作者：@bilibili_zombie462

基于 Windows API MIDI 的 music.h 使用帮助

调用本头文件，能够在您的 c++ 程序中播放音色良好的自定义音乐。

0.1 软件/语言支持

• x64 Windows 系统
• C++

0.2 编译器配置

• 开启 C++11 -std=c++11
• 连接器命令行 -lwinmm

1. 如何自定义音乐

简谱格式

在任意文本文档中，第一行输入一个整数，表示乐曲节奏进行的快慢（一个四分音符的延时，毫秒），之后若干行输入指定格式的字符串，表示音符集，即可完成创作。——适用于 v1.0 版本

在 v1.1 版本中，加入了左右手谱功能，允许程序同时播放两重旋律。此时，音符集部分将自动以两行为一组，每组为同时演奏的两重旋律。使用空行将强制打断多重旋律判定。

例如：

1 2 3 4 5 5 4 3 2 1 1^- 2^- 3^ 4^- 5^--

1 1 5 5 6 6 5

1^- 2^- 3^ 4^- 5^--

前两行音符将同时播放，此后，后两行音符将依次播放。

音符集格式规范

任意两个音符/和弦间应用空格隔开。事实上，播放音符的判定总会在空格处执行。

高/低/升音号必须紧跟在音符后面，但这些符号内部的顺序不限。

延/分音号与音符间的顺序不限，但延/分音号内部将从左到右判读。和弦的延/分音号建议放在和弦外面。

在 v1.1/v1.2 版本中，相继添加了 * % & 分别将音符的延时缩减为原先的三分之一，五分之一和七分之一。

2. 程序使用范例

2.1 播放指定乐曲

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#include "music.h"
signed main(){
	MusicPlayer player;
	MusicList m;
	m.readFile("skycity.txt"); //此处输入乐曲存放的文件名
	player.playList(m);
	return 0;
}

2.2 BGM播放

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#include "music.h"
#include <conio.h>
signed main(){
	BGM bgm("skycity.txt",0x4f);
	bgm.play();
    //下面这部分可以换成需要的程序内容。音乐播放将不会妨碍程序运行。
	puts("Please Input A & B");
	int a,b;scanf("%d %d",&a,&b);
	printf("A + B = %d\n",a+b);
	puts("Press Any Key to EXIT");
	getch();
    
	bgm.stop();
	return 0;
}

以下是完整的文件

#pragma once
#include <Windows.h>
#include <thread>
#include <conio.h>
#include <mutex>
#include <regex>
#include <string.h>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <assert.h>
#define DEBUG 0
class MusicList{
public:
int dctn=500;//表示乐曲节奏进行的快慢（一个四分音符的延时，毫秒）
std::vector [std::string](std::string) vec;
~MusicList(){}
void add(std::string s){
vec.push_back(s);
}
void clear(){
vec.clear();
}
void setDelay(int _dctn){
dctn=_dctn;
}
void readFile(std::string fileName=""){
clear();
std::ifstream in(fileName);
in>>dctn;
std::string s;
while (getline(in,s)) add(s);
in.close();
}
MusicList(std::string fileName=""){
vec.clear();
if (fileName!="") readFile(fileName);
}
};
bool isNumeric(std::string const &str){
return regex_match(str,std::regex("[(-|+)|][0-9]+"));
}
class MusicPlayer{
private:
enum scale{
Rest=0,
C8=108,
B7=107,A7s=106,A7=105,G7s=104,G7=103,F7s=102,F7=101,E7=100,D7s=99, D7=98, C7s=97, C7=96,
B6=95, A6s=94, A6=93, G6s=92, G6=91, F6s=90, F6=89, E6=88, D6s=87, D6=86, C6s=85, C6=84,
B5=83, A5s=82, A5=81, G5s=80, G5=79, F5s=78, F5=77, E5=76, D5s=75, D5=74, C5s=73, C5=72,
B4=71, A4s=70, A4=69, G4s=68, G4=67, F4s=66, F4=65, E4=64, D4s=63, D4=62, C4s=61, C4=60,
B3=59, A3s=58, A3=57, G3s=56, G3=55, F3s=54, F3=53, E3=52, D3s=51, D3=50, C3s=49, C3=48,
B2=47, A2s=46, A2=45, G2s=44, G2=43, F2s=42, F2=41, E2=40, D2s=39, D2=38, C2s=37, C2=36,
B1=35, A1s=34, A1=33, G1s=32, G1=31, F1s=30, F1=29, E1=28, D1s=27, D1=26, C1s=25, C1=24,
B0=23, A0s=22, A0=21	
};
const int C_Scale[7][7]={{C1,D1,E1,F1,G1,A1,B1},
{C2,D2,E2,F2,G2,A2,B2},
{C3,D3,E3,F3,G3,A3,B3},
{C4,D4,E4,F4,G4,A4,B4},
{C5,D5,E5,F5,G5,A5,B5},
{C6,D6,E6,F6,G6,A6,B6},
{C7,D7,E7,F7,G7,A7,B7}};
const int C_Scale_s[7][7]={{C1s,D1s,-1,F1s,G1s,A1s,-1},
{C2s,D2s,-1,F2s,G2s,A2s,-1},
{C3s,D3s,-1,F3s,G3s,A3s,-1},
{C4s,D4s,-1,F4s,G4s,A4s,-1},
{C5s,D5s,-1,F5s,G5s,A5s,-1},
{C6s,D6s,-1,F6s,G6s,A6s,-1},
{C7s,D7s,-1,F7s,G7s,A7s,-1}};
HMIDIOUT handle;
int dctn=500;
int volume=0x7f;
public:
bool ENDMUSIC=0;
int STOP;
MusicPlayer(){
midiOutOpen(&handle,0,0,0,CALLBACK_NULL);
}
~MusicPlayer(){
midiOutClose(handle);
}
void setVolume(int _vol){
volume=_vol;
}
void setDelay(int _dctn){
dctn=_dctn;
}
std::mutex mu;
int ttag=0;
int tick1,tick2;
void play_single(std::string s,bool isMain){
std::vector <int> nbuf;
s=s+' ';int n=s.size();
int ctn=32*21,vol=volume;
bool isChord=0;nbuf.clear();
int st=clock(),tick=0;
for (int i=0;i<n;++i){
if (ENDMUSIC) break;
char c=s[i];
switch (c){
case '[':case '{':{
assert(isChord==0);
isChord=1;
break;
}
case ']':case '}':{
assert(isChord==1);
isChord=0;
break;
}
case ' ':{
if (!isChord){
if (!nbuf.empty()){
for (int i=0;i<(int)nbuf.size();++i) if (nbuf[i]!=0) midiOutShortMsg(handle,nbuf[i]);nbuf.clear();
while ((clock()-st)*1000.0/CLOCKS_PER_SEC<dctn/32.0/21*(tick+ctn));tick+=ctn;ctn=32*21;			
}
}
break;
}
case '|':break;
case '_':{
ctn/=2;
break;
}
case '*':{
ctn/=3;
break;
}
case '&':{
ctn/=7;
break;
}
case '%':{
ctn/=5;
break;
}
case '.':{
ctn*=1.5;
break;
}
case '-':{
ctn+=32*21;
break;
}
case '0':{
nbuf.push_back(Rest);
break;
}
default:{
assert(c>='1' && c<='7');
int x=(int)c-49,lvl=3;
bool isSharp=0;
for (int j=i+1;j<n;++j){
if (s[j]=='^') lvl++;
else if (s[j]==',') lvl--;
else if (s[j]=='#') isSharp=1;
else break;
i++;
}
if (isSharp) nbuf.push_back((vol<<16)+(C_Scale_s[lvl][x]<<8)+0x90);
else nbuf.push_back((vol<<16)+(C_Scale[lvl][x]<<8)+0x90);
break;
}
}
}
if (isMain) tick1=tick;else tick2=tick;
mu.lock();
STOP++;
mu.unlock();
return;
}
void play(std::string s1,std::string s2=""){
STOP=0;tick1=0;tick2=0;
std::thread tune1(&MusicPlayer::play_single,this,s1,1);tune1.detach();
std::thread tune2(&MusicPlayer::play_single,this,s2,0);tune2.detach();
while (STOP<2);
if (DEBUG){
if (tick1==tick2) puts("Succ");
else printf("Warn: %d!=%d\n",tick1,tick2);			
}
}
void playList(MusicList &m){
dctn=m.dctn;ENDMUSIC=0;
for (int i=0;i<(int)m.vec.size() && !ENDMUSIC;++i){
while (i<(int)m.vec.size() && (m.vec[i]=="" || isNumeric(m.vec[i]))){
if (isNumeric(m.vec[i])) setDelay(stoi(m.vec[i]));i++;
}
if (i>=(int)m.vec.size()) break;
std::string s1=m.vec[i],s2="";
if (i<(int)m.vec.size()-1 && m.vec[i+1]!="") s2=m.vec[i+1],i++;
play(s1,s2);
}
}
};
class BGM{
public:
MusicPlayer player;
MusicList nowList;
BGM(std::string name,int volume=0x7f){
nowList.readFile(name);player.setVolume(volume);
}
~BGM(){
player.ENDMUSIC=1;
}
void setMusic(std::string name){
nowList.readFile(name);
}
void play_thread(){
while (1){
player.playList(nowList);
if (player.ENDMUSIC) break;	
}
}
void play(){
player.ENDMUSIC=0;
std::thread bgm(&BGM::play_thread,this);bgm.detach();
}
void stop(){
player.ENDMUSIC=1;
}
};