handle sidechain input changes
[ardour.git] / libs / ardour / ardour / port_engine.h
1 /*
2     Copyright (C) 2013 Paul Davis
3
4     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5     it under the terms of the GNU General Public License as published by
6     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7     (at your option) any later version.
8
9     This program is distributed in the hope that it will be useful,
10     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12     GNU General Public License for more details.
13
14     You should have received a copy of the GNU General Public License
15     along with this program; if not, write to the Free Software
16     Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
17
18 */
19
20 #ifndef __libardour_port_engine_h__
21 #define __libardour_port_engine_h__
22
23 #include <vector>
24 #include <string>
25
26 #include <stdint.h>
27
28 #include "ardour/data_type.h"
29 #include "ardour/libardour_visibility.h"
30 #include "ardour/types.h"
31
32 namespace ARDOUR {
33
34 class PortManager;
35
36 /** PortEngine is an abstract base class that defines the functionality
37  * required by Ardour.
38  *
39  * A Port is basically an endpoint for a datastream (which can either be
40  * continuous, like audio, or event-based, like MIDI). Ports have buffers
41  * associated with them into which data can be written (if they are output
42  * ports) and from which data can be read (if they input ports). Ports can be
43  * connected together so that data written to an output port can be read from
44  * an input port. These connections can be 1:1, 1:N OR N:1.
45  *
46  * Ports may be associated with software only, or with hardware.  Hardware
47  * related ports are often referred to as physical, and correspond to some
48  * relevant physical entity on a hardware device, such as an audio jack or a
49  * MIDI connector. Physical ports may be potentially asked to monitor their
50  * inputs, though some implementations may not support this.
51  *
52  * Most physical ports will also be considered "terminal", which means that
53  * data delivered there or read from there will go to or comes from a system
54  * outside of the PortEngine implementation's control (e.g. the analog domain
55  * for audio, or external MIDI devices for MIDI). Non-physical ports can also
56  * be considered "terminal". For example, the output port of a software
57  * synthesizer is a terminal port, because the data contained in its buffer
58  * does not and cannot be considered to come from any other port - it is
59  * synthesized by its owner.
60  *
61  * Ports also have latency associated with them. Each port has a playback
62  * latency and a capture latency:
63  *
64  * <b>capture latency</b>: how long since the data read from the buffer of a
65  *                  port arrived at at a terminal port.  The data will have
66  *                  come from the "outside world" if the terminal port is also
67  *                  physical, or will have been synthesized by the entity that
68  *                  owns the terminal port.
69  *
70  * <b>playback latency</b>: how long until the data written to the buffer of
71  *                   port will reach a terminal port.
72  *
73  *
74  * For more detailed questions about the PortEngine API, consult the JACK API
75  * documentation, on which this entire object is based.
76  */
77
78 class LIBARDOUR_API PortEngine {
79   public:
80     PortEngine (PortManager& pm) : manager (pm) {}
81     virtual ~PortEngine() {}
82
83     /** Return a private, type-free pointer to any data
84      * that might be useful to a concrete implementation
85      */
86     virtual void* private_handle() const = 0;
87
88     /* We use void* here so that the API can be defined for any implementation.
89      *
90      * We could theoretically use a template (PortEngine<T>) and define
91      * PortHandle as T, but this complicates the desired inheritance
92      * pattern in which FooPortEngine handles things for the Foo API,
93      * rather than being a derivative of PortEngine<Foo>.
94     */
95
96     typedef void* PortHandle;
97
98     /** Return the name of this process as used by the port manager
99      * when naming ports.
100      */
101     virtual const std::string& my_name() const = 0;
102
103     /** Return true if the underlying mechanism/API is still available
104      * for us to utilize. return false if some or all of the AudioBackend
105      * API can no longer be effectively used.
106      */
107     virtual bool available() const = 0;
108
109     /** Return the maximum size of a port name
110      */
111     virtual uint32_t port_name_size() const = 0;
112
113     /** Returns zero if the port referred to by @param port was set to @param
114      * name. Return non-zero otherwise.
115      */
116     virtual int         set_port_name (PortHandle port, const std::string& name) = 0;
117     /** Return the name of the port referred to by @param port. If the port
118      * does not exist, return an empty string.
119      */
120     virtual std::string get_port_name (PortHandle) const = 0;
121
122     /** Return the port-property value and type for a given key.
123      * (eg query a human readable port name)
124      *
125      * The API follows jack_get_property():
126      *
127      * @param key The key of the property to retrieve
128      * @param value Set to the value of the property if found
129      * @param type The type of the property if set (
130      *             Type of data, either a MIME type or URI.
131      *             If type is empty, the data is assumed to be a UTF-8 encoded string.
132      *
133      * @return 0 on success, -1 if the @p subject has no @p key property.
134      *
135      * for available keys, see
136      * https://github.com/jackaudio/headers/blob/master/metadata.h
137      * https://github.com/drobilla/jackey/blob/master/jackey.h
138      */
139     virtual int get_port_property (PortHandle, const std::string& key, std::string& value, std::string& type) const { return -1; }
140
141     /** Return a reference to a port with the fullname @param name. Return
142      * an "empty" PortHandle (analogous to a null pointer) if no such port exists.
143      */
144     virtual PortHandle get_port_by_name (const std::string&) const = 0;
145
146     /** Find the set of ports whose names, types and flags match
147      * specified values, place the names of each port into @param ports,
148      * and return the count of the number found.
149      *
150      * To avoid selecting by name, pass an empty string for @param
151      * port_name_pattern.
152      *
153      * To avoid selecting by type, pass DataType::NIL as @param type.
154      *
155      * To avoid selecting by flags, pass PortFlags (0) as @param flags.
156      */
157     virtual int get_ports (const std::string& port_name_pattern, DataType type, PortFlags flags, std::vector<std::string>& ports) const = 0;
158
159     /** Return the Ardour data type handled by the port referred to by @param
160      * port. Returns DataType::NIL if the port does not exist.
161      */
162     virtual DataType port_data_type (PortHandle port) const = 0;
163
164     /** Create a new port whose fullname will be the conjuction of my_name(),
165      * ":" and @param shortname. The port will handle data specified by @param
166      * type and will have the flags given by @param flags. If successfull,
167      * return a reference to the port, otherwise return a null pointer.
168     */
169     virtual PortHandle register_port (const std::string& shortname, ARDOUR::DataType type, ARDOUR::PortFlags flags) = 0;
170
171     /* Destroy the port referred to by @param port, including all resources
172      * associated with it. This will also disconnect @param port from any ports it
173      * is connected to.
174      */
175     virtual void       unregister_port (PortHandle) = 0;
176
177     /* Connection management */
178
179     /** Ensure that data written to the port named by @param src will be
180      * readable from the port named by @param dst. Return zero on success,
181      * non-zero otherwise.
182     */
183     virtual int   connect (const std::string& src, const std::string& dst) = 0;
184
185     /** Remove any existing connection between the ports named by @param src and
186      * @param dst. Return zero on success, non-zero otherwise.
187      */
188     virtual int   disconnect (const std::string& src, const std::string& dst) = 0;
189
190
191     /** Ensure that data written to the port referenced by @param portwill be
192      * readable from the port named by @param dst. Return zero on success,
193      * non-zero otherwise.
194     */
195     virtual int   connect (PortHandle src, const std::string& dst) = 0;
196     /** Remove any existing connection between the port referenced by @param src and
197      * the port named @param dst. Return zero on success, non-zero otherwise.
198      */
199     virtual int   disconnect (PortHandle src, const std::string& dst) = 0;
200
201     /** Remove all connections between the port referred to by @param port and
202      * any other ports. Return zero on success, non-zero otherwise.
203      */
204     virtual int   disconnect_all (PortHandle port) = 0;
205
206     /** Return true if the port referred to by @param port has any connections
207      * to other ports. Return false otherwise.
208      */
209     virtual bool  connected (PortHandle port, bool process_callback_safe = true) = 0;
210     /** Return true if the port referred to by @param port is connected to
211      * the port named by @param name. Return false otherwise.
212      */
213     virtual bool  connected_to (PortHandle, const std::string& name, bool process_callback_safe = true) = 0;
214
215     /** Return true if the port referred to by @param port has any connections
216      * to ports marked with the PortFlag IsPhysical. Return false otherwise.
217      */
218     virtual bool  physically_connected (PortHandle port, bool process_callback_safe = true) = 0;
219
220     /** Place the names of all ports connected to the port named by @param
221      * ports into @param names, and return the number of connections.
222      */
223     virtual int   get_connections (PortHandle port, std::vector<std::string>& names, bool process_callback_safe = true) = 0;
224
225     /* MIDI */
226
227     /** Retrieve a MIDI event from the data at @param port_buffer. The event
228     number to be retrieved is given by @param event_index (a value of zero
229     indicates that the first event in the port_buffer should be retrieved).
230     *
231     * The data associated with the event will be copied into the buffer at
232     * @param buf and the number of bytes written will be stored in @param
233     * size. The timestamp of the event (which is always relative to the start
234     * of the current process cycle, in samples) will be stored in @param
235     * timestamp
236     */
237     virtual int      midi_event_get (pframes_t& timestamp, size_t& size, uint8_t** buf, void* port_buffer, uint32_t event_index) = 0;
238
239     /** Place a MIDI event consisting of @param size bytes copied from the data
240      * at @param buf into the port buffer referred to by @param
241      * port_buffer. The MIDI event will be marked with a time given by @param
242      * timestamp. Return zero on success, non-zero otherwise.
243      *
244      * Events  must be added monotonically to a port buffer. An attempt to
245      * add a non-monotonic event (e.g. out-of-order) will cause this method
246      * to return a failure status.
247      */
248     virtual int      midi_event_put (void* port_buffer, pframes_t timestamp, const uint8_t* buffer, size_t size) = 0;
249
250     /** Return the number of MIDI events in the data at @param port_buffer
251      */
252     virtual uint32_t get_midi_event_count (void* port_buffer) = 0;
253
254     /** Clear the buffer at @param port_buffer of all MIDI events.
255      *
256      * After a call to this method, an immediate, subsequent call to
257      * get_midi_event_count() with the same @param port_buffer argument must
258      * return zero.
259     */
260     virtual void     midi_clear (void* port_buffer) = 0;
261
262     /* Monitoring */
263
264     /** Return true if the implementation can offer input monitoring.
265      *
266      * Input monitoring involves the (selective) routing of incoming data
267      * to an outgoing data stream, without the data being passed to the CPU.
268      *
269      * Only certain audio hardware can provide this, and only certain audio
270      * APIs can offer it.
271      */
272     virtual bool  can_monitor_input() const = 0;
273     /** Increment or decrement the number of requests to monitor the input
274      * of the hardware channel represented by the port referred to by @param
275      * port.
276      *
277      * If the number of requests rises above zero, input monitoring will
278      * be enabled (if can_monitor_input() returns true for the implementation).
279      *
280      * If the number of requests falls to zero, input monitoring will be
281      * disabled (if can_monitor_input() returns true for the implementation)
282      */
283     virtual int   request_input_monitoring (PortHandle port, bool yn) = 0;
284     /* Force input monitoring of the hardware channel represented by the port
285      * referred to by @param port to be on or off, depending on the true/false
286      * status of @param yn. The request count is ignored when using this
287      * method, so if this is called with yn set to false, input monitoring will
288      * be disabled regardless of the number of requests to enable it.
289     */
290     virtual int   ensure_input_monitoring (PortHandle port, bool yn) = 0;
291     /** Return true if input monitoring is enabled for the hardware channel
292      * represented by the port referred to by @param port. Return false
293      * otherwise.
294      */
295     virtual bool  monitoring_input (PortHandle port) = 0;
296
297     /* Latency management
298      */
299
300     /** Set the latency range for the port referred to by @param port to @param
301      * r. The playback range will be set if @param for_playback is true,
302      * otherwise the capture range will be set.
303      */
304     virtual void          set_latency_range (PortHandle port, bool for_playback, LatencyRange r) = 0;
305     /** Return the latency range for the port referred to by @param port.
306      * The playback range will be returned if @param for_playback is true,
307      * otherwise the capture range will be returned.
308      */
309     virtual LatencyRange  get_latency_range (PortHandle port, bool for_playback) = 0;
310
311     /* Discovering physical ports */
312
313     /** Return true if the port referred to by @param port has the IsPhysical
314      * flag set. Return false otherwise.
315      */
316     virtual bool      port_is_physical (PortHandle port) const = 0;
317
318     /** Store into @param names the names of all ports with the IsOutput and
319      * IsPhysical flag set, that handle data of type @param type.
320      *
321      * This can be used to discover outputs associated with hardware devices.
322      */
323     virtual void      get_physical_outputs (DataType type, std::vector<std::string>& names) = 0;
324     /** Store into @param names the names of all ports with the IsInput and
325      * IsPhysical flags set, that handle data of type @param type.
326      *
327      * This can be used to discover inputs associated with hardware devices.
328      */
329     virtual void      get_physical_inputs (DataType type, std::vector<std::string>& names) = 0;
330     /** Return the total count (possibly mixed between different data types)
331         of the number of ports with the IsPhysical and IsOutput flags set.
332     */
333     virtual ChanCount n_physical_outputs () const = 0;
334     /** Return the total count (possibly mixed between different data types)
335         of the number of ports with the IsPhysical and IsInput flags set.
336     */
337     virtual ChanCount n_physical_inputs () const = 0;
338
339     /** Return the address of the memory area where data for the port can be
340      * written (if the port has the PortFlag IsOutput set) or read (if the port
341      * has the PortFlag IsInput set).
342      *
343      * The return value is untyped because buffers containing different data
344      * depending on the port type.
345      */
346     virtual void* get_buffer (PortHandle, pframes_t) = 0;
347
348     /* MIDI ports (the ones in libmidi++) need this to be able to correctly
349      * schedule MIDI events within their buffers. It is a bit odd that we
350      * expose this here, because it is also exposed by AudioBackend, but they
351      * only have access to a PortEngine object, not an AudioBackend.
352      *
353      * Return the time according to the sample clock in use when the current
354      * buffer process cycle began.
355      *
356      * XXX to be removed after some more design cleanup.
357      */
358     virtual framepos_t sample_time_at_cycle_start () = 0;
359
360   protected:
361     PortManager& manager;
362 };
363
364 }
365
366 #endif /* __libardour_port_engine_h__ */