src/api/BamAux.h

   1 // ***************************************************************************\r
   2 // BamAux.h (c) 2009 Derek Barnett, Michael Str�mberg\r
   3 // Marth Lab, Department of Biology, Boston College\r
   4 // All rights reserved.\r
   5 // ---------------------------------------------------------------------------\r
   6 // Last modified: 13 September 2010 (DB)\r
   7 // ---------------------------------------------------------------------------\r
   8 // Provides the basic constants, data structures, etc. for using BAM files\r
   9 // ***************************************************************************\r
  10 \r
  11 #ifndef BAMAUX_H\r
  12 #define BAMAUX_H\r
  13 \r
  14 // C inclues\r
  15 #include <cctype>\r
  16 #include <cstdio>\r
  17 #include <cstdlib>\r
  18 #include <cstring>\r
  19 \r
  20 // C++ includes\r
  21 #include <exception>\r
  22 #include <fstream>\r
  23 #include <iostream>\r
  24 #include <map>\r
  25 #include <string>\r
  26 #include <utility>\r
  27 #include <vector>\r
  28 \r
  29 // Platform-specific type definitions\r
  30 #ifndef BAMTOOLS_TYPES\r
  31 #define BAMTOOLS_TYPES\r
  32     #ifdef _MSC_VER\r
  33         typedef char                 int8_t;\r
  34         typedef unsigned char       uint8_t;\r
  35         typedef short               int16_t;\r
  36         typedef unsigned short     uint16_t;\r
  37         typedef int                 int32_t;\r
  38         typedef unsigned int       uint32_t;\r
  39         typedef long long           int64_t;\r
  40         typedef unsigned long long uint64_t;\r
  41     #else\r
  42         #include <stdint.h>\r
  43     #endif\r
  44 #endif // BAMTOOLS_TYPES\r
  45 \r
  46 namespace BamTools {\r
  47 \r
  48 // BAM constants\r
  49 const int BAM_CORE_SIZE   = 32;\r
  50 const int BAM_CMATCH      = 0;\r
  51 const int BAM_CINS        = 1;\r
  52 const int BAM_CDEL        = 2;\r
  53 const int BAM_CREF_SKIP   = 3;\r
  54 const int BAM_CSOFT_CLIP  = 4;\r
  55 const int BAM_CHARD_CLIP  = 5;\r
  56 const int BAM_CPAD        = 6;\r
  57 const int BAM_CIGAR_SHIFT = 4;\r
  58 const int BAM_CIGAR_MASK  = ((1 << BAM_CIGAR_SHIFT) - 1);\r
  59 \r
  60 // BAM index constants\r
  61 const int MAX_BIN           = 37450;    // =(8^6-1)/7+1\r
  62 const int BAM_MIN_CHUNK_GAP = 32768;\r
  63 const int BAM_LIDX_SHIFT    = 14;\r
  64 \r
  65 // Explicit variable sizes\r
  66 const int BT_SIZEOF_INT = 4;\r
  67 \r
  68 struct CigarOp;\r
  69 \r
  70 struct BamAlignment {\r
  71 \r
  72     // constructors & destructor\r
  73     public:\r
  74         BamAlignment(void);\r
  75         BamAlignment(const BamAlignment& other);\r
  76         ~BamAlignment(void);\r
  77 \r
  78     // Queries against alignment flags\r
  79     public:        \r
  80         bool IsDuplicate(void) const;           // Returns true if this read is a PCR duplicate       \r
  81         bool IsFailedQC(void) const;            // Returns true if this read failed quality control      \r
  82         bool IsFirstMate(void) const;           // Returns true if alignment is first mate on read        \r
  83         bool IsMapped(void) const;              // Returns true if alignment is mapped        \r
  84         bool IsMateMapped(void) const;          // Returns true if alignment's mate is mapped        \r
  85         bool IsMateReverseStrand(void) const;   // Returns true if alignment's mate mapped to reverse strand        \r
  86         bool IsPaired(void) const;              // Returns true if alignment part of paired-end read        \r
  87         bool IsPrimaryAlignment(void) const;    // Returns true if reported position is primary alignment       \r
  88         bool IsProperPair(void) const;          // Returns true if alignment is part of read that satisfied paired-end resolution     \r
  89         bool IsReverseStrand(void) const;       // Returns true if alignment mapped to reverse strand\r
  90         bool IsSecondMate(void) const;          // Returns true if alignment is second mate on read\r
  91 \r
  92     // Manipulate alignment flags\r
  93     public:        \r
  94         void SetIsDuplicate(bool ok);           // Sets "PCR duplicate" flag        \r
  95         void SetIsFailedQC(bool ok);            // Sets "failed quality control" flag        \r
  96         void SetIsFirstMate(bool ok);           // Sets "alignment is first mate" flag        \r
  97         void SetIsMateUnmapped(bool ok);        // Sets "alignment's mate is mapped" flag        \r
  98         void SetIsMateReverseStrand(bool ok);   // Sets "alignment's mate mapped to reverse strand" flag        \r
  99         void SetIsPaired(bool ok);              // Sets "alignment part of paired-end read" flag        \r
 100         void SetIsProperPair(bool ok);          // Sets "alignment is part of read that satisfied paired-end resolution" flag        \r
 101         void SetIsReverseStrand(bool ok);       // Sets "alignment mapped to reverse strand" flag        \r
 102         void SetIsSecondaryAlignment(bool ok);  // Sets "position is primary alignment" flag        \r
 103         void SetIsSecondMate(bool ok);          // Sets "alignment is second mate on read" flag        \r
 104         void SetIsUnmapped(bool ok);            // Sets "alignment is mapped" flag\r
 105 \r
 106     // Tag data access methods\r
 107     public:\r
 108         // -------------------------------------------------------------------------------------\r
 109         // N.B. - The following tag-modifying methods may not be used on BamAlignments fetched\r
 110         // using BamReader::GetNextAlignmentCore().  Attempting to use them will not result in \r
 111         // error message (to keep output clean) but will ALWAYS return false.  Only user-\r
 112         // generated BamAlignments or those retrieved using BamReader::GetNextAlignment() are valid.\r
 113 \r
 114         // add tag data (create new TAG entry with TYPE and VALUE)\r
 115         // TYPE is one of {A, i, f, Z, H} depending on VALUE - see SAM/BAM spec for details\r
 116         // returns true if new data added, false if error or TAG already exists\r
 117         // N.B. - will NOT modify existing tag. Use EditTag() instead\r
 118         bool AddTag(const std::string& tag, const std::string& type, const std::string& value); // type must be Z or H\r
 119         bool AddTag(const std::string& tag, const std::string& type, const uint32_t& value);    // type must be A or i\r
 120         bool AddTag(const std::string& tag, const std::string& type, const int32_t& value);     // type must be A or i\r
 121         bool AddTag(const std::string& tag, const std::string& type, const float& value);       // type must be A, i, or f\r
 122         \r
 123         // edit tag data (sets existing TAG with TYPE to VALUE or adds new TAG if not already present)\r
 124         // TYPE is one of {A, i, f, Z, H} depending on VALUE - see SAM/BAM spec for details\r
 125         // returns true if edit was successfaul, false if error\r
 126         bool EditTag(const std::string& tag, const std::string& type, const std::string& value); // type must be Z or H\r
 127         bool EditTag(const std::string& tag, const std::string& type, const uint32_t& value);    // type must be A or i\r
 128         bool EditTag(const std::string& tag, const std::string& type, const int32_t& value);     // type must be A or i\r
 129         bool EditTag(const std::string& tag, const std::string& type, const float& value);       // type must be A, i, or f\r
 130 \r
 131         // specific tag data access methods - these only remain for legacy support\r
 132         bool GetEditDistance(uint32_t& editDistance) const; // get "NM" tag data (implemented as GetTag("NM", editDistance))\r
 133         bool GetReadGroup(std::string& readGroup) const;    // get "RG" tag data (implemented as GetTag("RG", readGroup)) \r
 134         \r
 135         // generic tag data access methods \r
 136         bool GetTag(const std::string& tag, std::string& destination) const;    // access variable-length char or hex strings \r
 137         bool GetTag(const std::string& tag, uint32_t& destination) const;       // access unsigned integer data\r
 138         bool GetTag(const std::string& tag, int32_t& destination) const;        // access signed integer data\r
 139         bool GetTag(const std::string& tag, float& destination) const;          // access floating point data\r
 140         \r
 141         // remove tag data\r
 142         // returns true if removal was successful, false if error\r
 143         // N.B. - returns false if TAG does not exist (no removal can occur)\r
 144         bool RemoveTag(const std::string& tag);\r
 145 \r
 146     // Additional data access methods\r
 147     public:\r
 148         int GetEndPosition(bool usePadded = false) const;       // calculates alignment end position, based on starting position and CIGAR operations\r
 149 \r
 150     // 'internal' utility methods \r
 151     private:\r
 152         static bool FindTag(const std::string& tag, char* &pTagData, const unsigned int& tagDataLength, unsigned int& numBytesParsed);\r
 153         static bool SkipToNextTag(const char storageType, char* &pTagData, unsigned int& numBytesParsed);\r
 154 \r
 155     // Data members\r
 156     public:\r
 157         std::string Name;              // Read name\r
 158         int32_t     Length;            // Query length\r
 159         std::string QueryBases;        // 'Original' sequence (as reported from sequencing machine)\r
 160         std::string AlignedBases;      // 'Aligned' sequence (includes any indels, padding, clipping)\r
 161         std::string Qualities;         // FASTQ qualities (ASCII characters, not numeric values)\r
 162         std::string TagData;           // Tag data (accessor methods will pull the requested information out)\r
 163         int32_t     RefID;             // ID number for reference sequence\r
 164         int32_t     Position;          // Position (0-based) where alignment starts\r
 165         uint16_t    Bin;               // Bin in BAM file where this alignment resides\r
 166         uint16_t    MapQuality;        // Mapping quality score\r
 167         uint32_t    AlignmentFlag;     // Alignment bit-flag - see Is<something>() methods to query this value, SetIs<something>() methods to manipulate \r
 168         std::vector<CigarOp> CigarData; // CIGAR operations for this alignment\r
 169         int32_t     MateRefID;         // ID number for reference sequence where alignment's mate was aligned\r
 170         int32_t     MatePosition;      // Position (0-based) where alignment's mate starts\r
 171         int32_t     InsertSize;        // Mate-pair insert size\r
 172           \r
 173     // internal data\r
 174     private:\r
 175         struct BamAlignmentSupportData {\r
 176       \r
 177             // data members\r
 178             std::string AllCharData;\r
 179             uint32_t    BlockLength;\r
 180             uint32_t    NumCigarOperations;\r
 181             uint32_t    QueryNameLength;\r
 182             uint32_t    QuerySequenceLength;\r
 183             bool        HasCoreOnly;\r
 184             \r
 185             // constructor\r
 186             BamAlignmentSupportData(void)\r
 187                 : BlockLength(0)\r
 188                 , NumCigarOperations(0)\r
 189                 , QueryNameLength(0)\r
 190                 , QuerySequenceLength(0)\r
 191                 , HasCoreOnly(false)\r
 192             { }\r
 193         };\r
 194         \r
 195         // contains raw character data & lengths\r
 196         BamAlignmentSupportData SupportData;   \r
 197         \r
 198         // allow these classes access to BamAlignment private members (SupportData)\r
 199         // but client code should not need to touch this data\r
 200         friend class BamReader;\r
 201         friend class BamWriter;\r
 202 \r
 203     // Alignment flag query constants\r
 204     // Use the get/set methods above instead\r
 205     private:\r
 206         enum { PAIRED        = 1\r
 207              , PROPER_PAIR   = 2\r
 208              , UNMAPPED      = 4\r
 209              , MATE_UNMAPPED = 8\r
 210              , REVERSE       = 16\r
 211              , MATE_REVERSE  = 32\r
 212              , READ_1        = 64\r
 213              , READ_2        = 128\r
 214              , SECONDARY     = 256\r
 215              , QC_FAILED     = 512\r
 216              , DUPLICATE     = 1024 \r
 217              };\r
 218 };\r
 219 \r
 220 // ----------------------------------------------------------------\r
 221 // Auxiliary data structs & typedefs\r
 222 \r
 223 struct CigarOp {\r
 224   \r
 225     // data members\r
 226     char     Type;   // Operation type (MIDNSHP)\r
 227     uint32_t Length; // Operation length (number of bases)\r
 228     \r
 229     // constructor\r
 230     CigarOp(const char type = '\0', \r
 231             const uint32_t length = 0) \r
 232         : Type(type)\r
 233         , Length(length) \r
 234     { }\r
 235 };\r
 236 \r
 237 struct RefData {\r
 238    \r
 239     // data members\r
 240     std::string RefName;          // Name of reference sequence\r
 241     int32_t     RefLength;        // Length of reference sequence\r
 242     bool        RefHasAlignments; // True if BAM file contains alignments mapped to reference sequence\r
 243     \r
 244     // constructor\r
 245     RefData(const int32_t& length = 0, \r
 246             bool ok = false)\r
 247         : RefLength(length)\r
 248         , RefHasAlignments(ok)\r
 249     { }\r
 250 };\r
 251 \r
 252 typedef std::vector<RefData>      RefVector;\r
 253 typedef std::vector<BamAlignment> BamAlignmentVector;\r
 254 \r
 255 struct BamRegion {\r
 256   \r
 257     // data members\r
 258     int LeftRefID;\r
 259     int LeftPosition;\r
 260     int RightRefID;\r
 261     int RightPosition;\r
 262     \r
 263     // constructor\r
 264     BamRegion(const int& leftID   = -1, \r
 265               const int& leftPos  = -1,\r
 266               const int& rightID  = -1,\r
 267               const int& rightPos = -1)\r
 268         : LeftRefID(leftID)\r
 269         , LeftPosition(leftPos)\r
 270         , RightRefID(rightID)\r
 271         , RightPosition(rightPos)\r
 272     { }\r
 273     \r
 274     // member functions\r
 275     void clear(void) { LeftRefID = -1; LeftPosition = -1; RightRefID = -1; RightPosition = -1; }\r
 276     bool isLeftBoundSpecified(void) const { return ( LeftRefID != -1 && LeftPosition != -1 ); }\r
 277     bool isNull(void) const { return ( !isLeftBoundSpecified() && !isRightBoundSpecified() ); }\r
 278     bool isRightBoundSpecified(void) const { return ( RightRefID != -1 && RightPosition != -1 ); }\r
 279 };\r
 280 \r
 281 // ----------------------------------------------------------------\r
 282 // Added: 3-35-2010 DWB\r
 283 // Fixed: Routines to provide endian-correctness\r
 284 // ----------------------------------------------------------------\r
 285 \r
 286 // returns true if system is big endian\r
 287 inline bool SystemIsBigEndian(void) {\r
 288    const uint16_t one = 0x0001;\r
 289    return ((*(char*) &one) == 0 );\r
 290 }\r
 291 \r
 292 // swaps endianness of 16-bit value 'in place'\r
 293 inline void SwapEndian_16(int16_t& x) {\r
 294     x = ((x >> 8) | (x << 8));\r
 295 }\r
 296 \r
 297 inline void SwapEndian_16(uint16_t& x) {\r
 298     x = ((x >> 8) | (x << 8));\r
 299 }\r
 300 \r
 301 // swaps endianness of 32-bit value 'in-place'\r
 302 inline void SwapEndian_32(int32_t& x) {\r
 303     x = ( (x >> 24) | \r
 304          ((x << 8) & 0x00FF0000) | \r
 305          ((x >> 8) & 0x0000FF00) | \r
 306           (x << 24)\r
 307         );\r
 308 }\r
 309 \r
 310 inline void SwapEndian_32(uint32_t& x) {\r
 311     x = ( (x >> 24) | \r
 312          ((x << 8) & 0x00FF0000) | \r
 313          ((x >> 8) & 0x0000FF00) | \r
 314           (x << 24)\r
 315         );\r
 316 }\r
 317 \r
 318 // swaps endianness of 64-bit value 'in-place'\r
 319 inline void SwapEndian_64(int64_t& x) {\r
 320     x = ( (x >> 56) | \r
 321          ((x << 40) & 0x00FF000000000000ll) |\r
 322          ((x << 24) & 0x0000FF0000000000ll) |\r
 323          ((x << 8)  & 0x000000FF00000000ll) |\r
 324          ((x >> 8)  & 0x00000000FF000000ll) |\r
 325          ((x >> 24) & 0x0000000000FF0000ll) |\r
 326          ((x >> 40) & 0x000000000000FF00ll) |\r
 327           (x << 56)\r
 328         );\r
 329 }\r
 330 \r
 331 inline void SwapEndian_64(uint64_t& x) {\r
 332     x = ( (x >> 56) | \r
 333          ((x << 40) & 0x00FF000000000000ll) |\r
 334          ((x << 24) & 0x0000FF0000000000ll) |\r
 335          ((x << 8)  & 0x000000FF00000000ll) |\r
 336          ((x >> 8)  & 0x00000000FF000000ll) |\r
 337          ((x >> 24) & 0x0000000000FF0000ll) |\r
 338          ((x >> 40) & 0x000000000000FF00ll) |\r
 339           (x << 56)\r
 340         );\r
 341 }\r
 342 \r
 343 // swaps endianness of 'next 2 bytes' in a char buffer (in-place)\r
 344 inline void SwapEndian_16p(char* data) {\r
 345     uint16_t& value = (uint16_t&)*data; \r
 346     SwapEndian_16(value);\r
 347 }\r
 348 \r
 349 // swaps endianness of 'next 4 bytes' in a char buffer (in-place)\r
 350 inline void SwapEndian_32p(char* data) {\r
 351     uint32_t& value = (uint32_t&)*data; \r
 352     SwapEndian_32(value);\r
 353 }\r
 354 \r
 355 // swaps endianness of 'next 8 bytes' in a char buffer (in-place)\r
 356 inline void SwapEndian_64p(char* data) {\r
 357     uint64_t& value = (uint64_t&)*data; \r
 358     SwapEndian_64(value);\r
 359 }\r
 360 \r
 361 inline bool FileExists(const std::string& filename) {\r
 362     std::ifstream f(filename.c_str(), std::ifstream::in);\r
 363     return !f.fail();\r
 364 }\r
 365 \r
 366 // ----------------------------------------------------------------\r
 367 // BamAlignment member methods\r
 368 \r
 369 // constructors & destructor\r
 370 inline BamAlignment::BamAlignment(void) { }\r
 371 \r
 372 inline BamAlignment::BamAlignment(const BamAlignment& other)\r
 373     : Name(other.Name)\r
 374     , Length(other.Length)\r
 375     , QueryBases(other.QueryBases)\r
 376     , AlignedBases(other.AlignedBases)\r
 377     , Qualities(other.Qualities)\r
 378     , TagData(other.TagData)\r
 379     , RefID(other.RefID)\r
 380     , Position(other.Position)\r
 381     , Bin(other.Bin)\r
 382     , MapQuality(other.MapQuality)\r
 383     , AlignmentFlag(other.AlignmentFlag)\r
 384     , CigarData(other.CigarData)\r
 385     , MateRefID(other.MateRefID)\r
 386     , MatePosition(other.MatePosition)\r
 387     , InsertSize(other.InsertSize)\r
 388     , SupportData(other.SupportData)\r
 389 { }\r
 390 \r
 391 inline BamAlignment::~BamAlignment(void) { }\r
 392 \r
 393 // Queries against alignment flags\r
 394 inline bool BamAlignment::IsDuplicate(void) const         { return ( (AlignmentFlag & DUPLICATE)     != 0 ); }\r
 395 inline bool BamAlignment::IsFailedQC(void) const          { return ( (AlignmentFlag & QC_FAILED)     != 0 ); }\r
 396 inline bool BamAlignment::IsFirstMate(void) const         { return ( (AlignmentFlag & READ_1)        != 0 ); }\r
 397 inline bool BamAlignment::IsMapped(void) const            { return ( (AlignmentFlag & UNMAPPED)      == 0 ); }\r
 398 inline bool BamAlignment::IsMateMapped(void) const        { return ( (AlignmentFlag & MATE_UNMAPPED) == 0 ); }\r
 399 inline bool BamAlignment::IsMateReverseStrand(void) const { return ( (AlignmentFlag & MATE_REVERSE)  != 0 ); }\r
 400 inline bool BamAlignment::IsPaired(void) const            { return ( (AlignmentFlag & PAIRED)        != 0 ); }\r
 401 inline bool BamAlignment::IsPrimaryAlignment(void) const  { return ( (AlignmentFlag & SECONDARY)     == 0 ); }\r
 402 inline bool BamAlignment::IsProperPair(void) const        { return ( (AlignmentFlag & PROPER_PAIR)   != 0 ); }\r
 403 inline bool BamAlignment::IsReverseStrand(void) const     { return ( (AlignmentFlag & REVERSE)       != 0 ); }\r
 404 inline bool BamAlignment::IsSecondMate(void) const        { return ( (AlignmentFlag & READ_2)        != 0 ); }\r
 405 \r
 406 // Manipulate alignment flags \r
 407 inline void BamAlignment::SetIsDuplicate(bool ok)          { if (ok) AlignmentFlag |= DUPLICATE;     else AlignmentFlag &= ~DUPLICATE; }\r
 408 inline void BamAlignment::SetIsFailedQC(bool ok)           { if (ok) AlignmentFlag |= QC_FAILED;     else AlignmentFlag &= ~QC_FAILED; }\r
 409 inline void BamAlignment::SetIsFirstMate(bool ok)          { if (ok) AlignmentFlag |= READ_1;        else AlignmentFlag &= ~READ_1; }\r
 410 inline void BamAlignment::SetIsMateUnmapped(bool ok)       { if (ok) AlignmentFlag |= MATE_UNMAPPED; else AlignmentFlag &= ~MATE_UNMAPPED; }\r
 411 inline void BamAlignment::SetIsMateReverseStrand(bool ok)  { if (ok) AlignmentFlag |= MATE_REVERSE;  else AlignmentFlag &= ~MATE_REVERSE; }\r
 412 inline void BamAlignment::SetIsPaired(bool ok)             { if (ok) AlignmentFlag |= PAIRED;        else AlignmentFlag &= ~PAIRED; }\r
 413 inline void BamAlignment::SetIsProperPair(bool ok)         { if (ok) AlignmentFlag |= PROPER_PAIR;   else AlignmentFlag &= ~PROPER_PAIR; }\r
 414 inline void BamAlignment::SetIsReverseStrand(bool ok)      { if (ok) AlignmentFlag |= REVERSE;       else AlignmentFlag &= ~REVERSE; }\r
 415 inline void BamAlignment::SetIsSecondaryAlignment(bool ok) { if (ok) AlignmentFlag |= SECONDARY;     else AlignmentFlag &= ~SECONDARY; }\r
 416 inline void BamAlignment::SetIsSecondMate(bool ok)         { if (ok) AlignmentFlag |= READ_2;        else AlignmentFlag &= ~READ_2; }\r
 417 inline void BamAlignment::SetIsUnmapped(bool ok)           { if (ok) AlignmentFlag |= UNMAPPED;      else AlignmentFlag &= ~UNMAPPED; }\r
 418 \r
 419 // calculates alignment end position, based on starting position and CIGAR operations\r
 420 inline \r
 421 int BamAlignment::GetEndPosition(bool usePadded) const {\r
 422 \r
 423     // initialize alignment end to starting position\r
 424     int alignEnd = Position;\r
 425 \r
 426     // iterate over cigar operations\r
 427     std::vector<CigarOp>::const_iterator cigarIter = CigarData.begin();\r
 428     std::vector<CigarOp>::const_iterator cigarEnd  = CigarData.end();\r
 429     for ( ; cigarIter != cigarEnd; ++cigarIter) {\r
 430         const char cigarType = (*cigarIter).Type;\r
 431         if ( cigarType == 'M' || cigarType == 'D' || cigarType == 'N' ) {\r
 432             alignEnd += (*cigarIter).Length;\r
 433         } \r
 434         else if ( usePadded && cigarType == 'I' ) {\r
 435             alignEnd += (*cigarIter).Length;\r
 436         }\r
 437     }\r
 438     return alignEnd - 1;\r
 439 }\r
 440 \r
 441 inline\r
 442 bool BamAlignment::AddTag(const std::string& tag, const std::string& type, const std::string& value) {\r
 443   \r
 444     if ( SupportData.HasCoreOnly ) return false;\r
 445     if ( tag.size() != 2 || type.size() != 1 ) return false;\r
 446     if ( type != "Z" && type != "H" ) return false;\r
 447   \r
 448     // localize the tag data\r
 449     char* pTagData = (char*)TagData.data();\r
 450     const unsigned int tagDataLength = TagData.size();\r
 451     unsigned int numBytesParsed = 0;\r
 452     \r
 453     // if tag already exists, return false\r
 454     // use EditTag explicitly instead\r
 455     if ( FindTag(tag, pTagData, tagDataLength, numBytesParsed) ) return false;\r
 456   \r
 457     // otherwise, copy tag data to temp buffer\r
 458     std::string newTag = tag + type + value;\r
 459     const int newTagDataLength = tagDataLength + newTag.size() + 1; // leave room for null-term\r
 460     char originalTagData[newTagDataLength];\r
 461     memcpy(originalTagData, TagData.c_str(), tagDataLength + 1);    // '+1' for TagData null-term\r
 462     \r
 463     // append newTag\r
 464     strcat(originalTagData + tagDataLength, newTag.data());  // removes original null-term, appends newTag + null-term\r
 465     \r
 466     // store temp buffer back in TagData\r
 467     const char* newTagData = (const char*)originalTagData;\r
 468     TagData.assign(newTagData, newTagDataLength);\r
 469     \r
 470     // return success\r
 471     return true;\r
 472 }\r
 473 \r
 474 inline\r
 475 bool BamAlignment::AddTag(const std::string& tag, const std::string& type, const uint32_t& value) {\r
 476   \r
 477     if ( SupportData.HasCoreOnly ) return false;\r
 478     if ( tag.size() != 2 || type.size() != 1 ) return false;\r
 479     if ( type == "f" || type == "Z" || type == "H" ) return false;\r
 480   \r
 481     // localize the tag data\r
 482     char* pTagData = (char*)TagData.data();\r
 483     const unsigned int tagDataLength = TagData.size();\r
 484     unsigned int numBytesParsed = 0;\r
 485     \r
 486     // if tag already exists, return false\r
 487     // use EditTag explicitly instead\r
 488     if ( FindTag(tag, pTagData, tagDataLength, numBytesParsed) ) return false;\r
 489   \r
 490     // otherwise, convert value to string\r
 491     union { unsigned int value; char valueBuffer[sizeof(unsigned int)]; } un;\r
 492     un.value = value;\r
 493 \r
 494     // copy original tag data to temp buffer\r
 495     std::string newTag = tag + type;\r
 496     const int newTagDataLength = tagDataLength + newTag.size() + 4; // leave room for new integer\r
 497     char originalTagData[newTagDataLength];\r
 498     memcpy(originalTagData, TagData.c_str(), tagDataLength + 1);    // '+1' for TagData null-term\r
 499     \r
 500     // append newTag\r
 501     strcat(originalTagData + tagDataLength, newTag.data());\r
 502     memcpy(originalTagData + tagDataLength + newTag.size(), un.valueBuffer, sizeof(unsigned int));\r
 503     \r
 504     // store temp buffer back in TagData\r
 505     const char* newTagData = (const char*)originalTagData;\r
 506     TagData.assign(newTagData, newTagDataLength);\r
 507     \r
 508     // return success\r
 509     return true;\r
 510 }\r
 511 \r
 512 inline\r
 513 bool BamAlignment::AddTag(const std::string& tag, const std::string& type, const int32_t& value) {\r
 514     return AddTag(tag, type, (const uint32_t&)value);\r
 515 }\r
 516 \r
 517 inline\r
 518 bool BamAlignment::AddTag(const std::string& tag, const std::string& type, const float& value) {\r
 519   \r
 520     if ( SupportData.HasCoreOnly ) return false;\r
 521     if ( tag.size() != 2 || type.size() != 1 ) return false;\r
 522     if ( type == "Z" || type == "H" ) return false;\r
 523   \r
 524     // localize the tag data\r
 525     char* pTagData = (char*)TagData.data();\r
 526     const unsigned int tagDataLength = TagData.size();\r
 527     unsigned int numBytesParsed = 0;\r
 528     \r
 529     // if tag already exists, return false\r
 530     // use EditTag explicitly instead\r
 531     if ( FindTag(tag, pTagData, tagDataLength, numBytesParsed) ) return false;\r
 532   \r
 533     // otherwise, convert value to string\r
 534     union { float value; char valueBuffer[sizeof(float)]; } un;\r
 535     un.value = value;\r
 536 \r
 537     // copy original tag data to temp buffer\r
 538     std::string newTag = tag + type;\r
 539     const int newTagDataLength = tagDataLength + newTag.size() + 4; // leave room for new float\r
 540     char originalTagData[newTagDataLength];\r
 541     memcpy(originalTagData, TagData.c_str(), tagDataLength + 1);    // '+1' for TagData null-term\r
 542     \r
 543     // append newTag\r
 544     strcat(originalTagData + tagDataLength, newTag.data());\r
 545     memcpy(originalTagData + tagDataLength + newTag.size(), un.valueBuffer, sizeof(float));\r
 546     \r
 547     // store temp buffer back in TagData\r
 548     const char* newTagData = (const char*)originalTagData;\r
 549     TagData.assign(newTagData, newTagDataLength);\r
 550     \r
 551     // return success\r
 552     return true;\r
 553 }\r
 554 \r
 555 inline\r
 556 bool BamAlignment::EditTag(const std::string& tag, const std::string& type, const std::string& value) {\r
 557   \r
 558     if ( SupportData.HasCoreOnly ) return false;\r
 559     if ( tag.size() != 2 || type.size() != 1 ) return false;\r
 560     if ( type != "Z" && type != "H" ) return false;\r
 561   \r
 562     // localize the tag data\r
 563     char* pOriginalTagData = (char*)TagData.data();\r
 564     char* pTagData = pOriginalTagData;\r
 565     const unsigned int originalTagDataLength = TagData.size();\r
 566     \r
 567     unsigned int newTagDataLength = 0;\r
 568     unsigned int numBytesParsed = 0;\r
 569     \r
 570     // if tag found, store data in readGroup, return success\r
 571     if ( FindTag(tag, pTagData, originalTagDataLength, numBytesParsed) ) {\r
 572         \r
 573         // make sure array is more than big enough\r
 574         char newTagData[originalTagDataLength + value.size()];  \r
 575 \r
 576         // copy original tag data up til desired tag\r
 577         const unsigned int beginningTagDataLength = numBytesParsed;\r
 578         newTagDataLength += beginningTagDataLength;\r
 579         memcpy(newTagData, pOriginalTagData, numBytesParsed);\r
 580       \r
 581         // copy new VALUE in place of current tag data\r
 582         const unsigned int dataLength = strlen(value.c_str());\r
 583         memcpy(newTagData + beginningTagDataLength, (char*)value.c_str(), dataLength+1 );\r
 584         \r
 585         // skip to next tag (if tag for removal is last, return true) \r
 586         const char* pTagStorageType = pTagData - 1;\r
 587         if ( !SkipToNextTag(*pTagStorageType, pTagData, numBytesParsed) ) return true;\r
 588          \r
 589         // copy everything from current tag (the next one after tag for removal) to end\r
 590         const unsigned int skippedDataLength = (numBytesParsed - beginningTagDataLength);\r
 591         const unsigned int endTagOffset      = beginningTagDataLength + dataLength + 1;\r
 592         const unsigned int endTagDataLength  = originalTagDataLength - beginningTagDataLength - skippedDataLength;\r
 593         memcpy(newTagData + endTagOffset, pTagData, endTagDataLength);\r
 594         \r
 595         // ensure null-terminator\r
 596         newTagData[ endTagOffset + endTagDataLength + 1 ] = 0;\r
 597         \r
 598         // save new tag data\r
 599         TagData.assign(newTagData, endTagOffset + endTagDataLength);\r
 600         return true;\r
 601     }\r
 602     \r
 603     // tag not found, attempt AddTag\r
 604     else return AddTag(tag, type, value);\r
 605 }\r
 606 \r
 607 inline\r
 608 bool BamAlignment::EditTag(const std::string& tag, const std::string& type, const uint32_t& value) {\r
 609   \r
 610     if ( SupportData.HasCoreOnly ) return false;\r
 611     if ( tag.size() != 2 || type.size() != 1 ) return false;\r
 612     if ( type == "f" || type == "Z" || type == "H" ) return false;\r
 613     \r
 614      // localize the tag data\r
 615     char* pOriginalTagData = (char*)TagData.data();\r
 616     char* pTagData = pOriginalTagData;\r
 617     const unsigned int originalTagDataLength = TagData.size();\r
 618     \r
 619     unsigned int newTagDataLength = 0;\r
 620     unsigned int numBytesParsed = 0;\r
 621     \r
 622     // if tag found, store data in readGroup, return success\r
 623     if ( FindTag(tag, pTagData, originalTagDataLength, numBytesParsed) ) {\r
 624         \r
 625         // make sure array is more than big enough\r
 626         char newTagData[originalTagDataLength + sizeof(value)];  \r
 627 \r
 628         // copy original tag data up til desired tag\r
 629         const unsigned int beginningTagDataLength = numBytesParsed;\r
 630         newTagDataLength += beginningTagDataLength;\r
 631         memcpy(newTagData, pOriginalTagData, numBytesParsed);\r
 632       \r
 633         // copy new VALUE in place of current tag data\r
 634         union { unsigned int value; char valueBuffer[sizeof(unsigned int)]; } un;\r
 635         un.value = value;\r
 636         memcpy(newTagData + beginningTagDataLength, un.valueBuffer, sizeof(unsigned int));\r
 637         \r
 638         // skip to next tag (if tag for removal is last, return true) \r
 639         const char* pTagStorageType = pTagData - 1;\r
 640         if ( !SkipToNextTag(*pTagStorageType, pTagData, numBytesParsed) ) return true;\r
 641          \r
 642         // copy everything from current tag (the next one after tag for removal) to end\r
 643         const unsigned int skippedDataLength = (numBytesParsed - beginningTagDataLength);\r
 644         const unsigned int endTagOffset      = beginningTagDataLength + sizeof(unsigned int);\r
 645         const unsigned int endTagDataLength  = originalTagDataLength - beginningTagDataLength - skippedDataLength;\r
 646         memcpy(newTagData + endTagOffset, pTagData, endTagDataLength);\r
 647         \r
 648         // ensure null-terminator\r
 649         newTagData[ endTagOffset + endTagDataLength + 1 ] = 0;\r
 650         \r
 651         // save new tag data\r
 652         TagData.assign(newTagData, endTagOffset + endTagDataLength);\r
 653         return true;\r
 654     }\r
 655     \r
 656     // tag not found, attempt AddTag\r
 657     else return AddTag(tag, type, value);\r
 658 }\r
 659 \r
 660 inline\r
 661 bool BamAlignment::EditTag(const std::string& tag, const std::string& type, const int32_t& value) {\r
 662     return EditTag(tag, type, (const uint32_t&)value);\r
 663 }\r
 664 \r
 665 inline\r
 666 bool BamAlignment::EditTag(const std::string& tag, const std::string& type, const float& value) {\r
 667   \r
 668     if ( SupportData.HasCoreOnly ) return false;\r
 669     if ( tag.size() != 2 || type.size() != 1 ) return false;\r
 670     if ( type == "Z" || type == "H" ) return false;\r
 671     \r
 672      // localize the tag data\r
 673     char* pOriginalTagData = (char*)TagData.data();\r
 674     char* pTagData = pOriginalTagData;\r
 675     const unsigned int originalTagDataLength = TagData.size();\r
 676     \r
 677     unsigned int newTagDataLength = 0;\r
 678     unsigned int numBytesParsed = 0;\r
 679     \r
 680     // if tag found, store data in readGroup, return success\r
 681     if ( FindTag(tag, pTagData, originalTagDataLength, numBytesParsed) ) {\r
 682         \r
 683         // make sure array is more than big enough\r
 684         char newTagData[originalTagDataLength + sizeof(value)];  \r
 685 \r
 686         // copy original tag data up til desired tag\r
 687         const unsigned int beginningTagDataLength = numBytesParsed;\r
 688         newTagDataLength += beginningTagDataLength;\r
 689         memcpy(newTagData, pOriginalTagData, numBytesParsed);\r
 690       \r
 691         // copy new VALUE in place of current tag data\r
 692         union { float value; char valueBuffer[sizeof(float)]; } un;\r
 693         un.value = value;\r
 694         memcpy(newTagData + beginningTagDataLength, un.valueBuffer, sizeof(float));\r
 695         \r
 696         // skip to next tag (if tag for removal is last, return true) \r
 697         const char* pTagStorageType = pTagData - 1;\r
 698         if ( !SkipToNextTag(*pTagStorageType, pTagData, numBytesParsed) ) return true;\r
 699          \r
 700         // copy everything from current tag (the next one after tag for removal) to end\r
 701         const unsigned int skippedDataLength = (numBytesParsed - beginningTagDataLength);\r
 702         const unsigned int endTagOffset      = beginningTagDataLength + sizeof(float);\r
 703         const unsigned int endTagDataLength  = originalTagDataLength - beginningTagDataLength - skippedDataLength;\r
 704         memcpy(newTagData + endTagOffset, pTagData, endTagDataLength);\r
 705         \r
 706         // ensure null-terminator\r
 707         newTagData[ endTagOffset + endTagDataLength + 1 ] = 0;\r
 708         \r
 709         // save new tag data\r
 710         TagData.assign(newTagData, endTagOffset + endTagDataLength);\r
 711         return true;\r
 712     }\r
 713     \r
 714     // tag not found, attempt AddTag\r
 715     else return AddTag(tag, type, value);\r
 716 }\r
 717 \r
 718 // get "NM" tag data - originally contributed by Aaron Quinlan\r
 719 // stores data in 'editDistance', returns success/fail\r
 720 inline \r
 721 bool BamAlignment::GetEditDistance(uint32_t& editDistance) const { \r
 722     return GetTag("NM", (uint32_t&)editDistance);\r
 723 }\r
 724 \r
 725 // get "RG" tag data\r
 726 // stores data in 'readGroup', returns success/fail\r
 727 inline \r
 728 bool BamAlignment::GetReadGroup(std::string& readGroup) const {\r
 729     return GetTag("RG", readGroup);\r
 730 }\r
 731 \r
 732 inline\r
 733 bool BamAlignment::GetTag(const std::string& tag, std::string& destination) const {\r
 734 \r
 735     // make sure tag data exists\r
 736     if ( SupportData.HasCoreOnly || TagData.empty() ) \r
 737         return false;\r
 738 \r
 739     // localize the tag data\r
 740     char* pTagData = (char*)TagData.data();\r
 741     const unsigned int tagDataLength = TagData.size();\r
 742     unsigned int numBytesParsed = 0;\r
 743     \r
 744     // if tag found, store data in readGroup, return success\r
 745     if ( FindTag(tag, pTagData, tagDataLength, numBytesParsed) ) {\r
 746         const unsigned int dataLength = strlen(pTagData);\r
 747         destination.clear();\r
 748         destination.resize(dataLength);\r
 749         memcpy( (char*)destination.data(), pTagData, dataLength );\r
 750         return true;\r
 751     }\r
 752     \r
 753     // tag not found, return failure\r
 754     return false;\r
 755 }\r
 756 \r
 757 inline\r
 758 bool BamAlignment::GetTag(const std::string& tag, uint32_t& destination) const {\r
 759   \r
 760     // make sure tag data exists\r
 761     if ( SupportData.HasCoreOnly || TagData.empty() ) \r
 762         return false;\r
 763 \r
 764     // localize the tag data\r
 765     char* pTagData = (char*)TagData.data();\r
 766     const unsigned int tagDataLength = TagData.size();\r
 767     unsigned int numBytesParsed = 0;\r
 768     \r
 769     // if tag found, determine data byte-length, store data in readGroup, return success\r
 770     if ( FindTag(tag, pTagData, tagDataLength, numBytesParsed) ) {\r
 771         \r
 772         // determine data byte-length\r
 773         const char type = *(pTagData - 1);\r
 774         int destinationLength = 0;\r
 775         switch (type) {\r
 776             // 1 byte data\r
 777             case 'A':\r
 778             case 'c':\r
 779             case 'C':\r
 780                 destinationLength = 1;\r
 781                 break;\r
 782 \r
 783             // 2 byte data\r
 784             case 's':\r
 785             case 'S':\r
 786                 destinationLength = 2;\r
 787                 break;\r
 788 \r
 789             // 4 byte data\r
 790             case 'i':\r
 791             case 'I':\r
 792                 destinationLength = 4;\r
 793                 break;\r
 794 \r
 795             // unsupported type for integer destination (float or var-length strings)\r
 796             case 'f':\r
 797             case 'Z':\r
 798             case 'H':\r
 799                 fprintf(stderr, "ERROR: Cannot store tag of type %c in integer destination\n", type);\r
 800                 return false;\r
 801 \r
 802             // unknown tag type\r
 803             default:\r
 804                 fprintf(stderr, "ERROR: Unknown tag storage class encountered: [%c]\n", type);\r
 805                 return false;\r
 806         }\r
 807           \r
 808         // store in destination\r
 809         destination = 0;\r
 810         memcpy(&destination, pTagData, destinationLength);\r
 811         return true;\r
 812     }\r
 813     \r
 814     // tag not found, return failure\r
 815     return false;\r
 816 }\r
 817 \r
 818 inline\r
 819 bool BamAlignment::GetTag(const std::string& tag, int32_t& destination) const {\r
 820     return GetTag(tag, (uint32_t&)destination);\r
 821 }\r
 822 \r
 823 inline\r
 824 bool BamAlignment::GetTag(const std::string& tag, float& destination) const {\r
 825   \r
 826     // make sure tag data exists\r
 827     if ( SupportData.HasCoreOnly || TagData.empty() ) \r
 828         return false;\r
 829 \r
 830     // localize the tag data\r
 831     char* pTagData = (char*)TagData.data();\r
 832     const unsigned int tagDataLength = TagData.size();\r
 833     unsigned int numBytesParsed = 0;\r
 834     \r
 835     // if tag found, determine data byte-length, store data in readGroup, return success\r
 836     if ( FindTag(tag, pTagData, tagDataLength, numBytesParsed) ) {\r
 837         //pTagData += numBytesParsed;\r
 838         \r
 839         // determine data byte-length\r
 840         const char type = *(pTagData - 1);\r
 841         int destinationLength = 0;\r
 842         switch(type) {\r
 843 \r
 844             // 1 byte data\r
 845             case 'A':\r
 846             case 'c':\r
 847             case 'C':\r
 848                 destinationLength = 1;\r
 849                 break;\r
 850 \r
 851             // 2 byte data\r
 852             case 's':\r
 853             case 'S':\r
 854                 destinationLength = 2;\r
 855                 break;\r
 856 \r
 857             // 4 byte data\r
 858             case 'f':\r
 859             case 'i':\r
 860             case 'I':\r
 861                 destinationLength = 4;\r
 862                 break;\r
 863             \r
 864             // unsupported type (var-length strings)\r
 865             case 'Z':\r
 866             case 'H':\r
 867                 fprintf(stderr, "ERROR: Cannot store tag of type %c in integer destination\n", type);\r
 868                 return false;\r
 869 \r
 870             // unknown tag type\r
 871             default:\r
 872                 fprintf(stderr, "ERROR: Unknown tag storage class encountered: [%c]\n", type);\r
 873                 return false;\r
 874         }\r
 875           \r
 876         // store in destination\r
 877         destination = 0.0;\r
 878         memcpy(&destination, pTagData, destinationLength);\r
 879         return true;\r
 880     }\r
 881     \r
 882     // tag not found, return failure\r
 883     return false;\r
 884 }\r
 885 \r
 886 inline\r
 887 bool BamAlignment::RemoveTag(const std::string& tag) {\r
 888   \r
 889     // BamAlignments fetched using BamReader::GetNextAlignmentCore() are not allowed\r
 890     // also, return false if no data present to remove\r
 891     if ( SupportData.HasCoreOnly || TagData.empty() ) return false;\r
 892   \r
 893     // localize the tag data\r
 894     char* pOriginalTagData = (char*)TagData.data();\r
 895     char* pTagData = pOriginalTagData;\r
 896     const unsigned int originalTagDataLength = TagData.size();\r
 897     unsigned int newTagDataLength = 0;\r
 898     unsigned int numBytesParsed = 0;\r
 899     \r
 900     // if tag found, store data in readGroup, return success\r
 901     if ( FindTag(tag, pTagData, originalTagDataLength, numBytesParsed) ) {\r
 902         \r
 903         char newTagData[originalTagDataLength];\r
 904 \r
 905         // copy original tag data up til desired tag\r
 906         pTagData -= 3;\r
 907         numBytesParsed -= 3;\r
 908         const unsigned int beginningTagDataLength = numBytesParsed;\r
 909         newTagDataLength += beginningTagDataLength;\r
 910         memcpy(newTagData, pOriginalTagData, numBytesParsed);\r
 911         \r
 912         // skip to next tag (if tag for removal is last, return true) \r
 913         const char* pTagStorageType = pTagData + 2;\r
 914         pTagData       += 3;\r
 915         numBytesParsed += 3;\r
 916         if ( !SkipToNextTag(*pTagStorageType, pTagData, numBytesParsed) ) return true;\r
 917          \r
 918         // copy everything from current tag (the next one after tag for removal) to end\r
 919         const unsigned int skippedDataLength = (numBytesParsed - beginningTagDataLength);\r
 920         const unsigned int endTagDataLength = originalTagDataLength - beginningTagDataLength - skippedDataLength;\r
 921         memcpy(newTagData + beginningTagDataLength, pTagData, endTagDataLength );\r
 922         \r
 923         // save new tag data\r
 924         TagData.assign(newTagData, beginningTagDataLength + endTagDataLength);\r
 925         return true;\r
 926     }\r
 927     \r
 928     // tag not found, no removal - return failure\r
 929     return false;\r
 930 }\r
 931 \r
 932 inline\r
 933 bool BamAlignment::FindTag(const std::string& tag, char* &pTagData, const unsigned int& tagDataLength, unsigned int& numBytesParsed) {\r
 934 \r
 935     while ( numBytesParsed < tagDataLength ) {\r
 936 \r
 937         const char* pTagType        = pTagData;\r
 938         const char* pTagStorageType = pTagData + 2;\r
 939         pTagData       += 3;\r
 940         numBytesParsed += 3;\r
 941 \r
 942         // check the current tag, return true on match\r
 943         if ( std::strncmp(pTagType, tag.c_str(), 2) == 0 ) \r
 944             return true;\r
 945 \r
 946         // get the storage class and find the next tag\r
 947         if ( *pTagStorageType == '\0' ) return false; \r
 948         if ( !SkipToNextTag(*pTagStorageType, pTagData, numBytesParsed) ) return false;\r
 949         if ( *pTagData == '\0' ) return false;\r
 950     }\r
 951   \r
 952     // checked all tags, none match\r
 953     return false;\r
 954 }\r
 955 \r
 956 inline\r
 957 bool BamAlignment::SkipToNextTag(const char storageType, char* &pTagData, unsigned int& numBytesParsed) {\r
 958     \r
 959     switch(storageType) {\r
 960 \r
 961         case 'A':\r
 962         case 'c':\r
 963         case 'C':\r
 964             ++numBytesParsed;\r
 965             ++pTagData;\r
 966             break;\r
 967 \r
 968         case 's':\r
 969         case 'S':\r
 970             numBytesParsed += 2;\r
 971             pTagData       += 2;\r
 972             break;\r
 973 \r
 974         case 'f':\r
 975         case 'i':\r
 976         case 'I':\r
 977             numBytesParsed += 4;\r
 978             pTagData       += 4;\r
 979             break;\r
 980 \r
 981         case 'Z':\r
 982         case 'H':\r
 983             while(*pTagData) {\r
 984                 ++numBytesParsed;\r
 985                 ++pTagData;\r
 986             }\r
 987             // increment for null-terminator\r
 988             ++numBytesParsed;\r
 989             ++pTagData;\r
 990             break;\r
 991 \r
 992         default: \r
 993             // error case\r
 994             fprintf(stderr, "ERROR: Unknown tag storage class encountered: [%c]\n", storageType);\r
 995             return false;\r
 996     }\r
 997     \r
 998     // return success\r
 999     return true;\r
1000 }\r
1001 \r
1002 } // namespace BamTools\r
1003 \r
1004 #endif // BAMAUX_H\r