in an attempt
341     to minimize stream latency, though possibly at the expense of stream
342     performance.
343
344     If the RTAUDIO_HOG_DEVICE flag is set, RtAudio will attempt to
345     open the input and/or output stream device(s) for exclusive use.
346     Note that this is not possible with all supported audio APIs.
347
348     If the RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME flag is set, RtAudio will attempt 
349     to select realtime scheduling (round-robin) for the callback thread.
350     The \c priority parameter will only be used if the RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME
351     flag is set. It defines the thread's realtime priority.
352
353     If the RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT flag is set, RtAudio will attempt to
354     open the "default" PCM device when using the ALSA API. Note that this
355     will override any specified input or output device id.
356
357     The \c numberOfBuffers parameter can be used to control stream
358     latency in the Windows DirectSound, Linux OSS, and Linux Alsa APIs
359     only.  A value of two is usually the smallest allowed.  Larger
360     numbers can potentially result in more robust stream performance,
361     though likely at the cost of stream latency.  The value set by the
362     user is replaced during execution of the RtAudio::openStream()
363     function by the value actually used by the system.
364
365     The \c streamName parameter can be used to set the client name
366     when using the Jack API.  By default, the client name is set to
367     RtApiJack.  However, if you wish to create multiple instances of
368     RtAudio with Jack, each instance must have a unique client name.
369   */
370   struct StreamOptions {
371     RtAudioStreamFlags flags;      /*!< A bit-mask of stream flags (RTAUDIO_NONINTERLEAVED, RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY, RTAUDIO_HOG_DEVICE, RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT). */
372     unsigned int numberOfBuffers;  /*!< Number of stream buffers. */
373     std::string streamName;        /*!< A stream name (currently used only in Jack). */
374     int priority;                  /*!< Scheduling priority of callback thread (only used with flag RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME). */
375
376     // Default constructor.
377     StreamOptions()
378     : flags(0), numberOfBuffers(0), priority(0) {}
379   };
380
381   //! A static function to determine the current RtAudio version.
382   static std::string getVersion( void );
383
384   //! A static function to determine the available compiled audio APIs.
385   /*!
386     The values returned in the std::vector can be compared against
387     the enumerated list values.  Note that there can be more than one
388     API compiled for certain operating systems.
389   */
390   static void getCompiledApi( std::vector<RtAudio::Api> &apis );
391
392   //! The class constructor.
393   /*!
394     The constructor performs minor initialization tasks.  An exception
395     can be thrown if no API support is compiled.
396
397     If no API argument is specified and multiple API support has been
398     compiled, the default order of use is JACK, ALSA, OSS (Linux
399     systems) and ASIO, DS (Windows systems).
400   */
401   RtAudio( RtAudio::Api api=UNSPECIFIED );
402
403   //! The destructor.
404   /*!
405     If a stream is running or open, it will be stopped and closed
406     automatically.
407   */
408   ~RtAudio();
409
410   //! Returns the audio API specifier for the current instance of RtAudio.
411   RtAudio::Api getCurrentApi( void );
412
413   //! A public function that queries for the number of audio devices available.
414   /*!
415     This function performs a system query of available devices each time it
416     is called, thus supporting devices connected \e after instantiation. If
417     a system error occurs during processing, a warning will be issued. 
418   */
419   unsigned int getDeviceCount( void );
420
421   //! Return an RtAudio::DeviceInfo structure for a specified device number.
422   /*!
423
424     Any device integer between 0 and getDeviceCount() - 1 is valid.
425     If an invalid argument is provided, an RtAudioError (type = INVALID_USE)
426     will be thrown.  If a device is busy or otherwise unavailable, the
427     structure member "probed" will have a value of "false" and all
428     other members are undefined.  If the specified device is the
429     current default input or output device, the corresponding
430     "isDefault" member will have a value of "true".
431   */
432   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
433
434   //! A function that returns the index of the default output device.
435   /*!
436     If the underlying audio API does not provide a "default
437     device", or if no devices are available, the return value will be
438     0.  Note that this is a valid device identifier and it is the
439     client's responsibility to verify that a device is available
440     before attempting to open a stream.
441   */
442   unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
443
444   //! A function that returns the index of the default input device.
445   /*!
446     If the underlying audio API does not provide a "default
447     device", or if no devices are available, the return value will be
448     0.  Note that this is a valid device identifier and it is the
449     client's responsibility to verify that a device is available
450     before attempting to open a stream.
451   */
452   unsigned int getDefaultInputDevice( void );
453
454   //! A public function for opening a stream with the specified parameters.
455   /*!
456     An RtAudioError (type = SYSTEM_ERROR) is thrown if a stream cannot be
457     opened with the specified parameters or an error occurs during
458     processing.  An RtAudioError (type = INVALID_USE) is thrown if any
459     invalid device ID or channel number parameters are specified.
460
461     \param outputParameters Specifies output stream parameters to use
462            when opening a stream, including a device ID, number of channels,
463            and starting channel number.  For input-only streams, this
464            argument should be NULL.  The device ID is an index value between
465            0 and getDeviceCount() - 1.
466     \param inputParameters Specifies input stream parameters to use
467            when opening a stream, including a device ID, number of channels,
468            and starting channel number.  For output-only streams, this
469            argument should be NULL.  The device ID is an index value between
470            0 and getDeviceCount() - 1.
471     \param format An RtAudioFormat specifying the desired sample data format.
472     \param sampleRate The desired sample rate (sample frames per second).
473     \param *bufferFrames A pointer to a value indicating the desired
474            internal buffer size in sample frames.  The actual value
475            used by the device is returned via the same pointer.  A
476            value of zero can be specified, in which case the lowest
477            allowable value is determined.
478     \param callback A client-defined function that will be invoked
479            when input data is available and/or output data is needed.
480     \param userData An optional pointer to data that can be accessed
481            from within the callback function.
482     \param options An optional pointer to a structure containing various
483            global stream options, including a list of OR'ed RtAudioStreamFlags
484            and a suggested number of stream buffers that can be used to 
485            control stream latency.  More buffers typically result in more
486            robust performance, though at a cost of greater latency.  If a
487            value of zero is specified, a system-specific median value is
488            chosen.  If the RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY flag bit is set, the
489            lowest allowable value is used.  The actual value used is
490            returned via the structure argument.  The parameter is API dependent.
491     \param errorCallback A client-defined function that will be invoked
492            when an error has occured.
493   */
494   void openStream( RtAudio::StreamParameters *outputParameters,
495                    RtAudio::StreamParameters *inputParameters,
496                    RtAudioFormat format, unsigned int sampleRate,
497                    unsigned int *bufferFrames, RtAudioCallback callback,
498                    void *userData = NULL, RtAudio::StreamOptions *options = NULL, RtAudioErrorCallback errorCallback = NULL );
499
500   //! A function that closes a stream and frees any associated stream memory.
501   /*!
502     If a stream is not open, this function issues a warning and
503     returns (no exception is thrown).
504   */
505   void closeStream( void );
506
507   //! A function that starts a stream.
508   /*!
509     An RtAudioError (type = SYSTEM_ERROR) is thrown if an error occurs
510     during processing.  An RtAudioError (type = INVALID_USE) is thrown if a
511     stream is not open.  A warning is issued if the stream is already
512     running.
513   */
514   void startStream( void );
515
516   //! Stop a stream, allowing any samples remaining in the output queue to be played.
517   /*!
518     An RtAudioError (type = SYSTEM_ERROR) is thrown if an error occurs
519     during processing.  An RtAudioError (type = INVALID_USE) is thrown if a
520     stream is not open.  A warning is issued if the stream is already
521     stopped.
522   */
523   void stopStream( void );
524
525   //! Stop a stream, discarding any samples remaining in the input/output queue.
526   /*!
527     An RtAudioError (type = SYSTEM_ERROR) is thrown if an error occurs
528     during processing.  An RtAudioError (type = INVALID_USE) is thrown if a
529     stream is not open.  A warning is issued if the stream is already
530     stopped.
531   */
532   void abortStream( void );
533
534   //! Returns true if a stream is open and false if not.
535   bool isStreamOpen( void ) const;
536
537   //! Returns true if the stream is running and false if it is stopped or not open.
538   bool isStreamRunning( void ) const;
539
540   //! Returns the number of elapsed seconds since the stream was started.
541   /*!
542     If a stream is not open, an RtAudioError (type = INVALID_USE) will be thrown.
543   */
544   double getStreamTime( void );
545
546   //! Set the stream time to a time in seconds greater than or equal to 0.0.
547   /*!
548     If a stream is not open, an RtAudioError (type = INVALID_USE) will be thrown.
549   */
550   void setStreamTime( double time );
551
552   //! Returns the internal stream latency in sample frames.
553   /*!
554     The stream latency refers to delay in audio input and/or output
555     caused by internal buffering by the audio system and/or hardware.
556     For duplex streams, the returned value will represent the sum of
557     the input and output latencies.  If a stream is not open, an
558     RtAudioError (type = INVALID_USE) will be thrown.  If the API does not
559     report latency, the return value will be zero.
560   */
561   long getStreamLatency( void );
562
563  //! Returns actual sample rate in use by the stream.
564  /*!
565    On some systems, the sample rate used may be slightly different
566    than that specified in the stream parameters.  If a stream is not
567    open, an RtAudioError (type = INVALID_USE) will be thrown.
568  */
569   unsigned int getStreamSampleRate( void );
570
571   //! Specify whether warning messages should be printed to stderr.
572   void showWarnings( bool value = true );
573
574  protected:
575
576   void openRtApi( RtAudio::Api api );
577   RtApi *rtapi_;
578 };
579
580 // Operating system dependent thread functionality.
581 #if defined(__WINDOWS_DS__) || defined(__WINDOWS_ASIO__) || defined(__WINDOWS_WASAPI__)
582
583   #ifndef NOMINMAX
584     #define NOMINMAX
585   #endif
586   #include <windows.h>
587   #include <process.h>
588
589   typedef uintptr_t ThreadHandle;
590   typedef CRITICAL_SECTION StreamMutex;
591
592 #elif defined(__LINUX_ALSA__) || defined(__LINUX_PULSE__) || defined(__UNIX_JACK__) || defined(__LINUX_OSS__) || defined(__MACOSX_CORE__)
593   // Using pthread library for various flavors of unix.
594   #include <pthread.h>
595
596   typedef pthread_t ThreadHandle;
597   typedef pthread_mutex_t StreamMutex;
598
599 #else // Setup for "dummy" behavior
600
601   #define __RTAUDIO_DUMMY__
602   typedef int ThreadHandle;
603   typedef int StreamMutex;
604
605 #endif
606
607 // This global structure type is used to pass callback information
608 // between the private RtAudio stream structure and global callback
609 // handling functions.
610 struct CallbackInfo {
611   void *object;    // Used as a "this" pointer.
612   ThreadHandle thread;
613   void *callback;
614   void *userData;
615   void *errorCallback;
616   void *apiInfo;   // void pointer for API specific callback information
617   bool isRunning;
618   bool doRealtime;
619   int priority;
620
621   // Default constructor.
622   CallbackInfo()
623   :object(0), callback(0), userData(0), errorCallback(0), apiInfo(0), isRunning(false), doRealtime(false), priority(0) {}
624 };
625
626 // **************************************************************** //
627 //
628 // RtApi class declaration.
629 //
630 // Subclasses of RtApi contain all API- and OS-specific code necessary
631 // to fully implement the RtAudio API.
632 //
633 // Note that RtApi is an abstract base class and cannot be
634 // explicitly instantiated.  The class RtAudio will create an
635 // instance of an RtApi subclass (RtApiOss, RtApiAlsa,
636 // RtApiJack, RtApiCore, RtApiDs, or RtApiAsio).
637 //
638 // **************************************************************** //
639
640 #pragma pack(push, 1)
641 class S24 {
642
643  protected:
644   unsigned char c3[3];
645
646  public:
647   S24() {}
648
649   S24& operator = ( const int& i ) {
650     c3[0] = (i & 0x000000ff);
651     c3[1] = (i & 0x0000ff00) >> 8;
652     c3[2] = (i & 0x00ff0000) >> 16;
653     return *this;
654   }
655
656   S24( const S24& v ) { *this = v; }
657   S24( const double& d ) { *this = (int) d; }
658   S24( const float& f ) { *this = (int) f; }
659   S24( const signed short& s ) { *this = (int) s; }
660   S24( const char& c ) { *this = (int) c; }
661
662   int asInt() {
663     int i = c3[0] | (c3[1] << 8) | (c3[2] << 16);
664     if (i & 0x800000) i |= ~0xffffff;
665     return i;
666   }
667 };
668 #pragma pack(pop)
669
670 #if defined( HAVE_GETTIMEOFDAY )
671   #include <sys/time.h>
672 #endif
673
674 #include <sstream>
675
676 class RtApi
677 {
678 public:
679
680   RtApi();
681   virtual ~RtApi();
682   virtual RtAudio::Api getCurrentApi( void ) = 0;
683   virtual unsigned int getDeviceCount( void ) = 0;
684   virtual RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device ) = 0;
685   virtual unsigned int getDefaultInputDevice( void );
686   virtual unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
687   void openStream( RtAudio::StreamParameters *outputParameters,
688                    RtAudio::StreamParameters *inputParameters,
689                    RtAudioFormat format, unsigned int sampleRate,
690                    unsigned int *bufferFrames, RtAudioCallback callback,
691                    void *userData, RtAudio::StreamOptions *options,
692                    RtAudioErrorCallback errorCallback );
693   virtual void closeStream( void );
694   virtual void startStream( void ) = 0;
695   virtual void stopStream( void ) = 0;
696   virtual void abortStream( void ) = 0;
697   long getStreamLatency( void );
698   unsigned int getStreamSampleRate( void );
699   virtual double getStreamTime( void );
700   virtual void setStreamTime( double time );
701   bool isStreamOpen( void ) const { return stream_.state != STREAM_CLOSED; }
702   bool isStreamRunning( void ) const { return stream_.state == STREAM_RUNNING; }
703   void showWarnings( bool value ) { showWarnings_ = value; }
704
705
706 protected:
707
708   static const unsigned int MAX_SAMPLE_RATES;
709   static const unsigned int SAMPLE_RATES[];
710
711   enum { FAILURE, SUCCESS };
712
713   enum StreamState {
714     STREAM_STOPPED,
715     STREAM_STOPPING,
716     STREAM_RUNNING,
717     STREAM_CLOSED = -50
718   };
719
720   enum StreamMode {
721     OUTPUT,
722     INPUT,
723     DUPLEX,
724     UNINITIALIZED = -75
725   };
726
727   // A protected structure used for buffer conversion.
728   struct ConvertInfo {
729     int channels;
730     int inJump, outJump;
731     RtAudioFormat inFormat, outFormat;
732     std::vector<int> inOffset;
733     std::vector<int> outOffset;
734   };
735
736   // A protected structure for audio streams.
737   struct RtApiStream {
738     unsigned int device[2];    // Playback and record, respectively.
739     void *apiHandle;           // void pointer for API specific stream handle information
740     StreamMode mode;           // OUTPUT, INPUT, or DUPLEX.
741     StreamState state;         // STOPPED, RUNNING, or CLOSED
742     char *userBuffer[2];       // Playback and record, respectively.
743     char *deviceBuffer;
744     bool doConvertBuffer[2];   // Playback and record, respectively.
745     bool userInterleaved;
746     bool deviceInterleaved[2]; // Playback and record, respectively.
747     bool doByteSwap[2];        // Playback and record, respectively.
748     unsigned int sampleRate;
749     unsigned int bufferSize;
750     unsigned int nBuffers;
751     unsigned int nUserChannels[2];    // Playback and record, respectively.
752     unsigned int nDeviceChannels[2];  // Playback and record channels, respectively.
753     unsigned int channelOffset[2];    // Playback and record, respectively.
754     unsigned long latency[2];         // Playback and record, respectively.
755     RtAudioFormat userFormat;
756     RtAudioFormat deviceFormat[2];    // Playback and record, respectively.
757     StreamMutex mutex;
758     CallbackInfo callbackInfo;
759     ConvertInfo convertInfo[2];
760     double streamTime;         // Number of elapsed seconds since the stream started.
761
762 #if defined(HAVE_GETTIMEOFDAY)
763     struct timeval lastTickTimestamp;
764 #endif
765
766     RtApiStream()
767       :apiHandle(0), deviceBuffer(0) { device[0] = 11111; device[1] = 11111; }
768   };
769
770   typedef S24 Int24;
771   typedef signed short Int16;
772   typedef signed int Int32;
773   typedef float Float32;
774   typedef double Float64;
775
776   std::ostringstream errorStream_;
777   std::string errorText_;
778   bool showWarnings_;
779   RtApiStream stream_;
780   bool firstErrorOccurred_;
781
782   /*!
783     Protected, api-specific method that attempts to open a device
784     with the given parameters.  This function MUST be implemented by
785     all subclasses.  If an error is encountered during the probe, a
786     "warning" message is reported and FAILURE is returned. A
787     successful probe is indicated by a return value of SUCCESS.
788   */
789   virtual bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
790                                 unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
791                                 RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
792                                 RtAudio::StreamOptions *options );
793
794   //! A protected function used to increment the stream time.
795   void tickStreamTime( void );
796
797   //! Protected common method to clear an RtApiStream structure.
798   void clearStreamInfo();
799
800   /*!
801     Protected common method that throws an RtAudioError (type =
802     INVALID_USE) if a stream is not open.
803   */
804   void verifyStream( void );
805
806   //! Protected common error method to allow global control over error handling.
807   void error( RtAudioError::Type type );
808
809   /*!
810     Protected method used to perform format, channel number, and/or interleaving
811     conversions between the user and device buffers.
812   */
813   void convertBuffer( char *outBuffer, char *inBuffer, ConvertInfo &info );
814
815   //! Protected common method used to perform byte-swapping on buffers.
816   void byteSwapBuffer( char *buffer, unsigned int samples, RtAudioFormat format );
817
818   //! Protected common method that returns the number of bytes for a given format.
819   unsigned int formatBytes( RtAudioFormat format );
820
821   //! Protected common method that sets up the parameters for buffer conversion.
822   void setConvertInfo( StreamMode mode, unsigned int firstChannel );
823 };
824
825 // **************************************************************** //
826 //
827 // Inline RtAudio definitions.
828 //
829 // **************************************************************** //
830
831 inline RtAudio::Api RtAudio :: getCurrentApi( void ) { return rtapi_->getCurrentApi(); }
832 inline unsigned int RtAudio :: getDeviceCount( void ) { return rtapi_->getDeviceCount(); }
833 inline RtAudio::DeviceInfo RtAudio :: getDeviceInfo( unsigned int device ) { return rtapi_->getDeviceInfo( device ); }
834 inline unsigned int RtAudio :: getDefaultInputDevice( void ) { return rtapi_->getDefaultInputDevice(); }
835 inline unsigned int RtAudio :: getDefaultOutputDevice( void ) { return rtapi_->getDefaultOutputDevice(); }
836 inline void RtAudio :: closeStream( void ) { return rtapi_->closeStream(); }
837 inline void RtAudio :: startStream( void ) { return rtapi_->startStream(); }
838 inline void RtAudio :: stopStream( void )  { return rtapi_->stopStream(); }
839 inline void RtAudio :: abortStream( void ) { return rtapi_->abortStream(); }
840 inline bool RtAudio :: isStreamOpen( void ) const { return rtapi_->isStreamOpen(); }
841 inline bool RtAudio :: isStreamRunning( void ) const { return rtapi_->isStreamRunning(); }
842 inline long RtAudio :: getStreamLatency( void ) { return rtapi_->getStreamLatency(); }
843 inline unsigned int RtAudio :: getStreamSampleRate( void ) { return rtapi_->getStreamSampleRate(); }
844 inline double RtAudio :: getStreamTime( void ) { return rtapi_->getStreamTime(); }
845 inline void RtAudio :: setStreamTime( double time ) { return rtapi_->setStreamTime( time ); }
846 inline void RtAudio :: showWarnings( bool value ) { rtapi_->showWarnings( value ); }
847
848 // RtApi Subclass prototypes.
849
850 #if defined(__MACOSX_CORE__)
851
852 #include <CoreAudio/AudioHardware.h>
853
854 class RtApiCore: public RtApi
855 {
856 public:
857
858   RtApiCore();
859   ~RtApiCore();
860   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::MACOSX_CORE; }
861   unsigned int getDeviceCount( void );
862   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
863   unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
864   unsigned int getDefaultInputDevice( void );
865   void closeStream( void );
866   void startStream( void );
867   void stopStream( void );
868   void abortStream( void );
869   long getStreamLatency( void );
870
871   // This function is intended for internal use only.  It must be
872   // public because it is called by the internal callback handler,
873   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
874   // will most likely produce highly undesireable results!
875   bool callbackEvent( AudioDeviceID deviceId,
876                       const AudioBufferList *inBufferList,
877                       const AudioBufferList *outBufferList );
878
879   private:
880
881   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
882                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
883                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
884                         RtAudio::StreamOptions *options );
885   static const char* getErrorCode( OSStatus code );
886 };
887
888 #endif
889
890 #if defined(__UNIX_JACK__)
891
892 class RtApiJack: public RtApi
893 {
894 public:
895
896   RtApiJack();
897   ~RtApiJack();
898   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::UNIX_JACK; }
899   unsigned int getDeviceCount( void );
900   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
901   void closeStream( void );
902   void startStream( void );
903   void stopStream( void );
904   void abortStream( void );
905   long getStreamLatency( void );
906
907   // This function is intended for internal use only.  It must be
908   // public because it is called by the internal callback handler,
909   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
910   // will most likely produce highly undesireable results!
911   bool callbackEvent( unsigned long nframes );
912
913   private:
914
915   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
916                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
917                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
918                         RtAudio::StreamOptions *options );
919 };
920
921 #endif
922
923 #if defined(__WINDOWS_ASIO__)
924
925 class RtApiAsio: public RtApi
926 {
927 public:
928
929   RtApiAsio();
930   ~RtApiAsio();
931   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::WINDOWS_ASIO; }
932   unsigned int getDeviceCount( void );
933   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
934   void closeStream( void );
935   void startStream( void );
936   void stopStream( void );
937   void abortStream( void );
938   long getStreamLatency( void );
939
940   // This function is intended for internal use only.  It must be
941   // public because it is called by the internal callback handler,
942   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
943   // will most likely produce highly undesireable results!
944   bool callbackEvent( long bufferIndex );
945
946   private:
947
948   std::vector<RtAudio::DeviceInfo> devices_;
949   void saveDeviceInfo( void );
950   bool coInitialized_;
951   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
952                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
953                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
954                         RtAudio::StreamOptions *options );
955 };
956
957 #endif
958
959 #if defined(__WINDOWS_DS__)
960
961 class RtApiDs: public RtApi
962 {
963 public:
964
965   RtApiDs();
966   ~RtApiDs();
967   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::WINDOWS_DS; }
968   unsigned int getDeviceCount( void );
969   unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
970   unsigned int getDefaultInputDevice( void );
971   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
972   void closeStream( void );
973   void startStream( void );
974   void stopStream( void );
975   void abortStream( void );
976   long getStreamLatency( void );
977
978   // This function is intended for internal use only.  It must be
979   // public because it is called by the internal callback handler,
980   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
981   // will most likely produce highly undesireable results!
982   void callbackEvent( void );
983
984   private:
985
986   bool coInitialized_;
987   bool buffersRolling;
988   long duplexPrerollBytes;
989   std::vector<struct DsDevice> dsDevices;
990   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
991                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
992                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
993                         RtAudio::StreamOptions *options );
994 };
995
996 #endif
997
998 #if defined(__WINDOWS_WASAPI__)
999
1000 struct IMMDeviceEnumerator;
1001
1002 class RtApiWasapi : public RtApi
1003 {
1004 public:
1005   RtApiWasapi();
1006   ~RtApiWasapi();
1007
1008   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::WINDOWS_WASAPI; }
1009   unsigned int getDeviceCount( void );
1010   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1011   unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
1012   unsigned int getDefaultInputDevice( void );
1013   void closeStream( void );
1014   void startStream( void );
1015   void stopStream( void );
1016   void abortStream( void );
1017
1018 private:
1019   bool coInitialized_;
1020   IMMDeviceEnumerator* deviceEnumerator_;
1021
1022   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels,
1023                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1024                         RtAudioFormat format, unsigned int* bufferSize,
1025                         RtAudio::StreamOptions* options );
1026
1027   static DWORD WINAPI runWasapiThread( void* wasapiPtr );
1028   static DWORD WINAPI stopWasapiThread( void* wasapiPtr );
1029   static DWORD WINAPI abortWasapiThread( void* wasapiPtr );
1030   void wasapiThread();
1031 };
1032
1033 #endif
1034
1035 #if defined(__LINUX_ALSA__)
1036
1037 class RtApiAlsa: public RtApi
1038 {
1039 public:
1040
1041   RtApiAlsa();
1042   ~RtApiAlsa();
1043   RtAudio::Api getCurrentApi() { return RtAudio::LINUX_ALSA; }
1044   unsigned int getDeviceCount( void );
1045   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1046   void closeStream( void );
1047   void startStream( void );
1048   void stopStream( void );
1049   void abortStream( void );
1050
1051   // This function is intended for internal use only.  It must be
1052   // public because it is called by the internal callback handler,
1053   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
1054   // will most likely produce highly undesireable results!
1055   void callbackEvent( void );
1056
1057   private:
1058
1059   std::vector<RtAudio::DeviceInfo> devices_;
1060   void saveDeviceInfo( void );
1061   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
1062                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1063                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
1064                         RtAudio::StreamOptions *options );
1065 };
1066
1067 #endif
1068
1069 #if defined(__LINUX_PULSE__)
1070
1071 class RtApiPulse: public RtApi
1072 {
1073 public:
1074   ~RtApiPulse();
1075   RtAudio::Api getCurrentApi() { return RtAudio::LINUX_PULSE; }
1076   unsigned int getDeviceCount( void );
1077   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1078   void closeStream( void );
1079   void startStream( void );
1080   void stopStream( void );
1081   void abortStream( void );
1082
1083   // This function is intended for internal use only.  It must be
1084   // public because it is called by the internal callback handler,
1085   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
1086   // will most likely produce highly undesireable results!
1087   void callbackEvent( void );
1088
1089   private:
1090
1091   std::vector<RtAudio::DeviceInfo> devices_;
1092   void saveDeviceInfo( void );
1093   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels,
1094                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1095                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
1096                         RtAudio::StreamOptions *options );
1097 };
1098
1099 #endif
1100
1101 #if defined(__LINUX_OSS__)
1102
1103 class RtApiOss: public RtApi
1104 {
1105 public:
1106
1107   RtApiOss();
1108   ~RtApiOss();
1109   RtAudio::Api getCurrentApi() { return RtAudio::LINUX_OSS; }
1110   unsigned int getDeviceCount( void );
1111   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1112   void closeStream( void );
1113   void startStream( void );
1114   void stopStream( void );
1115   void abortStream( void );
1116
1117   // This function is intended for internal use only.  It must be
1118   // public because it is called by the internal callback handler,
1119   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
1120   // will most likely produce highly undesireable results!
1121   void callbackEvent( void );
1122
1123   private:
1124
1125   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
1126                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1127                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
1128                         RtAudio::StreamOptions *options );
1129 };
1130
1131 #endif
1132
1133 #if defined(__RTAUDIO_DUMMY__)
1134
1135 class RtApiDummy: public RtApi
1136 {
1137 public:
1138
1139   RtApiDummy() { errorText_ = "RtApiDummy: This class provides no functionality."; error( RtAudioError::WARNING ); }
1140   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::RTAUDIO_DUMMY; }
1141   unsigned int getDeviceCount( void ) { return 0; }
1142   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int /*device*/ ) { RtAudio::DeviceInfo info; return info; }
1143   void closeStream( void ) {}
1144   void startStream( void ) {}
1145   void stopStream( void ) {}
1146   void abortStream( void ) {}
1147
1148   private:
1149
1150   bool probeDeviceOpen( unsigned int /*device*/, StreamMode /*mode*/, unsigned int /*channels*/, 
1151                         unsigned int /*firstChannel*/, unsigned int /*sampleRate*/,
1152                         RtAudioFormat /*format*/, unsigned int * /*bufferSize*/,
1153                         RtAudio::StreamOptions * /*options*/ ) { return false; }
1154 };
1155
1156 #endif
1157
1158 #endif
1159
1160 // Indentation settings for Vim and Emacs
1161 //
1162 // Local Variables:
1163 // c-basic-offset: 2
1164 // indent-tabs-mode: nil
1165 // End:
1166 //
1167 // vim: et sts=2 sw=2