ASIO fix for crash for early callbacks (initiated from ASIOCreateBuffers), ASIO fix...
[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 "4.1.1"
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   //! Set the stream time to a time in seconds greater than or equal to 0.0.
542   /*!
543     If a stream is not open, an RtAudioError (type = INVALID_USE) will be thrown.
544   */
545   void setStreamTime( double time );
546
547   //! Returns the internal stream latency in sample frames.
548   /*!
549     The stream latency refers to delay in audio input and/or output
550     caused by internal buffering by the audio system and/or hardware.
551     For duplex streams, the returned value will represent the sum of
552     the input and output latencies.  If a stream is not open, an
553     RtAudioError (type = INVALID_USE) will be thrown.  If the API does not
554     report latency, the return value will be zero.
555   */
556   long getStreamLatency( void );
557
558  //! Returns actual sample rate in use by the stream.
559  /*!
560    On some systems, the sample rate used may be slightly different
561    than that specified in the stream parameters.  If a stream is not
562    open, an RtAudioError (type = INVALID_USE) will be thrown.
563  */
564   unsigned int getStreamSampleRate( void );
565
566   //! Specify whether warning messages should be printed to stderr.
567   void showWarnings( bool value = true ) throw();
568
569  protected:
570
571   void openRtApi( RtAudio::Api api );
572   RtApi *rtapi_;
573 };
574
575 // Operating system dependent thread functionality.
576 #if defined(__WINDOWS_DS__) || defined(__WINDOWS_ASIO__) || defined(__WINDOWS_WASAPI__)
577
578   #ifndef NOMINMAX
579     #define NOMINMAX
580   #endif
581   #include <windows.h>
582   #include <process.h>
583
584   typedef uintptr_t ThreadHandle;
585   typedef CRITICAL_SECTION StreamMutex;
586
587 #elif defined(__LINUX_ALSA__) || defined(__LINUX_PULSE__) || defined(__UNIX_JACK__) || defined(__LINUX_OSS__) || defined(__MACOSX_CORE__)
588   // Using pthread library for various flavors of unix.
589   #include <pthread.h>
590
591   typedef pthread_t ThreadHandle;
592   typedef pthread_mutex_t StreamMutex;
593
594 #else // Setup for "dummy" behavior
595
596   #define __RTAUDIO_DUMMY__
597   typedef int ThreadHandle;
598   typedef int StreamMutex;
599
600 #endif
601
602 // This global structure type is used to pass callback information
603 // between the private RtAudio stream structure and global callback
604 // handling functions.
605 struct CallbackInfo {
606   void *object;    // Used as a "this" pointer.
607   ThreadHandle thread;
608   void *callback;
609   void *userData;
610   void *errorCallback;
611   void *apiInfo;   // void pointer for API specific callback information
612   bool isRunning;
613   bool doRealtime;
614   int priority;
615
616   // Default constructor.
617   CallbackInfo()
618   :object(0), callback(0), userData(0), errorCallback(0), apiInfo(0), isRunning(false), doRealtime(false) {}
619 };
620
621 // **************************************************************** //
622 //
623 // RtApi class declaration.
624 //
625 // Subclasses of RtApi contain all API- and OS-specific code necessary
626 // to fully implement the RtAudio API.
627 //
628 // Note that RtApi is an abstract base class and cannot be
629 // explicitly instantiated.  The class RtAudio will create an
630 // instance of an RtApi subclass (RtApiOss, RtApiAlsa,
631 // RtApiJack, RtApiCore, RtApiDs, or RtApiAsio).
632 //
633 // **************************************************************** //
634
635 #pragma pack(push, 1)
636 class S24 {
637
638  protected:
639   unsigned char c3[3];
640
641  public:
642   S24() {}
643
644   S24& operator = ( const int& i ) {
645     c3[0] = (i & 0x000000ff);
646     c3[1] = (i & 0x0000ff00) >> 8;
647     c3[2] = (i & 0x00ff0000) >> 16;
648     return *this;
649   }
650
651   S24( const S24& v ) { *this = v; }
652   S24( const double& d ) { *this = (int) d; }
653   S24( const float& f ) { *this = (int) f; }
654   S24( const signed short& s ) { *this = (int) s; }
655   S24( const char& c ) { *this = (int) c; }
656
657   int asInt() {
658     int i = c3[0] | (c3[1] << 8) | (c3[2] << 16);
659     if (i & 0x800000) i |= ~0xffffff;
660     return i;
661   }
662 };
663 #pragma pack(pop)
664
665 #if defined( HAVE_GETTIMEOFDAY )
666   #include <sys/time.h>
667 #endif
668
669 #include <sstream>
670
671 class RtApi
672 {
673 public:
674
675   RtApi();
676   virtual ~RtApi();
677   virtual RtAudio::Api getCurrentApi( void ) = 0;
678   virtual unsigned int getDeviceCount( void ) = 0;
679   virtual RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device ) = 0;
680   virtual unsigned int getDefaultInputDevice( void );
681   virtual unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
682   void openStream( RtAudio::StreamParameters *outputParameters,
683                    RtAudio::StreamParameters *inputParameters,
684                    RtAudioFormat format, unsigned int sampleRate,
685                    unsigned int *bufferFrames, RtAudioCallback callback,
686                    void *userData, RtAudio::StreamOptions *options,
687                    RtAudioErrorCallback errorCallback );
688   virtual void closeStream( void );
689   virtual void startStream( void ) = 0;
690   virtual void stopStream( void ) = 0;
691   virtual void abortStream( void ) = 0;
692   long getStreamLatency( void );
693   unsigned int getStreamSampleRate( void );
694   virtual double getStreamTime( void );
695   virtual void setStreamTime( double time );
696   bool isStreamOpen( void ) const { return stream_.state != STREAM_CLOSED; }
697   bool isStreamRunning( void ) const { return stream_.state == STREAM_RUNNING; }
698   void showWarnings( bool value ) { showWarnings_ = value; }
699
700
701 protected:
702
703   static const unsigned int MAX_SAMPLE_RATES;
704   static const unsigned int SAMPLE_RATES[];
705
706   enum { FAILURE, SUCCESS };
707
708   enum StreamState {
709     STREAM_STOPPED,
710     STREAM_STOPPING,
711     STREAM_RUNNING,
712     STREAM_CLOSED = -50
713   };
714
715   enum StreamMode {
716     OUTPUT,
717     INPUT,
718     DUPLEX,
719     UNINITIALIZED = -75
720   };
721
722   // A protected structure used for buffer conversion.
723   struct ConvertInfo {
724     int channels;
725     int inJump, outJump;
726     RtAudioFormat inFormat, outFormat;
727     std::vector<int> inOffset;
728     std::vector<int> outOffset;
729   };
730
731   // A protected structure for audio streams.
732   struct RtApiStream {
733     unsigned int device[2];    // Playback and record, respectively.
734     void *apiHandle;           // void pointer for API specific stream handle information
735     StreamMode mode;           // OUTPUT, INPUT, or DUPLEX.
736     StreamState state;         // STOPPED, RUNNING, or CLOSED
737     char *userBuffer[2];       // Playback and record, respectively.
738     char *deviceBuffer;
739     bool doConvertBuffer[2];   // Playback and record, respectively.
740     bool userInterleaved;
741     bool deviceInterleaved[2]; // Playback and record, respectively.
742     bool doByteSwap[2];        // Playback and record, respectively.
743     unsigned int sampleRate;
744     unsigned int bufferSize;
745     unsigned int nBuffers;
746     unsigned int nUserChannels[2];    // Playback and record, respectively.
747     unsigned int nDeviceChannels[2];  // Playback and record channels, respectively.
748     unsigned int channelOffset[2];    // Playback and record, respectively.
749     unsigned long latency[2];         // Playback and record, respectively.
750     RtAudioFormat userFormat;
751     RtAudioFormat deviceFormat[2];    // Playback and record, respectively.
752     StreamMutex mutex;
753     CallbackInfo callbackInfo;
754     ConvertInfo convertInfo[2];
755     double streamTime;         // Number of elapsed seconds since the stream started.
756
757 #if defined(HAVE_GETTIMEOFDAY)
758     struct timeval lastTickTimestamp;
759 #endif
760
761     RtApiStream()
762       :apiHandle(0), deviceBuffer(0) { device[0] = 11111; device[1] = 11111; }
763   };
764
765   typedef S24 Int24;
766   typedef signed short Int16;
767   typedef signed int Int32;
768   typedef float Float32;
769   typedef double Float64;
770
771   std::ostringstream errorStream_;
772   std::string errorText_;
773   bool showWarnings_;
774   RtApiStream stream_;
775   bool firstErrorOccurred_;
776
777   /*!
778     Protected, api-specific method that attempts to open a device
779     with the given parameters.  This function MUST be implemented by
780     all subclasses.  If an error is encountered during the probe, a
781     "warning" message is reported and FAILURE is returned. A
782     successful probe is indicated by a return value of SUCCESS.
783   */
784   virtual bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
785                                 unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
786                                 RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
787                                 RtAudio::StreamOptions *options );
788
789   //! A protected function used to increment the stream time.
790   void tickStreamTime( void );
791
792   //! Protected common method to clear an RtApiStream structure.
793   void clearStreamInfo();
794
795   /*!
796     Protected common method that throws an RtAudioError (type =
797     INVALID_USE) if a stream is not open.
798   */
799   void verifyStream( void );
800
801   //! Protected common error method to allow global control over error handling.
802   void error( RtAudioError::Type type );
803
804   /*!
805     Protected method used to perform format, channel number, and/or interleaving
806     conversions between the user and device buffers.
807   */
808   void convertBuffer( char *outBuffer, char *inBuffer, ConvertInfo &info );
809
810   //! Protected common method used to perform byte-swapping on buffers.
811   void byteSwapBuffer( char *buffer, unsigned int samples, RtAudioFormat format );
812
813   //! Protected common method that returns the number of bytes for a given format.
814   unsigned int formatBytes( RtAudioFormat format );
815
816   //! Protected common method that sets up the parameters for buffer conversion.
817   void setConvertInfo( StreamMode mode, unsigned int firstChannel );
818 };
819
820 // **************************************************************** //
821 //
822 // Inline RtAudio definitions.
823 //
824 // **************************************************************** //
825
826 inline RtAudio::Api RtAudio :: getCurrentApi( void ) throw() { return rtapi_->getCurrentApi(); }
827 inline unsigned int RtAudio :: getDeviceCount( void ) throw() { return rtapi_->getDeviceCount(); }
828 inline RtAudio::DeviceInfo RtAudio :: getDeviceInfo( unsigned int device ) { return rtapi_->getDeviceInfo( device ); }
829 inline unsigned int RtAudio :: getDefaultInputDevice( void ) throw() { return rtapi_->getDefaultInputDevice(); }
830 inline unsigned int RtAudio :: getDefaultOutputDevice( void ) throw() { return rtapi_->getDefaultOutputDevice(); }
831 inline void RtAudio :: closeStream( void ) throw() { return rtapi_->closeStream(); }
832 inline void RtAudio :: startStream( void ) { return rtapi_->startStream(); }
833 inline void RtAudio :: stopStream( void )  { return rtapi_->stopStream(); }
834 inline void RtAudio :: abortStream( void ) { return rtapi_->abortStream(); }
835 inline bool RtAudio :: isStreamOpen( void ) const throw() { return rtapi_->isStreamOpen(); }
836 inline bool RtAudio :: isStreamRunning( void ) const throw() { return rtapi_->isStreamRunning(); }
837 inline long RtAudio :: getStreamLatency( void ) { return rtapi_->getStreamLatency(); }
838 inline unsigned int RtAudio :: getStreamSampleRate( void ) { return rtapi_->getStreamSampleRate(); }
839 inline double RtAudio :: getStreamTime( void ) { return rtapi_->getStreamTime(); }
840 inline void RtAudio :: setStreamTime( double time ) { return rtapi_->setStreamTime( time ); }
841 inline void RtAudio :: showWarnings( bool value ) throw() { rtapi_->showWarnings( value ); }
842
843 // RtApi Subclass prototypes.
844
845 #if defined(__MACOSX_CORE__)
846
847 #include <CoreAudio/AudioHardware.h>
848
849 class RtApiCore: public RtApi
850 {
851 public:
852
853   RtApiCore();
854   ~RtApiCore();
855   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::MACOSX_CORE; }
856   unsigned int getDeviceCount( void );
857   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
858   unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
859   unsigned int getDefaultInputDevice( void );
860   void closeStream( void );
861   void startStream( void );
862   void stopStream( void );
863   void abortStream( void );
864   long getStreamLatency( void );
865
866   // This function is intended for internal use only.  It must be
867   // public because it is called by the internal callback handler,
868   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
869   // will most likely produce highly undesireable results!
870   bool callbackEvent( AudioDeviceID deviceId,
871                       const AudioBufferList *inBufferList,
872                       const AudioBufferList *outBufferList );
873
874   private:
875
876   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
877                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
878                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
879                         RtAudio::StreamOptions *options );
880   static const char* getErrorCode( OSStatus code );
881 };
882
883 #endif
884
885 #if defined(__UNIX_JACK__)
886
887 class RtApiJack: public RtApi
888 {
889 public:
890
891   RtApiJack();
892   ~RtApiJack();
893   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::UNIX_JACK; }
894   unsigned int getDeviceCount( void );
895   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
896   void closeStream( void );
897   void startStream( void );
898   void stopStream( void );
899   void abortStream( void );
900   long getStreamLatency( void );
901
902   // This function is intended for internal use only.  It must be
903   // public because it is called by the internal callback handler,
904   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
905   // will most likely produce highly undesireable results!
906   bool callbackEvent( unsigned long nframes );
907
908   private:
909
910   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
911                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
912                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
913                         RtAudio::StreamOptions *options );
914 };
915
916 #endif
917
918 #if defined(__WINDOWS_ASIO__)
919
920 class RtApiAsio: public RtApi
921 {
922 public:
923
924   RtApiAsio();
925   ~RtApiAsio();
926   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::WINDOWS_ASIO; }
927   unsigned int getDeviceCount( void );
928   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
929   void closeStream( void );
930   void startStream( void );
931   void stopStream( void );
932   void abortStream( void );
933   long getStreamLatency( void );
934
935   // This function is intended for internal use only.  It must be
936   // public because it is called by the internal callback handler,
937   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
938   // will most likely produce highly undesireable results!
939   bool callbackEvent( long bufferIndex );
940
941   private:
942
943   std::vector<RtAudio::DeviceInfo> devices_;
944   void saveDeviceInfo( void );
945   bool coInitialized_;
946   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
947                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
948                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
949                         RtAudio::StreamOptions *options );
950 };
951
952 #endif
953
954 #if defined(__WINDOWS_DS__)
955
956 class RtApiDs: public RtApi
957 {
958 public:
959
960   RtApiDs();
961   ~RtApiDs();
962   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::WINDOWS_DS; }
963   unsigned int getDeviceCount( void );
964   unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
965   unsigned int getDefaultInputDevice( void );
966   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
967   void closeStream( void );
968   void startStream( void );
969   void stopStream( void );
970   void abortStream( void );
971   long getStreamLatency( void );
972
973   // This function is intended for internal use only.  It must be
974   // public because it is called by the internal callback handler,
975   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
976   // will most likely produce highly undesireable results!
977   void callbackEvent( void );
978
979   private:
980
981   bool coInitialized_;
982   bool buffersRolling;
983   long duplexPrerollBytes;
984   std::vector<struct DsDevice> dsDevices;
985   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
986                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
987                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
988                         RtAudio::StreamOptions *options );
989 };
990
991 #endif
992
993 #if defined(__WINDOWS_WASAPI__)
994
995 struct IMMDeviceEnumerator;
996
997 class RtApiWasapi : public RtApi
998 {
999 public:
1000   RtApiWasapi();
1001   ~RtApiWasapi();
1002
1003   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::WINDOWS_WASAPI; }
1004   unsigned int getDeviceCount( void );
1005   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1006   unsigned int getDefaultOutputDevice( void );
1007   unsigned int getDefaultInputDevice( void );
1008   void closeStream( void );
1009   void startStream( void );
1010   void stopStream( void );
1011   void abortStream( void );
1012
1013 private:
1014   bool coInitialized_;
1015   IMMDeviceEnumerator* deviceEnumerator_;
1016
1017   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels,
1018                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1019                         RtAudioFormat format, unsigned int* bufferSize,
1020                         RtAudio::StreamOptions* options );
1021
1022   static DWORD WINAPI runWasapiThread( void* wasapiPtr );
1023   static DWORD WINAPI stopWasapiThread( void* wasapiPtr );
1024   static DWORD WINAPI abortWasapiThread( void* wasapiPtr );
1025   void wasapiThread();
1026 };
1027
1028 #endif
1029
1030 #if defined(__LINUX_ALSA__)
1031
1032 class RtApiAlsa: public RtApi
1033 {
1034 public:
1035
1036   RtApiAlsa();
1037   ~RtApiAlsa();
1038   RtAudio::Api getCurrentApi() { return RtAudio::LINUX_ALSA; }
1039   unsigned int getDeviceCount( void );
1040   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1041   void closeStream( void );
1042   void startStream( void );
1043   void stopStream( void );
1044   void abortStream( void );
1045
1046   // This function is intended for internal use only.  It must be
1047   // public because it is called by the internal callback handler,
1048   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
1049   // will most likely produce highly undesireable results!
1050   void callbackEvent( void );
1051
1052   private:
1053
1054   std::vector<RtAudio::DeviceInfo> devices_;
1055   void saveDeviceInfo( void );
1056   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
1057                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1058                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
1059                         RtAudio::StreamOptions *options );
1060 };
1061
1062 #endif
1063
1064 #if defined(__LINUX_PULSE__)
1065
1066 class RtApiPulse: public RtApi
1067 {
1068 public:
1069   ~RtApiPulse();
1070   RtAudio::Api getCurrentApi() { return RtAudio::LINUX_PULSE; }
1071   unsigned int getDeviceCount( void );
1072   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1073   void closeStream( void );
1074   void startStream( void );
1075   void stopStream( void );
1076   void abortStream( void );
1077
1078   // This function is intended for internal use only.  It must be
1079   // public because it is called by the internal callback handler,
1080   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
1081   // will most likely produce highly undesireable results!
1082   void callbackEvent( void );
1083
1084   private:
1085
1086   std::vector<RtAudio::DeviceInfo> devices_;
1087   void saveDeviceInfo( void );
1088   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels,
1089                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1090                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
1091                         RtAudio::StreamOptions *options );
1092 };
1093
1094 #endif
1095
1096 #if defined(__LINUX_OSS__)
1097
1098 class RtApiOss: public RtApi
1099 {
1100 public:
1101
1102   RtApiOss();
1103   ~RtApiOss();
1104   RtAudio::Api getCurrentApi() { return RtAudio::LINUX_OSS; }
1105   unsigned int getDeviceCount( void );
1106   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int device );
1107   void closeStream( void );
1108   void startStream( void );
1109   void stopStream( void );
1110   void abortStream( void );
1111
1112   // This function is intended for internal use only.  It must be
1113   // public because it is called by the internal callback handler,
1114   // which is not a member of RtAudio.  External use of this function
1115   // will most likely produce highly undesireable results!
1116   void callbackEvent( void );
1117
1118   private:
1119
1120   bool probeDeviceOpen( unsigned int device, StreamMode mode, unsigned int channels, 
1121                         unsigned int firstChannel, unsigned int sampleRate,
1122                         RtAudioFormat format, unsigned int *bufferSize,
1123                         RtAudio::StreamOptions *options );
1124 };
1125
1126 #endif
1127
1128 #if defined(__RTAUDIO_DUMMY__)
1129
1130 class RtApiDummy: public RtApi
1131 {
1132 public:
1133
1134   RtApiDummy() { errorText_ = "RtApiDummy: This class provides no functionality."; error( RtAudioError::WARNING ); }
1135   RtAudio::Api getCurrentApi( void ) { return RtAudio::RTAUDIO_DUMMY; }
1136   unsigned int getDeviceCount( void ) { return 0; }
1137   RtAudio::DeviceInfo getDeviceInfo( unsigned int /*device*/ ) { RtAudio::DeviceInfo info; return info; }
1138   void closeStream( void ) {}
1139   void startStream( void ) {}
1140   void stopStream( void ) {}
1141   void abortStream( void ) {}
1142
1143   private:
1144
1145   bool probeDeviceOpen( unsigned int /*device*/, StreamMode /*mode*/, unsigned int /*channels*/, 
1146                         unsigned int /*firstChannel*/, unsigned int /*sampleRate*/,
1147                         RtAudioFormat /*format*/, unsigned int * /*bufferSize*/,
1148                         RtAudio::StreamOptions * /*options*/ ) { return false; }
1149 };
1150
1151 #endif
1152
1153 #endif
1154
1155 // Indentation settings for Vim and Emacs
1156 //
1157 // Local Variables:
1158 // c-basic-offset: 2
1159 // indent-tabs-mode: nil
1160 // End:
1161 //
1162 // vim: et sts=2 sw=2