Update for compiling WASAPI on both MinGW and VS.
[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) 2001-2014 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 "4.1.1pre"
49
50 #include <string>
51 #include <vector>
52 #include <exception>
53 #include <iostream>
54
55 /*! \typedef typedef unsigned long RtAudioFormat;
56     \brief RtAudio data format type.
57
58     Support for signed integers and floats.  Audio data fed to/from an
59     RtAudio stream is assumed to ALWAYS be in host byte order.  The
60     internal routines will automatically take care of any necessary
61     byte-swapping between the host format and the soundcard.  Thus,
62     endian-ness is not a concern in the following format definitions.
63
64     - \e RTAUDIO_SINT8:   8-bit signed integer.
65     - \e RTAUDIO_SINT16:  16-bit signed integer.
66     - \e RTAUDIO_SINT24:  24-bit signed integer.
67     - \e RTAUDIO_SINT32:  32-bit signed integer.
68     - \e RTAUDIO_FLOAT32: Normalized between plus/minus 1.0.
69     - \e RTAUDIO_FLOAT64: Normalized between plus/minus 1.0.
70 */
71 typedef unsigned long RtAudioFormat;
72 static const RtAudioFormat RTAUDIO_SINT8 = 0x1;    // 8-bit signed integer.
73 static const RtAudioFormat RTAUDIO_SINT16 = 0x2;   // 16-bit signed integer.
74 static const RtAudioFormat RTAUDIO_SINT24 = 0x4;   // 24-bit signed integer.
75 static const RtAudioFormat RTAUDIO_SINT32 = 0x8;   // 32-bit signed integer.
76 static const RtAudioFormat RTAUDIO_FLOAT32 = 0x10; // Normalized between plus/minus 1.0.
77 static const RtAudioFormat RTAUDIO_FLOAT64 = 0x20; // Normalized between plus/minus 1.0.
78
79 /*! \typedef typedef unsigned long RtAudioStreamFlags;
80     \brief RtAudio stream option flags.
81
82     The following flags can be OR'ed together to allow a client to
83     make changes to the default stream behavior:
84
85     - \e RTAUDIO_NONINTERLEAVED:   Use non-interleaved buffers (default = interleaved).
86     - \e RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY: Attempt to set stream parameters for lowest possible latency.
87     - \e RTAUDIO_HOG_DEVICE:       Attempt grab device for exclusive use.
88     - \e RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT: Use the "default" PCM device (ALSA only).
89
90     By default, RtAudio streams pass and receive audio data from the
91     client in an interleaved format.  By passing the
92     RTAUDIO_NONINTERLEAVED flag to the openStream() function, audio
93     data will instead be presented in non-interleaved buffers.  In
94     this case, each buffer argument in the RtAudioCallback function
95     will point to a single array of data, with \c nFrames samples for
96     each channel concatenated back-to-back.  For example, the first
97     sample of data for the second channel would be located at index \c
98     nFrames (assuming the \c buffer pointer was recast to the correct
99     data type for the stream).
100
101     Certain audio APIs offer a number of parameters that influence the
102     I/O latency of a stream.  By default, RtAudio will attempt to set
103     these parameters internally for robust (glitch-free) performance
104     (though some APIs, like Windows Direct Sound, make this difficult).
105     By passing the RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY flag to the openStream()
106     function, internal stream settings will be influenced in an attempt
107     to minimize stream latency, though possibly at the expense of stream
108     performance.
109
110     If the RTAUDIO_HOG_DEVICE flag is set, RtAudio will attempt to
111     open the input and/or output stream device(s) for exclusive use.
112     Note that this is not possible with all supported audio APIs.
113
114     If the RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME flag is set, RtAudio will attempt 
115     to select realtime scheduling (round-robin) for the callback thread.
116
117     If the RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT flag is set, RtAudio will attempt to
118     open the "default" PCM device when using the ALSA API. Note that this
119     will override any specified input or output device id.
120 */
121 typedef unsigned int RtAudioStreamFlags;
122 static const RtAudioStreamFlags RTAUDIO_NONINTERLEAVED = 0x1;    // Use non-interleaved buffers (default = interleaved).
123 static const RtAudioStreamFlags RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY = 0x2;  // Attempt to set stream parameters for lowest possible latency.
124 static const RtAudioStreamFlags RTAUDIO_HOG_DEVICE = 0x4;        // Attempt grab device and prevent use by others.
125 static const RtAudioStreamFlags RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME = 0x8; // Try to select realtime scheduling for callback thread.
126 static const RtAudioStreamFlags RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT = 0x10; // Use the "default" PCM device (ALSA only).
127
128 /*! \typedef typedef unsigned long RtAudioStreamStatus;
129     \brief RtAudio stream status (over- or underflow) flags.
130
131     Notification of a stream over- or underflow is indicated by a
132     non-zero stream \c status argument in the RtAudioCallback function.
133     The stream status can be one of the following two options,
134     depending on whether the stream is open for output and/or input:
135
136     - \e RTAUDIO_INPUT_OVERFLOW:   Input data was discarded because of an overflow condition at the driver.
137     - \e RTAUDIO_OUTPUT_UNDERFLOW: The output buffer ran low, likely producing a break in the output sound.
138 */
139 typedef unsigned int RtAudioStreamStatus;
140 static const RtAudioStreamStatus RTAUDIO_INPUT_OVERFLOW = 0x1;    // Input data was discarded because of an overflow condition at the driver.
141 static const RtAudioStreamStatus RTAUDIO_OUTPUT_UNDERFLOW = 0x2;  // The output buffer ran low, likely causing a gap in the output sound.
142
143 //! RtAudio callback function prototype.
144 /*!
145    All RtAudio clients must create a function of type RtAudioCallback
146    to read and/or write data from/to the audio stream.  When the
147    underlying audio system is ready for new input or output data, this
148    function will be invoked.
149
150    \param outputBuffer For output (or duplex) streams, the client
151           should write \c nFrames of audio sample frames into this
152           buffer.  This argument should be recast to the datatype
153           specified when the stream was opened.  For input-only
154           streams, this argument will be NULL.
155
156    \param inputBuffer For input (or duplex) streams, this buffer will
157           hold \c nFrames of input audio sample frames.  This
158           argument should be recast to the datatype specified when the
159           stream was opened.  For output-only streams, this argument
160           will be NULL.
161
162    \param nFrames The number of sample frames of input or output
163           data in the buffers.  The actual buffer size in bytes is
164           dependent on the data type and number of channels in use.
165
166    \param streamTime The number of seconds that have elapsed since the
167           stream was started.
168
169    \param status If non-zero, this argument indicates a data overflow
170           or underflow condition for the stream.  The particular
171           condition can be determined by comparison with the
172           RtAudioStreamStatus flags.
173
174    \param userData A pointer to optional data provided by the client
175           when opening the stream (default = NULL).
176
177    To continue normal stream operation, the RtAudioCallback function
178    should return a value of zero.  To stop the stream and drain the
179    output buffer, the function should return a value of one.  To abort
180    the stream immediately, the client should return a value of two.
181  */
182 typedef int (*RtAudioCallback)( void *outputBuffer, void *inputBuffer,
183                                 unsigned int nFrames,
184                                 double streamTime,
185                                 RtAudioStreamStatus status,
186                                 void *userData );
187
188 /************************************************************************/
189 /*! \class RtAudioError
190     \brief Exception handling class for RtAudio.
191
192     The RtAudioError class is quite simple but it does allow errors to be
193     "caught" by RtAudioError::Type. See the RtAudio documentation to know
194     which methods can throw an RtAudioError.
195 */
196 /************************************************************************/
197
198 class RtAudioError : public std::exception
199 {
200  public:
201   //! Defined RtAudioError types.
202   enum Type {
203     WARNING,           /*!< A non-critical error. */
204     DEBUG_WARNING,     /*!< A non-critical error which might be useful for debugging. */
205     UNSPECIFIED,       /*!< The default, unspecified error type. */
206     NO_DEVICES_FOUND,  /*!< No devices found on system. */
207     INVALID_DEVICE,    /*!< An invalid device ID was specified. */
208     MEMORY_ERROR,      /*!< An error occured during memory allocation. */
209     INVALID_PARAMETER, /*!< An invalid parameter was specified to a function. */
210     INVALID_USE,       /*!< The function was called incorrectly. */
211     DRIVER_ERROR,      /*!< A system driver error occured. */
212     SYSTEM_ERROR,      /*!< A system error occured. */
213     THREAD_ERROR       /*!< A thread error occured. */
214   };
215
216   //! The constructor.
217   RtAudioError( const std::string& message, Type type = RtAudioError::UNSPECIFIED ) throw() : message_(message), type_(type) {}
218  
219   //! The destructor.
220   virtual ~RtAudioError( void ) throw() {}
221
222   //! Prints thrown error message to stderr.
223   virtual void printMessage( void ) const throw() { std::cerr << '\n' << message_ << "\n\n"; }
224
225   //! Returns the thrown error message type.
226   virtual const Type& getType(void) const throw() { return type_; }
227
228   //! Returns the thrown error message string.
229   virtual const std::string& getMessage(void) const throw() { return message_; }
230
231   //! Returns the thrown error message as a c-style string.
232   virtual const char* what( void ) const throw() { return message_.c_str(); }
233
234  protected:
235   std::string message_;
236   Type type_;
237 };
238
239 //! RtAudio error callback function prototype.
240 /*!
241     \param type Type of error.
242     \param errorText Error description.
243  */
244 typedef void (*RtAudioErrorCallback)( RtAudioError::Type type, const std::string &errorText );
245
246 // **************************************************************** //
247 //
248 // RtAudio class declaration.
249 //
250 // RtAudio is a "controller" used to select an available audio i/o
251 // interface.  It presents a common API for the user to call but all
252 // functionality is implemented by the class RtApi and its
253 // subclasses.  RtAudio creates an instance of an RtApi subclass
254 // based on the user's API choice.  If no choice is made, RtAudio
255 // attempts to make a "logical" API selection.
256 //
257 // **************************************************************** //
258
259 class RtApi;
260
261 class RtAudio
262 {
263  public:
264
265   //! Audio API specifier arguments.
266   enum Api {
267     UNSPECIFIED,    /*!< Search for a working compiled API. */
268     LINUX_ALSA,     /*!< The Advanced Linux Sound Architecture API. */
269     LINUX_PULSE,    /*!< The Linux PulseAudio API. */
270     LINUX_OSS,      /*!< The Linux Open Sound System API. */
271     UNIX_JACK,      /*!< The Jack Low-Latency Audio Server API. */
272     MACOSX_CORE,    /*!< Macintosh OS-X Core Audio API. */
273     WINDOWS_WASAPI, /*!< The Microsoft WASAPI API. */
274     WINDOWS_ASIO,   /*!< The Steinberg Audio Stream I/O API. */
275     WINDOWS_DS,     /*!< The Microsoft Direct Sound API. */
276     RTAUDIO_DUMMY   /*!< A compilable but non-functional API. */
277   };
278
279   //! The public device information structure for returning queried values.
280   struct DeviceInfo {
281     bool probed;                  /*!< true if the device capabilities were successfully probed. */
282     std::string name;             /*!< Character string device identifier. */
283     unsigned int outputChannels;  /*!< Maximum output channels supported by device. */
284     unsigned int inputChannels;   /*!< Maximum input channels supported by device. */
285     unsigned int duplexChannels;  /*!< Maximum simultaneous input/output channels supported by device. */
286     bool isDefaultOutput;         /*!< true if this is the default output device. */
287     bool isDefaultInput;          /*!< true if this is the default input device. */
288     std::vector<unsigned int> sampleRates; /*!< Supported sample rates (queried from list of standard rates). */
289     RtAudioFormat nativeFormats;  /*!< Bit mask of supported data formats. */
290
291     // Default constructor.
292     DeviceInfo()
293       :probed(false), outputChannels(0), inputChannels(0), duplexChannels(0),
294        isDefaultOutput(false), isDefaultInput(false), nativeFormats(0) {}
295   };
296
297   //! The structure for specifying input or ouput stream parameters.
298   struct StreamParameters {
299     unsigned int deviceId;     /*!< Device index (0 to getDeviceCount() - 1). */
300     unsigned int nChannels;    /*!< Number of channels. */
301     unsigned int firstChannel; /*!< First channel index on device (default = 0). */
302
303     // Default constructor.
304     StreamParameters()
305       : deviceId(0), nChannels(0), firstChannel(0) {}
306   };
307
308   //! The structure for specifying stream options.
309   /*!
310     The following flags can be OR'ed together to allow a client to
311     make changes to the default stream behavior:
312
313     - \e RTAUDIO_NONINTERLEAVED:    Use non-interleaved buffers (default = interleaved).
314     - \e RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY:  Attempt to set stream parameters for lowest possible latency.
315     - \e RTAUDIO_HOG_DEVICE:        Attempt grab device for exclusive use.
316     - \e RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME: Attempt to select realtime scheduling for callback thread.
317     - \e RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT:  Use the "default" PCM device (ALSA only).
318
319     By default, RtAudio streams pass and receive audio data from the
320     client in an interleaved format.  By passing the
321     RTAUDIO_NONINTERLEAVED flag to the openStream() function, audio
322     data will instead be presented in non-interleaved buffers.  In
323     this case, each buffer argument in the RtAudioCallback function
324     will point to a single array of data, with \c nFrames samples for
325     each channel concatenated back-to-back.  For example, the first
326     sample of data for the second channel would be located at index \c
327     nFrames (assuming the \c buffer pointer was recast to the correct
328     data type for the stream).
329
330     Certain audio APIs offer a number of parameters that influence the
331     I/O latency of a stream.  By default, RtAudio will attempt to set
332     these parameters internally for robust (glitch-free) performance
333     (though some APIs, like Windows Direct Sound, make this difficult).
334     By passing the RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY flag to the openStream()
335     function, internal stream settings will be influenced in an attempt
336     to minimize stream latency, though possibly at the expense of stream
337     performance.
338
339     If the RTAUDIO_HOG_DEVICE flag is set, RtAudio will attempt to
340     open the input and/or output stream device(s) for exclusive use.
341     Note that this is not possible with all supported audio APIs.
342
343     If the RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME flag is set, RtAudio will attempt 
344     to select realtime scheduling (round-robin) for the callback thread.
345     The \c priority parameter will only be used if the RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME
346     flag is set. It defines the thread's realtime priority.
347
348     If the RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT flag is set, RtAudio will attempt to
349     open the "default" PCM device when using the ALSA API. Note that this
350     will override any specified input or output device id.
351
352     The \c numberOfBuffers parameter can be used to control stream
353     latency in the Windows DirectSound, Linux OSS, and Linux Alsa APIs
354     only.  A value of two is usually the smallest allowed.  Larger
355     numbers can potentially result in more robust stream performance,
356     though likely at the cost of stream latency.  The value set by the
357     user is replaced during execution of the RtAudio::openStream()
358     function by the value actually used by the system.
359
360     The \c streamName parameter can be used to set the client name
361     when using the Jack API.  By default, the client name is set to
362     RtApiJack.  However, if you wish to create multiple instances of
363     RtAudio with Jack, each instance must have a unique client name.
364   */
365   struct StreamOptions {
366     RtAudioStreamFlags flags;      /*!< A bit-mask of stream flags (RTAUDIO_NONINTERLEAVED, RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY, RTAUDIO_HOG_DEVICE, RTAUDIO_ALSA_USE_DEFAULT). */
367     unsigned int numberOfBuffers;  /*!< Number of stream buffers. */
368     std::string streamName;        /*!< A stream name (currently used only in Jack). */
369     int priority;                  /*!< Scheduling priority of callback thread (only used with flag RTAUDIO_SCHEDULE_REALTIME). */
370
371     // Default constructor.
372     StreamOptions()
373     : flags(0), numberOfBuffers(0), priority(0) {}
374   };
375
376   //! A static function to determine the current RtAudio version.
377   static std::string getVersion( void ) throw();
378
379   //! A static function to determine the available compiled audio APIs.
380   /*!
381     The values returned in the std::vector can be compared against
382     the enumerated list values.  Note that there can be more than one
383     API compiled for certain operating systems.
384   */
385   static void getCompiledApi( std::vector<RtAudio::Api> &apis ) throw();
386
387   //! The class constructor.
388   /*!
389     The constructor performs minor initialization tasks.  An exception
390     can be thrown if no API support is compiled.
391
392     If no API argument is specified and multiple API support has been
393     compiled, the default order of use is JACK, ALSA, OSS (Linux
394     systems) and ASIO, DS (Windows systems).
395   */
396   RtAudio( RtAudio::Api api=UNSPECIFIED );
397
398   //! The destructor.
399   /*!
400     If a stream is running or open, it will be stopped and closed
401     automatically.
402   */
403   ~RtAudio() throw();
404
405   //! Returns the audio API specifier for the current instance of RtAudio.
406   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) throw();
407
408   //! A public function that queries for the number of audio devices available.
409   /*!
410     This function performs a system query of available devices each time it
411     is called, thus supporting devices connected \e after instantiation. If
412     a system error occurs during processing, a warning will be issued. 
413   */
414   unsigned int getDeviceCount( void ) throw();
415
416   //! Return an RtAudio::DeviceInfo structure for a specified device number.
417   /*!
418
419     Any device integer between 0 and getDeviceCount() - 1 is valid.
420     If an invalid argument is provided, an RtAudioError (type = INVALID_USE)
421     will be thrown.  If a device is busy or otherwise unavailable, the
422     structure member "probed" will have a value of "false" and all
423     other members are undefined.  If the specified device is the
424     current default input or output device, the corresponding
425     "isDefault" member will have a value of "true".
426   */
427   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
428
429   //! A function that returns the index of the default output device.
430   /*!
431     If the underlying audio API does not provide a "default
432     device", or if no devices are available, the return value will be
433     0.  Note that this is a valid device identifier and it is the
434     client's responsibility to verify that a device is available
435     before attempting to open a stream.
436   */
437   unsigned int getDefaultOutputDevice( void ) throw();
438
439   //! A function that returns the index of the default input device.
440   /*!
441     If the underlying audio API does not provide a "default
442     device", or if no devices are available, the return value will be
443     0.  Note that this is a valid device identifier and it is the
444     client's responsibility to verify that a device is available
445     before attempting to open a stream.
446   */
447   unsigned int getDefaultInputDevice( void ) throw();
448
449   //! A public function for opening a stream with the specified parameters.
450   /*!
451     An RtAudioError (type = SYSTEM_ERROR) is thrown if a stream cannot be
452     opened with the specified parameters or an error occurs during
453     processing.  An RtAudioError (type = INVALID_USE) is thrown if any
454     invalid device ID or channel number parameters are specified.
455
456     \param outputParameters Specifies output stream parameters to use
457            when opening a stream, including a device ID, number of channels,
458            and starting channel number.  For input-only streams, this
459            argument should be NULL.  The device ID is an index value between
460            0 and getDeviceCount() - 1.
461     \param inputParameters Specifies input stream parameters to use
462            when opening a stream, including a device ID, number of channels,
463            and starting channel number.  For output-only streams, this
464            argument should be NULL.  The device ID is an index value between
465            0 and getDeviceCount() - 1.
466     \param format An RtAudioFormat specifying the desired sample data format.
467     \param sampleRate The desired sample rate (sample frames per second).
468     \param *bufferFrames A pointer to a value indicating the desired
469            internal buffer size in sample frames.  The actual value
470            used by the device is returned via the same pointer.  A
471            value of zero can be specified, in which case the lowest
472            allowable value is determined.
473     \param callback A client-defined function that will be invoked
474            when input data is available and/or output data is needed.
475     \param userData An optional pointer to data that can be accessed
476            from within the callback function.
477     \param options An optional pointer to a structure containing various
478            global stream options, including a list of OR'ed RtAudioStreamFlags
479            and a suggested number of stream buffers that can be used to 
480            control stream latency.  More buffers typically result in more
481            robust performance, though at a cost of greater latency.  If a
482            value of zero is specified, a system-specific median value is
483            chosen.  If the RTAUDIO_MINIMIZE_LATENCY flag bit is set, the
484            lowest allowable value is used.  The actual value used is
485            returned via the structure argument.  The parameter is API dependent.
486     \param errorCallback A client-defined function that will be invoked
487            when an error has occured.
488   */
489   void openStream( RtAudio::StreamParameters *outputParameters,
490                    RtAudio::StreamParameters *inputParameters,
491                    RtAudioFormat format, unsigned int sampleRate,
492                    unsigned int *bufferFrames, RtAudioCallback callback,
493                    void *userData = NULL, RtAudio::StreamOptions *options = NULL, RtAudioErrorCallback errorCallback = NULL );
494
495   //! A function that closes a stream and frees any associated stream memory.
496   /*!
497     If a stream is not open, this function issues a warning and
498     returns (no exception is thrown).
499   */
500   void closeStream( void ) throw();
501
502   //! A function that starts a stream.
503   /*!
504     An RtAudioError (type = SYSTEM_ERROR) is thrown if an error occurs
505     during processing.  An RtAudioError (type = INVALID_USE) is thrown if a
506     stream is not open.  A warning is issued if the stream is already
507     running.
508   */
509   void startStream( void );
510
511   //! Stop a stream, allowing any samples remaining in the output queue to be played.
512   /*!
513     An RtAudioError (type = SYSTEM_ERROR) is thrown if an error occurs
514     during processing.  An RtAudioError (type = INVALID_USE) is thrown if a
515     stream is not open.  A warning is issued if the stream is already
516     stopped.
517   */
518   void stopStream( void );
519
520   //! Stop a stream, discarding any samples remaining in the input/output queue.
521   /*!
522     An RtAudioError (type = SYSTEM_ERROR) is thrown if an error occurs
523     during processing.  An RtAudioError (type = INVALID_USE) is thrown if a
524     stream is not open.  A warning is issued if the stream is already
525     stopped.
526   */
527   void abortStream( void );
528
529   //! Returns true if a stream is open and false if not.
530   bool isStreamOpen( void ) const throw();
531
532   //! Returns true if the stream is running and false if it is stopped or not open.
533   bool isStreamRunning( void ) const throw();
534
535   //! Returns the number of elapsed seconds since the stream was started.
536   /*!
537     If a stream is not open, an RtAudioError (type = INVALID_USE) will be thrown.
538   */
539   double getStreamTime( void );
540
541   //! Returns the internal stream latency in sample frames.
542   /*!
543     The stream latency refers to delay in audio input and/or output
544     caused by internal buffering by the audio system and/or hardware.
545     For duplex streams, the returned value will represent the sum of
546     the input and output latencies.  If a stream is not open, an
547     RtAudioError (type = INVALID_USE) will be thrown.  If the API does not
548     report latency, the return value will be zero.
549   */
550   long getStreamLatency( void );
551
552  //! Returns actual sample rate in use by the stream.
553  /*!
554    On some systems, the sample rate used may be slightly different
555    than that specified in the stream parameters.  If a stream is not
556    open, an RtAudioError (type = INVALID_USE) will be thrown.
557  */
558   unsigned int getStreamSampleRate( void );
559
560   //! Specify whether warning messages should be printed to stderr.
561   void showWarnings( bool value = true ) throw();
562
563  protected:
564
565   void openRtApi( RtAudio::Api api );
566   RtApi *rtapi_;
567 };
568
569 // Operating system dependent thread functionality.
570 #if defined(__WINDOWS_DS__) || defined(__WINDOWS_ASIO__) || defined(__WINDOWS_WASAPI__)
571
572   #ifndef NOMINMAX
573     #define NOMINMAX
574   #endif
575   #include <windows.h>
576   #include <process.h>
577
578   typedef uintptr_t ThreadHandle;
579   typedef CRITICAL_SECTION StreamMutex;
580
581 #elif defined(__LINUX_ALSA__) || defined(__LINUX_PULSE__) || defined(__UNIX_JACK__) || defined(__LINUX_OSS__) || defined(__MACOSX_CORE__)
582   // Using pthread library for various flavors of unix.
583   #include <pthread.h>
584
585   typedef pthread_t ThreadHandle;
586   typedef pthread_mutex_t StreamMutex;
587
588 #else // Setup for "dummy" behavior
589
590   #define __RTAUDIO_DUMMY__
591   typedef int ThreadHandle;
592   typedef int StreamMutex;
593
594 #endif
595
596 // This global structure type is used to pass callback information
597 // between the private RtAudio stream structure and global callback
598 // handling functions.
599 struct CallbackInfo {
600   void *object;    // Used as a "this" pointer.
601   ThreadHandle thread;
602   void *callback;
603   void *userData;
604   void *errorCallback;
605   void *apiInfo;   // void pointer for API specific callback information
606   bool isRunning;
607   bool doRealtime;
608   int priority;
609
610   // Default constructor.
611   CallbackInfo()
612   :object(0), callback(0), userData(0), errorCallback(0), apiInfo(0), isRunning(false), doRealtime(false) {}
613 };
614
615 // **************************************************************** //
616 //
617 // RtApi class declaration.
618 //
619 // Subclasses of RtApi contain all API- and OS-specific code necessary
620 // to fully implement the RtAudio API.
621 //
622 // Note that RtApi is an abstract base class and cannot be
623 // explicitly instantiated.  The class RtAudio will create an
624 // instance of an RtApi subclass (RtApiOss, RtApiAlsa,
625 // RtApiJack, RtApiCore, RtApiDs, or RtApiAsio).
626 //
627 // **************************************************************** //
628
629 #pragma pack(push, 1)
630 class S24 {
631
632  protected:
633   unsigned char c3[3];
634
635  public:
636   S24() {}
637
638   S24& operator = ( const int& i ) {
639     c3[0] = (i & 0x000000ff);
640     c3[1] = (i & 0x0000ff00) >> 8;
641     c3[2] = (i & 0x00ff0000) >> 16;
642     return *this;
643   }
644
645   S24( const S24& v ) { *this = v; }
646   S24( const double& d ) { *this = (int) d; }
647   S24( const float& f ) { *this = (int) f; }
648   S24( const signed short& s ) { *this = (int) s; }
649   S24( const char& c ) { *this = (int) c; }
650
651   int asInt() {
652     int i = c3[0] | (c3[1] << 8) | (c3[2] << 16);
653     if (i & 0x800000) i |= ~0xffffff;
654     return i;
655   }
656 };
657 #pragma pack(pop)
658
659 #if defined( HAVE_GETTIMEOFDAY )
660   #include <sys/time.h>
661 #endif
662
663 #include <sstream>
664
665 class RtApi
666 {
667 public:
668
669   RtApi();
670   virtual ~RtApi();
671   virtual RtAudio::Api getCurrentApi( void ) = 0;
672   virtual unsigned int getDeviceCount( void ) = 0;
673   virtual RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device ) = 0;
674   virtual unsigned int getDefaultInputDevice( void );
675   virtual unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
676   void openStream( RtAudio::StreamParameters *outputParameters,
677                    RtAudio::StreamParameters *inputParameters,
678                    RtAudioFormat format, unsigned int sampleRate,
679                    unsigned int *bufferFrames, RtAudioCallback callback,
680                    void *userData, RtAudio::StreamOptions *options,
681                    RtAudioErrorCallback errorCallback );
682   virtual void closeStream( void );
683   virtual void startStream( void ) = 0;
684   virtual void stopStream( void ) = 0;
685   virtual void abortStream( void ) = 0;
686   long getStreamLatency( void );
687   unsigned int getStreamSampleRate( void );
688   virtual double getStreamTime( void );
689   bool isStreamOpen( void ) const { return stream_.state != STREAM_CLOSED; }
690   bool isStreamRunning( void ) const { return stream_.state == STREAM_RUNNING; }
691   void showWarnings( bool value ) { showWarnings_ = value; }
692
693
694 protected:
695
696   static const unsigned int MAX_SAMPLE_RATES;
697   static const unsigned int SAMPLE_RATES[];
698
699   enum { FAILURE, SUCCESS };
700
701   enum StreamState {
702     STREAM_STOPPED,
703     STREAM_STOPPING,
704     STREAM_RUNNING,
705     STREAM_CLOSED = -50
706   };
707
708   enum StreamMode {
709     OUTPUT,
710     INPUT,
711     DUPLEX,
712     UNINITIALIZED = -75
713   };
714
715   // A protected structure used for buffer conversion.
716   struct ConvertInfo {
717     int channels;
718     int inJump, outJump;
719     RtAudioFormat inFormat, outFormat;
720     std::vector<int> inOffset;
721     std::vector<int> outOffset;
722   };
723
724   // A protected structure for audio streams.
725   struct RtApiStream {
726     unsigned int device[2];    // Playback and record, respectively.
727     void *apiHandle;           // void pointer for API specific stream handle information
728     StreamMode mode;           // OUTPUT, INPUT, or DUPLEX.
729     StreamState state;         // STOPPED, RUNNING, or CLOSED
730     char *userBuffer[2];       // Playback and record, respectively.
731     char *deviceBuffer;
732     bool doConvertBuffer[2];   // Playback and record, respectively.
733     bool userInterleaved;
734     bool deviceInterleaved[2]; // Playback and record, respectively.
735     bool doByteSwap[2];        // Playback and record, respectively.
736     unsigned int sampleRate;
737     unsigned int bufferSize;
738     unsigned int nBuffers;
739     unsigned int nUserChannels[2];    // Playback and record, respectively.
740     unsigned int nDeviceChannels[2];  // Playback and record channels, respectively.
741     unsigned int channelOffset[2];    // Playback and record, respectively.
742     unsigned long latency[2];         // Playback and record, respectively.
743     RtAudioFormat userFormat;
744     RtAudioFormat deviceFormat[2];    // Playback and record, respectively.
745     StreamMutex mutex;
746     CallbackInfo callbackInfo;
747     ConvertInfo convertInfo[2];
748     double streamTime;         // Number of elapsed seconds since the stream started.
749
750 #if defined(HAVE_GETTIMEOFDAY)
751     struct timeval lastTickTimestamp;
752 #endif
753
754     RtApiStream()
755       :apiHandle(0), deviceBuffer(0) { device[0] = 11111; device[1] = 11111; }
756   };
757
758   typedef S24 Int24;
759   typedef signed short Int16;
760   typedef signed int Int32;
761   typedef float Float32;
762   typedef double Float64;
763
764   std::ostringstream errorStream_;
765   std::string errorText_;
766   bool showWarnings_;
767   RtApiStream stream_;
768   bool firstErrorOccurred_;
769
770   /*!
771     Protected, api-specific method that attempts to open a device
772     with the given parameters.  This function MUST be implemented by
773     all subclasses.  If an error is encountered during the probe, a
774     "warning" message is reported and FAILURE is returned. A
775     successful probe is indicated by a return value of SUCCESS.
776   */
777   virtual bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
778                                 unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
779                                 RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
780                                 RtAudio::StreamOptions *options );
781
782   //! A protected function used to increment the stream time.
783   void tickStreamTime( void );
784
785   //! Protected common method to clear an RtApiStream structure.
786   void clearStreamInfo();
787
788   /*!
789     Protected common method that throws an RtAudioError (type =
790     INVALID_USE) if a stream is not open.
791   */
792   void verifyStream( void );
793
794   //! Protected common error method to allow global control over error handling.
795   void error( RtAudioError::Type type );
796
797   /*!
798     Protected method used to perform format, channel number, and/or interleaving
799     conversions between the user and device buffers.
800   */
801   void convertBuffer( char *outBuffer, char *inBuffer, ConvertInfo &info );
802
803   //! Protected common method used to perform byte-swapping on buffers.
804   void byteSwapBuffer( char *buffer, unsigned int samples, RtAudioFormat format );
805
806   //! Protected common method that returns the number of bytes for a given format.
807   unsigned int formatBytes( RtAudioFormat format );
808
809   //! Protected common method that sets up the parameters for buffer conversion.
810   void setConvertInfo( StreamMode mode, unsigned int firstChannel );
811 };
812
813 // **************************************************************** //
814 //
815 // Inline RtAudio definitions.
816 //
817 // **************************************************************** //
818
819 inline RtAudio::Api RtAudio :: getCurrentApi( void ) throw() { return rtapi_->getCurrentApi(); }
820 inline unsigned int RtAudio :: getDeviceCount( void ) throw() { return rtapi_->getDeviceCount(); }
821 inline RtAudio::DeviceInfo RtAudio :: getDeviceInfo( unsigned int device ) { return rtapi_->getDeviceInfo( device ); }
822 inline unsigned int RtAudio :: getDefaultInputDevice( void ) throw() { return rtapi_->getDefaultInputDevice(); }
823 inline unsigned int RtAudio :: getDefaultOutputDevice( void ) throw() { return rtapi_->getDefaultOutputDevice(); }
824 inline void RtAudio :: closeStream( void ) throw() { return rtapi_->closeStream(); }
825 inline void RtAudio :: startStream( void ) { return rtapi_->startStream(); }
826 inline void RtAudio :: stopStream( void )  { return rtapi_->stopStream(); }
827 inline void RtAudio :: abortStream( void ) { return rtapi_->abortStream(); }
828 inline bool RtAudio :: isStreamOpen( void ) const throw() { return rtapi_->isStreamOpen(); }
829 inline bool RtAudio :: isStreamRunning( void ) const throw() { return rtapi_->isStreamRunning(); }
830 inline long RtAudio :: getStreamLatency( void ) { return rtapi_->getStreamLatency(); }
831 inline unsigned int RtAudio :: getStreamSampleRate( void ) { return rtapi_->getStreamSampleRate(); }
832 inline double RtAudio :: getStreamTime( void ) { return rtapi_->getStreamTime(); }
833 inline void RtAudio :: showWarnings( bool value ) throw() { rtapi_->showWarnings( value ); }
834
835 // RtApi Subclass prototypes.
836
837 #if defined(__MACOSX_CORE__)
838
839 #include <CoreAudio/AudioHardware.h>
840
841 class RtApiCore: public RtApi
842 {
843 public:
844
845   RtApiCore();
846   ~RtApiCore();
847   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::MACOSX_CORE; }
848   unsigned int getDeviceCount( void );
849   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
850   unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
851   unsigned int getDefaultInputDevice( void );
852   void closeStream( void );
853   void startStream( void );
854   void stopStream( void );
855   void abortStream( void );
856   long getStreamLatency( void );
857
858   // This function is intended for internal use only.  It must be
859   // public because it is called by the internal callback handler,
860   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
861   // will most likely produce highly undesireable results!
862   bool callbackEvent( AudioDeviceID deviceId,
863                       const AudioBufferList *inBufferList,
864                       const AudioBufferList *outBufferList );
865
866   private:
867
868   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
869                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
870                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
871                         RtAudio::StreamOptions *options );
872   static const char* getErrorCode( OSStatus code );
873 };
874
875 #endif
876
877 #if defined(__UNIX_JACK__)
878
879 class RtApiJack: public RtApi
880 {
881 public:
882
883   RtApiJack();
884   ~RtApiJack();
885   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::UNIX_JACK; }
886   unsigned int getDeviceCount( void );
887   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
888   void closeStream( void );
889   void startStream( void );
890   void stopStream( void );
891   void abortStream( void );
892   long getStreamLatency( void );
893
894   // This function is intended for internal use only.  It must be
895   // public because it is called by the internal callback handler,
896   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
897   // will most likely produce highly undesireable results!
898   bool callbackEvent( unsigned long nframes );
899
900   private:
901
902   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
903                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
904                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
905                         RtAudio::StreamOptions *options );
906 };
907
908 #endif
909
910 #if defined(__WINDOWS_ASIO__)
911
912 class RtApiAsio: public RtApi
913 {
914 public:
915
916   RtApiAsio();
917   ~RtApiAsio();
918   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::WINDOWS_ASIO; }
919   unsigned int getDeviceCount( void );
920   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
921   void closeStream( void );
922   void startStream( void );
923   void stopStream( void );
924   void abortStream( void );
925   long getStreamLatency( void );
926
927   // This function is intended for internal use only.  It must be
928   // public because it is called by the internal callback handler,
929   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
930   // will most likely produce highly undesireable results!
931   bool callbackEvent( long bufferIndex );
932
933   private:
934
935   std::vector<RtAudio::DeviceInfo> devices_;
936   void saveDeviceInfo( void );
937   bool coInitialized_;
938   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
939                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
940                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
941                         RtAudio::StreamOptions *options );
942 };
943
944 #endif
945
946 #if defined(__WINDOWS_DS__)
947
948 class RtApiDs: public RtApi
949 {
950 public:
951
952   RtApiDs();
953   ~RtApiDs();
954   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::WINDOWS_DS; }
955   unsigned int getDeviceCount( void );
956   unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
957   unsigned int getDefaultInputDevice( void );
958   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
959   void closeStream( void );
960   void startStream( void );
961   void stopStream( void );
962   void abortStream( void );
963   long getStreamLatency( void );
964
965   // This function is intended for internal use only.  It must be
966   // public because it is called by the internal callback handler,
967   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
968   // will most likely produce highly undesireable results!
969   void callbackEvent( void );
970
971   private:
972
973   bool coInitialized_;
974   bool buffersRolling;
975   long duplexPrerollBytes;
976   std::vector<struct DsDevice> dsDevices;
977   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
978                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
979                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
980                         RtAudio::StreamOptions *options );
981 };
982
983 #endif
984
985 #if defined(__WINDOWS_WASAPI__)
986
987 struct IMMDeviceEnumerator;
988
989 class RtApiWasapi : public RtApi
990 {
991 public:
992   RtApiWasapi();
993   ~RtApiWasapi();
994
995   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::WINDOWS_WASAPI; }
996   unsigned int getDeviceCount( void );
997   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
998   unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
999   unsigned int getDefaultInputDevice( void );
1000   void closeStream( void );
1001   void startStream( void );
1002   void stopStream( void );
1003   void abortStream( void );
1004
1005 private:
1006   bool coInitialized_;
1007   IMMDeviceEnumerator* deviceEnumerator_;
1008
1009   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels,
1010                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1011                         RtAudioFormat format, unsigned int* bufferSize,
1012                         RtAudio::StreamOptions* options );
1013
1014   static DWORD WINAPI runWasapiThread( void* wasapiPtr );
1015   static DWORD WINAPI stopWasapiThread( void* wasapiPtr );
1016   static DWORD WINAPI abortWasapiThread( void* wasapiPtr );
1017   void wasapiThread();
1018 };
1019
1020 #endif
1021
1022 #if defined(__LINUX_ALSA__)
1023
1024 class RtApiAlsa: public RtApi
1025 {
1026 public:
1027
1028   RtApiAlsa();
1029   ~RtApiAlsa();
1030   RtAudio::Api getCurrentApi() { return RtAudio::LINUX_ALSA; }
1031   unsigned int getDeviceCount( void );
1032   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1033   void closeStream( void );
1034   void startStream( void );
1035   void stopStream( void );
1036   void abortStream( void );
1037
1038   // This function is intended for internal use only.  It must be
1039   // public because it is called by the internal callback handler,
1040   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
1041   // will most likely produce highly undesireable results!
1042   void callbackEvent( void );
1043
1044   private:
1045
1046   std::vector<RtAudio::DeviceInfo> devices_;
1047   void saveDeviceInfo( void );
1048   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
1049                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1050                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
1051                         RtAudio::StreamOptions *options );
1052 };
1053
1054 #endif
1055
1056 #if defined(__LINUX_PULSE__)
1057
1058 class RtApiPulse: public RtApi
1059 {
1060 public:
1061   ~RtApiPulse();
1062   RtAudio::Api getCurrentApi() { return RtAudio::LINUX_PULSE; }
1063   unsigned int getDeviceCount( void );
1064   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1065   void closeStream( void );
1066   void startStream( void );
1067   void stopStream( void );
1068   void abortStream( void );
1069
1070   // This function is intended for internal use only.  It must be
1071   // public because it is called by the internal callback handler,
1072   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
1073   // will most likely produce highly undesireable results!
1074   void callbackEvent( void );
1075
1076   private:
1077
1078   std::vector<RtAudio::DeviceInfo> devices_;
1079   void saveDeviceInfo( void );
1080   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels,
1081                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1082                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
1083                         RtAudio::StreamOptions *options );
1084 };
1085
1086 #endif
1087
1088 #if defined(__LINUX_OSS__)
1089
1090 class RtApiOss: public RtApi
1091 {
1092 public:
1093
1094   RtApiOss();
1095   ~RtApiOss();
1096   RtAudio::Api getCurrentApi() { return RtAudio::LINUX_OSS; }
1097   unsigned int getDeviceCount( void );
1098   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1099   void closeStream( void );
1100   void startStream( void );
1101   void stopStream( void );
1102   void abortStream( void );
1103
1104   // This function is intended for internal use only.  It must be
1105   // public because it is called by the internal callback handler,
1106   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
1107   // will most likely produce highly undesireable results!
1108   void callbackEvent( void );
1109
1110   private:
1111
1112   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
1113                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1114                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
1115                         RtAudio::StreamOptions *options );
1116 };
1117
1118 #endif
1119
1120 #if defined(__RTAUDIO_DUMMY__)
1121
1122 class RtApiDummy: public RtApi
1123 {
1124 public:
1125
1126   RtApiDummy() { errorText_ = "RtApiDummy: This class provides no functionality."; error( RtAudioError::WARNING ); }
1127   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::RTAUDIO_DUMMY; }
1128   unsigned int getDeviceCount( void ) { return 0; }
1129   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int /*device*/ ) { RtAudio::DeviceInfo info; return info; }
1130   void closeStream( void ) {}
1131   void startStream( void ) {}
1132   void stopStream( void ) {}
1133   void abortStream( void ) {}
1134
1135   private:
1136
1137   bool probeDeviceOpen( unsigned int /*device*/, StreamMode /*mode*/, unsigned int /*channels*/, 
1138                         unsigned int /*firstChannel*/, unsigned int /*sampleRate*/,
1139                         RtAudioFormat /*format*/, unsigned int * /*bufferSize*/,
1140                         RtAudio::StreamOptions * /*options*/ ) { return false; }
1141 };
1142
1143 #endif
1144
1145 #endif
1146
1147 // Indentation settings for Vim and Emacs
1148 //
1149 // Local Variables:
1150 // c-basic-offset: 2
1151 // indent-tabs-mode: nil
1152 // End:
1153 //
1154 // vim: et sts=2 sw=2