/*      $NetBSD: midiplay.c,v 1.34 2021/11/27 22:16:41 rillig Exp $     */

/*
* Copyright (c) 1998, 2002 The NetBSD Foundation, Inc.
* All rights reserved.
*
* This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
* by Lennart Augustsson ([email protected]).
*
* Redistribution and use in source and binary forms, with or without
* modification, are permitted provided that the following conditions
* are met:
* 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
* 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
*    documentation and/or other materials provided with the distribution.
*
* THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
* ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
* TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
* PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
* BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
* CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
* SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
* INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
* CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
* ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
* POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
*/
#include <sys/cdefs.h>

#ifndef lint
__RCSID("$NetBSD: midiplay.c,v 1.34 2021/11/27 22:16:41 rillig Exp $");
#endif


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <err.h>
#include <errno.h>
#include <limits.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/midiio.h>

#define DEVMUSIC "/dev/music"

struct track {
       struct track *indirect; /* for fast swaps in heap code */
       u_char *start, *end;
       u_long delta;
       u_char status;
};

#define MIDI_META 0xff

#define META_SEQNO      0x00
#define META_TEXT       0x01
#define META_COPYRIGHT  0x02
#define META_TRACK      0x03
#define META_INSTRUMENT 0x04
#define META_LYRIC      0x05
#define META_MARKER     0x06
#define META_CUE        0x07
#define META_CHPREFIX   0x20
#define META_EOT        0x2f
#define META_SET_TEMPO  0x51
#define META_KEY        0x59
#define META_SMPTE      0x54
#define META_TIMESIGN   0x58

static const char *metanames[] = {
       "", "Text", "Copyright", "Track", "Instrument",
       "Lyric", "Marker", "Cue",
};

static int midi_lengths[] = { 2, 2, 2, 2, 1, 1, 2, 0 };
/* Number of bytes in a MIDI command */
#define MIDI_LENGTH(d) (midi_lengths[((d) >> 4) & 7])

#define SEQ_MK_SYSEX0(_dev,...) \
SEQ_MK_EVENT(sysex, 0x94, .device=(_dev), .buffer={__VA_ARGS__})


static void usage(void);
static void send_event(seq_event_t *);
static void dometa(u_int, u_char *, u_int);
#if 0
static void midireset(void);
#endif
static void send_sysex(u_char *, u_int);
static u_long getvar(struct track *);
static u_long getlen(struct track *);
static void playfile(FILE *, const char *);
static void playdata(u_char *, u_int, const char *);

static void Heapify(struct track *, int, int);
static void BuildHeap(struct track *, int);
static int ShrinkHeap(struct track *, int);

/*
* This sample plays at an apparent tempo of 120 bpm when the BASETEMPO is 150
* bpm, because the quavers are 5 divisions (4 on 1 off) rather than 4 total.
*/
#define P(c) 1, 0x90, c, 0x7f, 4, 0x80, c, 0
#define PL(c) 1, 0x90, c, 0x7f, 8, 0x80, c, 0
#define C 0x3c
#define D 0x3e
#define E 0x40
#define F 0x41

static u_char sample[] = {
       'M', 'T', 'h', 'd',  0, 0, 0, 6,  0, 1,  0, 1,  0, 8,
       'M', 'T', 'r', 'k',  0, 0, 0, 4+13*8,
       P(C), P(C), P(C), P(E), P(D), P(D), P(D),
       P(F), P(E), P(E), P(D), P(D), PL(C),
       0, 0xff, 0x2f, 0
};
#undef P
#undef PL
#undef C
#undef D
#undef E
#undef F

static u_char silence_sample[] = {
       'M', 'T', 'h', 'd',  0, 0, 0, 6,  0, 1,  0, 1,  0, 8,
       'M', 'T', 'r', 'k',  0, 0, 0, 8,
       0, 0xb0, 0x78, 0x00,
       0, 0xff, 0x2f, 0
};

#define MARK_HEADER "MThd"
#define MARK_TRACK "MTrk"
#define MARK_LEN 4

#define RMID_SIG "RIFF"
#define RMID_MIDI_ID "RMID"
#define RMID_DATA_ID "data"

#define SIZE_LEN 4
#define HEADER_LEN 6

#define GET8(p) ((p)[0])
#define GET16(p) (((p)[0] << 8) | (p)[1])
#define GET24(p) (((p)[0] << 16) | ((p)[1] << 8) | (p)[2])
#define GET32(p) (((p)[0] << 24) | ((p)[1] << 16) | ((p)[2] << 8) | (p)[3])
#define GET32_LE(p) (((p)[3] << 24) | ((p)[2] << 16) | ((p)[1] << 8) | (p)[0])

static void __attribute__((__noreturn__))
usage(void)
{
       fprintf(stderr, "usage: %s [-lmqsvx] [-d devno] [-f file] "
               "[-p pgm] [-t tempo] [file ...]\n",
               getprogname());
       exit(1);
}

static int showmeta = 0;
static int verbose = 0;
#define BASETEMPO 400000                /* us/beat(=24 clks or qn) (150 bpm) */
static u_int tempo_set = 0;
static u_int tempo_abs = 0;
static u_int ttempo = 100;
static int unit = 0;
static int play = 1;
static int fd = -1;
static int sameprogram = 0;
static int insysex = 0;
static int svsysex = 0; /* number of sysex bytes saved internally */

static void
send_event(seq_event_t *ev)
{
       /*
       printf("%02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x\n",
              ev->arr[0], ev->arr[1], ev->arr[2], ev->arr[3],
              ev->arr[4], ev->arr[5], ev->arr[6], ev->arr[7]);
       */
       if (play)
               write(fd, ev, sizeof *ev);
}

static u_long
getvar(struct track *tp)
{
       u_long r, c;

       r = 0;
       do {
               c = *tp->start++;
               r = (r << 7) | (c & 0x7f);
       } while ((c & 0x80) && tp->start < tp->end);
       return r;
}

static u_long
getlen(struct track *tp)
{
       u_long len;
       len = getvar(tp);
       if (tp->start + len > tp->end)
               errx(1, "bogus item length exceeds remaining track size");
       return len;
}

static void
dometa(u_int meta, u_char *p, u_int len)
{
       static char const * const keys[] = {
               "Cb", "Gb", "Db", "Ab", "Eb", "Bb", "F",
               "C",
               "G", "D", "A", "E", "B", "F#", "C#",
               "G#", "D#", "A#" /* for minors */
       };
       seq_event_t ev;
       uint32_t usperbeat;

       switch (meta) {
       case META_TEXT:
       case META_COPYRIGHT:
       case META_TRACK:
       case META_INSTRUMENT:
       case META_LYRIC:
       case META_MARKER:
       case META_CUE:
               if (showmeta) {
                       printf("%s: ", metanames[meta]);
                       fwrite(p, len, 1, stdout);
                       printf("\n");
               }
               break;
       case META_SET_TEMPO:
               usperbeat = GET24(p);
               ev = SEQ_MK_TIMING(TEMPO,
                   .bpm=(60000000. / usperbeat) * (ttempo / 100.) + 0.5);
               if (showmeta)
                       printf("Tempo: %u us/'beat'(24 midiclks)"
                              " at %u%%; adjusted bpm = %u\n",
                              usperbeat, ttempo, ev.t_TEMPO.bpm);
               if (tempo_abs)
                       warnx("tempo event ignored"
                             " in absolute-timed MIDI file");
               else {
                       send_event(&ev);
                       if (!tempo_set) {
                               tempo_set = 1;
                               send_event(&SEQ_MK_TIMING(START));
                       }
               }
               break;
       case META_TIMESIGN:
               ev = SEQ_MK_TIMING(TIMESIG,
                   .numerator=p[0],      .lg2denom=p[1],
                   .clks_per_click=p[2], .dsq_per_24clks=p[3]);
               if (showmeta) {
                       printf("Time signature: %d/%d."
                              " Click every %d midiclk%s"
                              " (24 midiclks = %d 32nd note%s)\n",
                              ev.t_TIMESIG.numerator,
                              1 << ev.t_TIMESIG.lg2denom,
                              ev.t_TIMESIG.clks_per_click,
                              1 == ev.t_TIMESIG.clks_per_click ? "" : "s",
                              ev.t_TIMESIG.dsq_per_24clks,
                              1 == ev.t_TIMESIG.dsq_per_24clks ? "" : "s");
               }
               /* send_event(&ev); not implemented in sequencer */
               break;
       case META_KEY:
               if (showmeta)
                       printf("Key: %s %s\n",
                              keys[((char)p[0]) + p[1] ? 10 : 7],
                              p[1] ? "minor" : "major");
               break;
       default:
               break;
       }
}

#if 0
static void
midireset(void)
{
       /* General MIDI reset sequence */
       send_event(&SEQ_MK_SYSEX0(unit, 0x7e, 0x7f, 0x09, 0x01, 0xf7, 0xff));
}
#endif

#define SYSEX_CHUNK 6
static void
send_sysex(u_char *p, u_int l)
{
       seq_event_t event;
       static u_char bf[6];

       if (0 == l) {
               warnx("zero-length system-exclusive event");
               return;
       }

       /*
        * This block is needed only to handle the possibility that a sysex
        * message is broken into multiple events in a MIDI file that do not
        * have length six; the /dev/music sequencer assumes a sysex message is
        * finished with the first SYSEX event carrying fewer than six bytes,
        * even if the last is not MIDI_SYSEX_END. So, we need to be careful
        * not to send a short sysex event until we have seen the end byte.
        * Instead, save some straggling bytes in bf, and send when we have a
        * full six (or an end byte). Note bf/saved/insysex should be per-
        * device, if we supported output to more than one device at a time.
        */
       if (svsysex > 0) {
               if (l > sizeof bf - svsysex) {
                       memcpy(bf + svsysex, p, sizeof bf - svsysex);
                       l -= sizeof bf - svsysex;
                       p += sizeof bf - svsysex;
                       send_event(&SEQ_MK_SYSEX0(unit,
                           bf[0], bf[1], bf[2], bf[3], bf[4], bf[5]));
                       svsysex = 0;
               } else {
                       memcpy(bf + svsysex, p, l);
                       svsysex += l;
                       p += l;
                       if (MIDI_SYSEX_END == bf[svsysex-1]) {
                               event = SEQ_MK_SYSEX(unit);
                               memcpy(event.sysex.buffer, bf, svsysex);
                               send_event(&event);
                               svsysex = insysex = 0;
                       } else
                               insysex = 1;
                       return;
               }
       }

       /*
        * l > 0. May as well test now whether we will be left 'insysex'
        * after processing this event.
        */
       insysex = (MIDI_SYSEX_END != p[l-1]);

       /*
        * If not for multi-event sysexes and chunk-size weirdness, this
        * function could pretty much start here. :)
        */
       while (l >= SYSEX_CHUNK) {
               send_event(&SEQ_MK_SYSEX0(unit, p[0], p[1], p[2], p[3], p[4], p[5]));
               p += SYSEX_CHUNK;
               l -= SYSEX_CHUNK;
       }
       if (l > 0) {
               if (insysex) {
                       memcpy(bf, p, l);
                       svsysex = l;
               } else { /* a <6 byte chunk is ok if it's REALLY the end */
                       event = SEQ_MK_SYSEX(unit);
                       memcpy(event.sysex.buffer, p, l);
                       send_event(&event);
               }
       }
}

static void
playfile(FILE *f, const char *name)
{
       u_char *buf, *nbuf;
       u_int tot, n, size, nread;

       /*
        * We need to read the whole file into memory for easy processing.
        * Using mmap() would be nice, but some file systems do not support
        * it, nor does reading from e.g. a pipe.  The latter also precludes
        * finding out the file size without reading it.
        */
       size = 1000;
       buf = malloc(size);
       if (buf == 0)
               errx(1, "malloc() failed");
       nread = size;
       tot = 0;
       for (;;) {
               n = fread(buf + tot, 1, nread, f);
               tot += n;
               if (n < nread)
                       break;
               /* There must be more to read. */
               nread = size;
               nbuf = realloc(buf, size * 2);
               if (nbuf == NULL)
                       errx(1, "realloc() failed");
               buf = nbuf;
               size *= 2;
       }
       playdata(buf, tot, name);
       free(buf);
}

static void
playdata(u_char *buf, u_int tot, const char *name)
{
       int format, ntrks, divfmt, ticks, t;
       u_int len, mlen, status, chan;
       u_char *p, *end, byte, meta, *msg;
       struct synth_info info;
       struct track *tracks;
       struct track *tp;

       /* verify that the requested midi unit exists */
       info.device = unit;
       if (play && ioctl(fd, SEQUENCER_INFO, &info) < 0)
               err(1, "ioctl(SEQUENCER_INFO) failed");

       end = buf + tot;
       if (verbose) {
               printf("Playing %s (%d bytes)", name, tot);
               if (play)
                       printf(" on %s (unit %d)...", info.name, info.device);
               puts("\n");
       }

       if (tot < MARK_LEN + 4) {
               warnx("Not a MIDI file, too short");
               return;
       }

       if (memcmp(buf, RMID_SIG, MARK_LEN) == 0) {
               u_char *eod;
               /* Detected a RMID file, let's just check if it's
                * a MIDI file */
               if ((u_int)GET32_LE(buf + MARK_LEN) != tot - 8) {
                       warnx("Not a RMID file, bad header");
                       return;
               }

               buf += MARK_LEN + 4;
               if (memcmp(buf, RMID_MIDI_ID, MARK_LEN) != 0) {
                       warnx("Not a RMID file, bad ID");
                       return;
               }

               /* Now look for the 'data' chunk, which contains
                * MIDI data */
               buf += MARK_LEN;

               /* Test against end-8 since we must have at least 8 bytes
                * left to read */
               while(buf < end-8 && memcmp(buf, RMID_DATA_ID, MARK_LEN))
                       buf += GET32_LE(buf+4) + 8; /* MARK_LEN + 4 */

               if (buf >= end-8) {
                       warnx("Not a valid RMID file, no data chunk");
                       return;
               }

               buf += MARK_LEN; /* "data" */
               eod = buf + 4 + GET32_LE(buf);
               if (eod >= end) {
                       warnx("Not a valid RMID file, bad data chunk size");
                       return;
               }

               end = eod;
               buf += 4;
       }

       if (memcmp(buf, MARK_HEADER, MARK_LEN) != 0) {
               warnx("Not a MIDI file, missing header");
               return;
       }

       if (GET32(buf + MARK_LEN) != HEADER_LEN) {
               warnx("Not a MIDI file, bad header");
               return;
       }
       format = GET16(buf + MARK_LEN + SIZE_LEN);
       ntrks = GET16(buf + MARK_LEN + SIZE_LEN + 2);
       divfmt = GET8(buf + MARK_LEN + SIZE_LEN + 4);
       ticks = GET8(buf + MARK_LEN + SIZE_LEN + 5);
       p = buf + MARK_LEN + SIZE_LEN + HEADER_LEN;
       /*
        * Set the timebase (or timebase and tempo, for absolute-timed files).
        * PORTABILITY: some sequencers actually check the timebase against
        * available timing sources and may adjust it accordingly (storing a
        * new value in the ioctl arg) which would require us to compensate
        * somehow. That possibility is ignored for now, as NetBSD's sequencer
        * currently synthesizes all timebases, for better or worse, from the
        * system clock.
        *
        * For a non-absolute file, if timebase is set to the file's divisions
        * value, and tempo set in the obvious way, then the timing deltas in
        * the MTrks require no scaling. A downside to this approach is that
        * the sequencer API wants tempo in (integer) beats per minute, which
        * limits how finely tempo can be specified. That might be got around
        * in some cases by frobbing tempo and timebase more obscurely, but this
        * player is meant to be simple and clear.
        */
       if (!play)
               /* do nothing */;
       else if ((divfmt & 0x80) == 0) {
               ticks |= divfmt << 8;
               if (ioctl(fd, SEQUENCER_TMR_TIMEBASE, &(int){ticks}) < 0)
                       err(1, "SEQUENCER_TMR_TIMEBASE");
       } else {
               tempo_abs = tempo_set = 1;
               divfmt = -(int8_t)divfmt;
               /*
                * divfmt is frames per second; multiplying by 60 to set tempo
                * in frames per minute could exceed sequencer's (arbitrary)
                * tempo limits, so factor 60 as 12*5, set tempo in frames per
                * 12 seconds, and account for the 5 in timebase.
                */
               send_event(&SEQ_MK_TIMING(TEMPO,
                   .bpm=(12*divfmt) * (ttempo/100.) + 0.5));
               if (ioctl(fd, SEQUENCER_TMR_TIMEBASE, &(int){5*ticks}) < 0)
                       err(1, "SEQUENCER_TMR_TIMEBASE");
       }
       if (verbose > 1)
               printf(tempo_abs ?
                      "format=%d ntrks=%d abs fps=%u subdivs=%u\n" :
                      "format=%d ntrks=%d divisions=%u\n",
                      format, ntrks, tempo_abs ? divfmt : ticks, ticks);
       if (format != 0 && format != 1) {
               warnx("Cannot play MIDI file of type %d", format);
               return;
       }
       if (ntrks == 0)
               return;
       tracks = malloc(ntrks * sizeof(struct track));
       if (tracks == NULL)
               errx(1, "malloc() tracks failed");
       for (t = 0; t < ntrks;) {
               if (p >= end - MARK_LEN - SIZE_LEN) {
                       warnx("Cannot find track %d", t);
                       goto ret;
               }
               len = GET32(p + MARK_LEN);
               if (len > 1000000) { /* a safe guard */
                       warnx("Crazy track length");
                       goto ret;
               }
               if (memcmp(p, MARK_TRACK, MARK_LEN) == 0) {
                       tracks[t].start = p + MARK_LEN + SIZE_LEN;
                       tracks[t].end = tracks[t].start + len;
                       tracks[t].delta = getvar(&tracks[t]);
                       tracks[t].indirect = &tracks[t]; /* -> self for now */
                       t++;
               }
               p += MARK_LEN + SIZE_LEN + len;
       }

       /*
        * Force every channel to the same patch if requested by the user.
        */
       if (sameprogram) {
               for(t = 0; t < 16; t++) {
                       send_event(&SEQ_MK_CHN(PGM_CHANGE, .device=unit,
                           .channel=t, .program=sameprogram-1));
               }
       }
       /*
        * Play MIDI events by selecting the track with the lowest
        * delta.  Execute the event, update the delta and repeat.
        *
        * The ticks variable is the number of ticks that make up a beat
        * (beat: 24 MIDI clocks always, a quarter note by usual convention)
        * and is used as a reference value for the delays between
        * the MIDI events.
        */
       BuildHeap(tracks, ntrks); /* tracks[0].indirect is always next */
       for (;;) {
               tp = tracks[0].indirect;
               if ((verbose > 2 && tp->delta > 0)  ||  verbose > 3) {
                       printf("DELAY %4ld TRACK %2td%s",
                              tp->delta, tp - tracks, verbose>3?" ":"\n");
                       fflush(stdout);
               }
               if (tp->delta > 0) {
                       if (!tempo_set) {
                               if (verbose || showmeta)
                                       printf("No initial tempo;"
                                              " defaulting:\n");
                               dometa(META_SET_TEMPO, (u_char[]){
                                   BASETEMPO >> 16,
                                   (BASETEMPO >> 8) & 0xff,
                                   BASETEMPO & 0xff},
                                   3);
                       }
                       send_event(&SEQ_MK_TIMING(WAIT_REL,
                           .divisions=tp->delta));
               }
               byte = *tp->start++;
               if (byte == MIDI_META) {
                       meta = *tp->start++;
                       mlen = getlen(tp);
                       if (verbose > 3)
                               printf("META %02x (%d)\n", meta, mlen);
                       dometa(meta, tp->start, mlen);
                       tp->start += mlen;
               } else {
                       if (MIDI_IS_STATUS(byte))
                               tp->status = byte;
                       else
                               tp->start--;
                       mlen = MIDI_LENGTH(tp->status);
                       msg = tp->start;
                       if (verbose > 3) {
                           if (mlen == 1)
                               printf("MIDI %02x (%d) %02x\n",
                                      tp->status, mlen, msg[0]);
                           else
                               printf("MIDI %02x (%d) %02x %02x\n",
                                      tp->status, mlen, msg[0], msg[1]);
                       }
                       if (insysex && tp->status != MIDI_SYSEX_END) {
                               warnx("incomplete system exclusive message"
                                     " aborted");
                               svsysex = insysex = 0;
                       }
                       status = MIDI_GET_STATUS(tp->status);
                       chan = MIDI_GET_CHAN(tp->status);
                       switch (status) {
                       case MIDI_NOTEOFF:
                               send_event(&SEQ_MK_CHN(NOTEOFF, .device=unit,
                               .channel=chan, .key=msg[0], .velocity=msg[1]));
                               break;
                       case MIDI_NOTEON:
                               send_event(&SEQ_MK_CHN(NOTEON, .device=unit,
                               .channel=chan, .key=msg[0], .velocity=msg[1]));
                               break;
                       case MIDI_KEY_PRESSURE:
                               send_event(&SEQ_MK_CHN(KEY_PRESSURE,
                               .device=unit, .channel=chan,
                               .key=msg[0], .pressure=msg[1]));
                               break;
                       case MIDI_CTL_CHANGE:
                               send_event(&SEQ_MK_CHN(CTL_CHANGE,
                               .device=unit, .channel=chan,
                               .controller=msg[0], .value=msg[1]));
                               break;
                       case MIDI_PGM_CHANGE:
                               if (!sameprogram)
                                       send_event(&SEQ_MK_CHN(PGM_CHANGE,
                                       .device=unit, .channel=chan,
                                       .program=msg[0]));
                               break;
                       case MIDI_CHN_PRESSURE:
                               send_event(&SEQ_MK_CHN(CHN_PRESSURE,
                               .device=unit, .channel=chan, .pressure=msg[0]));
                               break;
                       case MIDI_PITCH_BEND:
                               send_event(&SEQ_MK_CHN(PITCH_BEND,
                               .device=unit, .channel=chan,
                               .value=(msg[0] & 0x7f) | ((msg[1] & 0x7f)<<7)));
                               break;
                       case MIDI_SYSTEM_PREFIX:
                               mlen = getlen(tp);
                               if (tp->status == MIDI_SYSEX_START) {
                                       send_sysex(tp->start, mlen);
                                       break;
                               } else if (tp->status == MIDI_SYSEX_END) {
                               /* SMF uses SYSEX_END as CONTINUATION/ESCAPE */
                                       if (insysex) { /* CONTINUATION */
                                               send_sysex(tp->start, mlen);
                                       } else { /* ESCAPE */
                                               for (; mlen > 0 ; -- mlen) {
                                                       send_event(
                                                           &SEQ_MK_EVENT(putc,
                                                           SEQOLD_MIDIPUTC,
                                                           .device=unit,
                                                           .byte=*(tp->start++)
                                                          ));
                                               }
                                       }
                                       break;
                               }
                               /* Sorry, can't do this yet */
                               /* FALLTHROUGH */
                       default:
                               if (verbose)
                                       printf("MIDI event 0x%02x ignored\n",
                                              tp->status);
                       }
                       tp->start += mlen;
               }
               if (tp->start >= tp->end) {
                       ntrks = ShrinkHeap(tracks, ntrks); /* track gone */
                       if (0 == ntrks)
                               break;
               } else
                       tp->delta = getvar(tp);
               Heapify(tracks, ntrks, 0);
       }
       if (play && ioctl(fd, SEQUENCER_SYNC, 0) < 0)
               err(1, "SEQUENCER_SYNC");

ret:
       free(tracks);
}

static int
parse_unit(const char *sunit)
{
       const char *osunit = sunit;
       long n;
       char *ep;

       if (strncmp(sunit, "midi", strlen("midi")) == 0)
               sunit += strlen("midi");

       errno = 0;
       n = strtol(sunit, &ep, 10);
       if (n < 0 || n > INT_MAX || *ep != '\0' ||
           (errno == ERANGE &&
           (n == LONG_MAX || n == LONG_MIN)))
               errx(1, "bad midi unit -- %s", osunit);

       return (int)n;
}

int
main(int argc, char **argv)
{
       int ch;
       int listdevs = 0;
       int example = 0;
       int silence = 0;
       int nmidi;
       const char *file = DEVMUSIC;
       const char *sunit;
       struct synth_info info;
       FILE *f;

       if ((sunit = getenv("MIDIUNIT")))
               unit = parse_unit(sunit);

       while ((ch = getopt(argc, argv, "?d:f:lmp:qst:vx")) != -1) {
               switch(ch) {
               case 'd':
                       unit = parse_unit(optarg);
                       break;
               case 'f':
                       file = optarg;
                       break;
               case 'l':
                       listdevs++;
                       break;
               case 'm':
                       showmeta++;
                       break;
               case 'p':
                       sameprogram = atoi(optarg);
                       break;
               case 'q':
                       play = 0;
                       break;
               case 's':
                       silence++;
                       break;
               case 't':
                       ttempo = atoi(optarg);
                       break;
               case 'v':
                       verbose++;
                       break;
               case 'x':
                       example++;
                       break;
               case '?':
               default:
                       usage();
               }
       }
       argc -= optind;
       argv += optind;

       if (!play)
               goto output;

       fd = open(file, O_WRONLY);
       if (fd < 0)
               err(1, "%s", file);
       if (ioctl(fd, SEQUENCER_NRMIDIS, &nmidi) < 0)
               err(1, "ioctl(SEQUENCER_NRMIDIS) failed, ");
       if (nmidi == 0)
               errx(1, "Sorry, no MIDI devices available");
       if (listdevs) {
               for (info.device = 0; info.device < nmidi; info.device++) {
                       if (ioctl(fd, SEQUENCER_INFO, &info) < 0)
                               err(1, "ioctl(SEQUENCER_INFO) failed, ");
                       printf("%d: %s\n", info.device, info.name);
               }
               exit(0);
       }

output:
       if (example)
               while (example--)
                       playdata(sample, sizeof sample, "<Gubben Noa>");
       else if (silence)
               while (silence--)
                       playdata(silence_sample, sizeof silence_sample,
                                "<Silence>");
       else if (argc == 0)
               playfile(stdin, "<stdin>");
       else
               while (argc--) {
                       f = fopen(*argv, "r");
                       if (f == NULL)
                               err(1, "%s", *argv);
                       else {
                               playfile(f, *argv);
                               fclose(f);
                       }
                       argv++;
               }

       exit(0);
}

/*
* relative-time priority queue (min-heap). Properties:
* 1. The delta time at a node is relative to the node's parent's time.
* 2. When an event is dequeued from a track, the delta time of the new head
*    event is relative to the time of the event just dequeued.
* Therefore:
* 3. After dequeueing the head event from the track at heap root, the next
*    event's time is directly comparable to the root's children.
* These properties allow the heap to be maintained with delta times throughout.
* Insert is also implementable, but not needed: all the tracks are present
* at first; they just go away as they end.
*/

#define PARENT(i) ((i - 1) >> 1)
#define LEFT(i)   ((i << 1) + 1)
#define RIGHT(i)  ((i + 1) << 1)
#define DTIME(i)  (t[i].indirect->delta)
#define SWAP(i, j) do { \
   struct track *_t = t[i].indirect; \
   t[i].indirect = t[j].indirect; \
   t[j].indirect = _t; \
} while (0)

static void
Heapify(struct track *t, int ntrks, int node)
{
       int lc, rc, mn;

       lc = LEFT(node);
       rc = RIGHT(node);

       if (rc >= ntrks) {                      /* no right child */
               if (lc >= ntrks)                /* node is a leaf */
                       return;
               if (DTIME(node) > DTIME(lc))
                       SWAP(node, lc);
               DTIME(lc) -= DTIME(node);
               return;                         /* no rc ==> lc is a leaf */
       }

       mn = lc;
       if (DTIME(lc) > DTIME(rc))
               mn = rc;
       if (DTIME(node) <= DTIME(mn)) {
               DTIME(rc) -= DTIME(node);
               DTIME(lc) -= DTIME(node);
               return;
       }

       SWAP(node, mn);
       DTIME(rc) -= DTIME(node);
       DTIME(lc) -= DTIME(node);
       Heapify(t, ntrks, mn); /* gcc groks tail recursion */
}

static void
BuildHeap(struct track *t, int ntrks)
{
       int node;

       for (node = PARENT(ntrks - 1); node --> 0;)
               Heapify(t, ntrks, node);
}

/*
* Make the heap 1 item smaller by discarding the track at the root. Move the
* rightmost bottom-level leaf to the root and decrement ntrks. It remains to
* run Heapify, which the caller is expected to do. Returns the new ntrks.
*/
static int
ShrinkHeap(struct track *t, int ntrks)
{
       int ancest;

       --ntrks;
       for (ancest = PARENT(ntrks); ancest > 0; ancest = PARENT(ancest))
               DTIME(ntrks) += DTIME(ancest);
       t[0].indirect = t[ntrks].indirect;
       return ntrks;
}