src/gromacs/fileio/tpxio.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015,2016,2017 by the GROMACS development team.
   7  * Copyright (c) 2018,2019,2020, by the GROMACS development team, led by
   8  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   9  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
  10  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38 #include "gmxpre.h"
  39
  40 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  41
  42 #include "tpxio.h"
  43
  44 #include <cstdio>
  45 #include <cstdlib>
  46 #include <cstring>
  47
  48 #include <algorithm>
  49 #include <memory>
  50 #include <vector>
  51
  52 #include "gromacs/fileio/filetypes.h"
  53 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  54 #include "gromacs/fileio/gmxfio_xdr.h"
  55 #include "gromacs/math/units.h"
  56 #include "gromacs/math/vec.h"
  57 #include "gromacs/mdtypes/awh_history.h"
  58 #include "gromacs/mdtypes/awh_params.h"
  59 #include "gromacs/mdtypes/inputrec.h"
  60 #include "gromacs/mdtypes/md_enums.h"
  61 #include "gromacs/mdtypes/pull_params.h"
  62 #include "gromacs/mdtypes/state.h"
  63 #include "gromacs/pbcutil/boxutilities.h"
  64 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  65 #include "gromacs/topology/block.h"
  66 #include "gromacs/topology/ifunc.h"
  67 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
  68 #include "gromacs/topology/symtab.h"
  69 #include "gromacs/topology/topology.h"
  70 #include "gromacs/utility/arraysize.h"
  71 #include "gromacs/utility/baseversion.h"
  72 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  73 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  74 #include "gromacs/utility/futil.h"
  75 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
  76 #include "gromacs/utility/inmemoryserializer.h"
  77 #include "gromacs/utility/keyvaluetreebuilder.h"
  78 #include "gromacs/utility/keyvaluetreeserializer.h"
  79 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  80 #include "gromacs/utility/snprintf.h"
  81 #include "gromacs/utility/txtdump.h"
  82
  83 #define TPX_TAG_RELEASE "release"
  84
  85 /*! \brief Tag string for the file format written to run input files
  86  * written by this version of the code.
  87  *
  88  * Change this if you want to change the run input format in a feature
  89  * branch. This ensures that there will not be different run input
  90  * formats around which cannot be distinguished, while not causing
  91  * problems rebasing the feature branch onto upstream changes. When
  92  * merging with mainstream GROMACS, set this tag string back to
  93  * TPX_TAG_RELEASE, and instead add an element to tpxv.
  94  */
  95 static const char* tpx_tag = TPX_TAG_RELEASE;
  96
  97 /*! \brief Enum of values that describe the contents of a tpr file
  98  * whose format matches a version number
  99  *
 100  * The enum helps the code be more self-documenting and ensure merges
 101  * do not silently resolve when two patches make the same bump. When
 102  * adding new functionality, add a new element just above tpxv_Count
 103  * in this enumeration, and write code below that does the right thing
 104  * according to the value of file_version.
 105  */
 106 enum tpxv
 107 {
 108     tpxv_ComputationalElectrophysiology =
 109             96, /**< support for ion/water position swaps (computational electrophysiology) */
 110     tpxv_Use64BitRandomSeed, /**< change ld_seed from int to int64_t */
 111     tpxv_RestrictedBendingAndCombinedAngleTorsionPotentials, /**< potentials for supporting coarse-grained force fields */
 112     tpxv_InteractiveMolecularDynamics, /**< interactive molecular dynamics (IMD) */
 113     tpxv_RemoveObsoleteParameters1,    /**< remove optimize_fft, dihre_fc, nstcheckpoint */
 114     tpxv_PullCoordTypeGeom,            /**< add pull type and geometry per group and flat-bottom */
 115     tpxv_PullGeomDirRel,               /**< add pull geometry direction-relative */
 116     tpxv_IntermolecularBondeds, /**< permit inter-molecular bonded interactions in the topology */
 117     tpxv_CompElWithSwapLayerOffset, /**< added parameters for improved CompEl setups */
 118     tpxv_CompElPolyatomicIonsAndMultipleIonTypes, /**< CompEl now can handle polyatomic ions and more than two types of ions */
 119     tpxv_RemoveAdress,                            /**< removed support for AdResS */
 120     tpxv_PullCoordNGroup,               /**< add ngroup to pull coord */
 121     tpxv_RemoveTwinRange,               /**< removed support for twin-range interactions */
 122     tpxv_ReplacePullPrintCOM12,         /**< Replaced print-com-1, 2 with pull-print-com */
 123     tpxv_PullExternalPotential,         /**< Added pull type external potential */
 124     tpxv_GenericParamsForElectricField, /**< Introduced KeyValueTree and moved electric field parameters */
 125     tpxv_AcceleratedWeightHistogram, /**< sampling with accelerated weight histogram method (AWH) */
 126     tpxv_RemoveImplicitSolvation,    /**< removed support for implicit solvation */
 127     tpxv_PullPrevStepCOMAsReference, /**< Enabled using the COM of the pull group of the last frame as reference for PBC */
 128     tpxv_MimicQMMM,   /**< Introduced support for MiMiC QM/MM interface */
 129     tpxv_PullAverage, /**< Added possibility to output average pull force and position */
 130     tpxv_GenericInternalParameters, /**< Added internal parameters for mdrun modules*/
 131     tpxv_VSite2FD,                  /**< Added 2FD type virtual site */
 132     tpxv_AddSizeField, /**< Added field with information about the size of the serialized tpr file in bytes, excluding the header */
 133     tpxv_Count         /**< the total number of tpxv versions */
 134 };
 135
 136 /*! \brief Version number of the file format written to run input
 137  * files by this version of the code.
 138  *
 139  * The tpx_version increases whenever the file format in the main
 140  * development branch changes, due to an extension of the tpxv enum above.
 141  * Backward compatibility for reading old run input files is maintained
 142  * by checking this version number against that of the file and then using
 143  * the correct code path.
 144  *
 145  * When developing a feature branch that needs to change the run input
 146  * file format, change tpx_tag instead. */
 147 static const int tpx_version = tpxv_Count - 1;
 148
 149
 150 /* This number should only be increased when you edit the TOPOLOGY section
 151  * or the HEADER of the tpx format.
 152  * This way we can maintain forward compatibility too for all analysis tools
 153  * and/or external programs that only need to know the atom/residue names,
 154  * charges, and bond connectivity.
 155  *
 156  * It first appeared in tpx version 26, when I also moved the inputrecord
 157  * to the end of the tpx file, so we can just skip it if we only
 158  * want the topology.
 159  *
 160  * In particular, it must be increased when adding new elements to
 161  * ftupd, so that old code can read new .tpr files.
 162  *
 163  * Updated for added field that contains the number of bytes of the tpr body, excluding the header.
 164  */
 165 static const int tpx_generation = 27;
 166
 167 /* This number should be the most recent backwards incompatible version
 168  * I.e., if this number is 9, we cannot read tpx version 9 with this code.
 169  */
 170 static const int tpx_incompatible_version = 57; // GMX4.0 has version 58
 171
 172
 173 /* Struct used to maintain tpx compatibility when function types are added */
 174 typedef struct
 175 {
 176     int fvnr;  /* file version number in which the function type first appeared */
 177     int ftype; /* function type */
 178 } t_ftupd;
 179
 180 /*
 181  * TODO The following three lines make little sense, please clarify if
 182  * you've had to work out how ftupd works.
 183  *
 184  * The entries should be ordered in:
 185  * 1. ascending function type number
 186  * 2. ascending file version number
 187  *
 188  * Because we support reading of old .tpr file versions (even when
 189  * mdrun can no longer run the simulation), we need to be able to read
 190  * obsolete t_interaction_function types. Any data read from such
 191  * fields is discarded. Their names have _NOLONGERUSED appended to
 192  * them to make things clear.
 193  */
 194 static const t_ftupd ftupd[] = {
 195     { 70, F_RESTRBONDS },
 196     { tpxv_RestrictedBendingAndCombinedAngleTorsionPotentials, F_RESTRANGLES },
 197     { 76, F_LINEAR_ANGLES },
 198     { tpxv_RestrictedBendingAndCombinedAngleTorsionPotentials, F_RESTRDIHS },
 199     { tpxv_RestrictedBendingAndCombinedAngleTorsionPotentials, F_CBTDIHS },
 200     { 65, F_CMAP },
 201     { 60, F_GB12_NOLONGERUSED },
 202     { 61, F_GB13_NOLONGERUSED },
 203     { 61, F_GB14_NOLONGERUSED },
 204     { 72, F_GBPOL_NOLONGERUSED },
 205     { 72, F_NPSOLVATION_NOLONGERUSED },
 206     { 93, F_LJ_RECIP },
 207     { 76, F_ANHARM_POL },
 208     { 90, F_FBPOSRES },
 209     { tpxv_VSite2FD, F_VSITE2FD },
 210     { tpxv_GenericInternalParameters, F_DENSITYFITTING },
 211     { 69, F_VTEMP_NOLONGERUSED },
 212     { 66, F_PDISPCORR },
 213     { 79, F_DVDL_COUL },
 214     {
 215             79,
 216             F_DVDL_VDW,
 217     },
 218     {
 219             79,
 220             F_DVDL_BONDED,
 221     },
 222     { 79, F_DVDL_RESTRAINT },
 223     { 79, F_DVDL_TEMPERATURE },
 224 };
 225 #define NFTUPD asize(ftupd)
 226
 227 /* Needed for backward compatibility */
 228 #define MAXNODES 256
 229
 230 /**************************************************************
 231  *
 232  * Now the higer level routines that do io of the structures and arrays
 233  *
 234  **************************************************************/
 235 static void do_pullgrp_tpx_pre95(gmx::ISerializer* serializer, t_pull_group* pgrp, t_pull_coord* pcrd)
 236 {
 237     rvec tmp;
 238
 239     serializer->doInt(&pgrp->nat);
 240     if (serializer->reading())
 241     {
 242         snew(pgrp->ind, pgrp->nat);
 243     }
 244     serializer->doIntArray(pgrp->ind, pgrp->nat);
 245     serializer->doInt(&pgrp->nweight);
 246     if (serializer->reading())
 247     {
 248         snew(pgrp->weight, pgrp->nweight);
 249     }
 250     serializer->doRealArray(pgrp->weight, pgrp->nweight);
 251     serializer->doInt(&pgrp->pbcatom);
 252     serializer->doRvec(&pcrd->vec);
 253     clear_rvec(pcrd->origin);
 254     serializer->doRvec(&tmp);
 255     pcrd->init = tmp[0];
 256     serializer->doReal(&pcrd->rate);
 257     serializer->doReal(&pcrd->k);
 258     serializer->doReal(&pcrd->kB);
 259 }
 260
 261 static void do_pull_group(gmx::ISerializer* serializer, t_pull_group* pgrp)
 262 {
 263     serializer->doInt(&pgrp->nat);
 264     if (serializer->reading())
 265     {
 266         snew(pgrp->ind, pgrp->nat);
 267     }
 268     serializer->doIntArray(pgrp->ind, pgrp->nat);
 269     serializer->doInt(&pgrp->nweight);
 270     if (serializer->reading())
 271     {
 272         snew(pgrp->weight, pgrp->nweight);
 273     }
 274     serializer->doRealArray(pgrp->weight, pgrp->nweight);
 275     serializer->doInt(&pgrp->pbcatom);
 276 }
 277
 278 static void do_pull_coord(gmx::ISerializer* serializer,
 279                           t_pull_coord*     pcrd,
 280                           int               file_version,
 281                           int               ePullOld,
 282                           int               eGeomOld,
 283                           ivec              dimOld)
 284 {
 285     if (file_version >= tpxv_PullCoordNGroup)
 286     {
 287         serializer->doInt(&pcrd->eType);
 288         if (file_version >= tpxv_PullExternalPotential)
 289         {
 290             if (pcrd->eType == epullEXTERNAL)
 291             {
 292                 std::string buf;
 293                 if (serializer->reading())
 294                 {
 295                     serializer->doString(&buf);
 296                     pcrd->externalPotentialProvider = gmx_strdup(buf.c_str());
 297                 }
 298                 else
 299                 {
 300                     buf = pcrd->externalPotentialProvider;
 301                     serializer->doString(&buf);
 302                 }
 303             }
 304             else
 305             {
 306                 pcrd->externalPotentialProvider = nullptr;
 307             }
 308         }
 309         else
 310         {
 311             if (serializer->reading())
 312             {
 313                 pcrd->externalPotentialProvider = nullptr;
 314             }
 315         }
 316         /* Note that we try to support adding new geometries without
 317          * changing the tpx version. This requires checks when printing the
 318          * geometry string and a check and fatal_error in init_pull.
 319          */
 320         serializer->doInt(&pcrd->eGeom);
 321         serializer->doInt(&pcrd->ngroup);
 322         if (pcrd->ngroup <= c_pullCoordNgroupMax)
 323         {
 324             serializer->doIntArray(pcrd->group, pcrd->ngroup);
 325         }
 326         else
 327         {
 328             /* More groups in file than supported, this must be a new geometry
 329              * that is not supported by our current code. Since we will not
 330              * use the groups for this coord (checks in the pull and WHAM code
 331              * ensure this), we can ignore the groups and set ngroup=0.
 332              */
 333             int* dum;
 334             snew(dum, pcrd->ngroup);
 335             serializer->doIntArray(dum, pcrd->ngroup);
 336             sfree(dum);
 337
 338             pcrd->ngroup = 0;
 339         }
 340         serializer->doIvec(&pcrd->dim);
 341     }
 342     else
 343     {
 344         pcrd->ngroup = 2;
 345         serializer->doInt(&pcrd->group[0]);
 346         serializer->doInt(&pcrd->group[1]);
 347         if (file_version >= tpxv_PullCoordTypeGeom)
 348         {
 349             pcrd->ngroup = (pcrd->eGeom == epullgDIRRELATIVE ? 4 : 2);
 350             serializer->doInt(&pcrd->eType);
 351             serializer->doInt(&pcrd->eGeom);
 352             if (pcrd->ngroup == 4)
 353             {
 354                 serializer->doInt(&pcrd->group[2]);
 355                 serializer->doInt(&pcrd->group[3]);
 356             }
 357             serializer->doIvec(&pcrd->dim);
 358         }
 359         else
 360         {
 361             pcrd->eType = ePullOld;
 362             pcrd->eGeom = eGeomOld;
 363             copy_ivec(dimOld, pcrd->dim);
 364         }
 365     }
 366     serializer->doRvec(&pcrd->origin);
 367     serializer->doRvec(&pcrd->vec);
 368     if (file_version >= tpxv_PullCoordTypeGeom)
 369     {
 370         serializer->doBool(&pcrd->bStart);
 371     }
 372     else
 373     {
 374         /* This parameter is only printed, but not actually used by mdrun */
 375         pcrd->bStart = FALSE;
 376     }
 377     serializer->doReal(&pcrd->init);
 378     serializer->doReal(&pcrd->rate);
 379     serializer->doReal(&pcrd->k);
 380     serializer->doReal(&pcrd->kB);
 381 }
 382
 383 static void do_expandedvals(gmx::ISerializer* serializer, t_expanded* expand, t_lambda* fepvals, int file_version)
 384 {
 385     int n_lambda = fepvals->n_lambda;
 386
 387     /* reset the lambda calculation window */
 388     fepvals->lambda_start_n = 0;
 389     fepvals->lambda_stop_n  = n_lambda;
 390     if (file_version >= 79)
 391     {
 392         if (n_lambda > 0)
 393         {
 394             if (serializer->reading())
 395             {
 396                 snew(expand->init_lambda_weights, n_lambda);
 397             }
 398             serializer->doRealArray(expand->init_lambda_weights, n_lambda);
 399             serializer->doBool(&expand->bInit_weights);
 400         }
 401
 402         serializer->doInt(&expand->nstexpanded);
 403         serializer->doInt(&expand->elmcmove);
 404         serializer->doInt(&expand->elamstats);
 405         serializer->doInt(&expand->lmc_repeats);
 406         serializer->doInt(&expand->gibbsdeltalam);
 407         serializer->doInt(&expand->lmc_forced_nstart);
 408         serializer->doInt(&expand->lmc_seed);
 409         serializer->doReal(&expand->mc_temp);
 410         serializer->doBool(&expand->bSymmetrizedTMatrix);
 411         serializer->doInt(&expand->nstTij);
 412         serializer->doInt(&expand->minvarmin);
 413         serializer->doInt(&expand->c_range);
 414         serializer->doReal(&expand->wl_scale);
 415         serializer->doReal(&expand->wl_ratio);
 416         serializer->doReal(&expand->init_wl_delta);
 417         serializer->doBool(&expand->bWLoneovert);
 418         serializer->doInt(&expand->elmceq);
 419         serializer->doInt(&expand->equil_steps);
 420         serializer->doInt(&expand->equil_samples);
 421         serializer->doInt(&expand->equil_n_at_lam);
 422         serializer->doReal(&expand->equil_wl_delta);
 423         serializer->doReal(&expand->equil_ratio);
 424     }
 425 }
 426
 427 static void do_simtempvals(gmx::ISerializer* serializer, t_simtemp* simtemp, int n_lambda, int file_version)
 428 {
 429     if (file_version >= 79)
 430     {
 431         serializer->doInt(&simtemp->eSimTempScale);
 432         serializer->doReal(&simtemp->simtemp_high);
 433         serializer->doReal(&simtemp->simtemp_low);
 434         if (n_lambda > 0)
 435         {
 436             if (serializer->reading())
 437             {
 438                 snew(simtemp->temperatures, n_lambda);
 439             }
 440             serializer->doRealArray(simtemp->temperatures, n_lambda);
 441         }
 442     }
 443 }
 444
 445 static void do_imd(gmx::ISerializer* serializer, t_IMD* imd)
 446 {
 447     serializer->doInt(&imd->nat);
 448     if (serializer->reading())
 449     {
 450         snew(imd->ind, imd->nat);
 451     }
 452     serializer->doIntArray(imd->ind, imd->nat);
 453 }
 454
 455 static void do_fepvals(gmx::ISerializer* serializer, t_lambda* fepvals, int file_version)
 456 {
 457     /* i is defined in the ndo_double macro; use g to iterate. */
 458     int  g;
 459     real rdum;
 460
 461     /* free energy values */
 462
 463     if (file_version >= 79)
 464     {
 465         serializer->doInt(&fepvals->init_fep_state);
 466         serializer->doDouble(&fepvals->init_lambda);
 467         serializer->doDouble(&fepvals->delta_lambda);
 468     }
 469     else if (file_version >= 59)
 470     {
 471         serializer->doDouble(&fepvals->init_lambda);
 472         serializer->doDouble(&fepvals->delta_lambda);
 473     }
 474     else
 475     {
 476         serializer->doReal(&rdum);
 477         fepvals->init_lambda = rdum;
 478         serializer->doReal(&rdum);
 479         fepvals->delta_lambda = rdum;
 480     }
 481     if (file_version >= 79)
 482     {
 483         serializer->doInt(&fepvals->n_lambda);
 484         if (serializer->reading())
 485         {
 486             snew(fepvals->all_lambda, efptNR);
 487         }
 488         for (g = 0; g < efptNR; g++)
 489         {
 490             if (fepvals->n_lambda > 0)
 491             {
 492                 if (serializer->reading())
 493                 {
 494                     snew(fepvals->all_lambda[g], fepvals->n_lambda);
 495                 }
 496                 serializer->doDoubleArray(fepvals->all_lambda[g], fepvals->n_lambda);
 497                 serializer->doBoolArray(fepvals->separate_dvdl, efptNR);
 498             }
 499             else if (fepvals->init_lambda >= 0)
 500             {
 501                 fepvals->separate_dvdl[efptFEP] = TRUE;
 502             }
 503         }
 504     }
 505     else if (file_version >= 64)
 506     {
 507         serializer->doInt(&fepvals->n_lambda);
 508         if (serializer->reading())
 509         {
 510             int g;
 511
 512             snew(fepvals->all_lambda, efptNR);
 513             /* still allocate the all_lambda array's contents. */
 514             for (g = 0; g < efptNR; g++)
 515             {
 516                 if (fepvals->n_lambda > 0)
 517                 {
 518                     snew(fepvals->all_lambda[g], fepvals->n_lambda);
 519                 }
 520             }
 521         }
 522         serializer->doDoubleArray(fepvals->all_lambda[efptFEP], fepvals->n_lambda);
 523         if (fepvals->init_lambda >= 0)
 524         {
 525             int g, h;
 526
 527             fepvals->separate_dvdl[efptFEP] = TRUE;
 528
 529             if (serializer->reading())
 530             {
 531                 /* copy the contents of the efptFEP lambda component to all
 532                    the other components */
 533                 for (g = 0; g < efptNR; g++)
 534                 {
 535                     for (h = 0; h < fepvals->n_lambda; h++)
 536                     {
 537                         if (g != efptFEP)
 538                         {
 539                             fepvals->all_lambda[g][h] = fepvals->all_lambda[efptFEP][h];
 540                         }
 541                     }
 542                 }
 543             }
 544         }
 545     }
 546     else
 547     {
 548         fepvals->n_lambda   = 0;
 549         fepvals->all_lambda = nullptr;
 550         if (fepvals->init_lambda >= 0)
 551         {
 552             fepvals->separate_dvdl[efptFEP] = TRUE;
 553         }
 554     }
 555     serializer->doReal(&fepvals->sc_alpha);
 556     serializer->doInt(&fepvals->sc_power);
 557     if (file_version >= 79)
 558     {
 559         serializer->doReal(&fepvals->sc_r_power);
 560     }
 561     else
 562     {
 563         fepvals->sc_r_power = 6.0;
 564     }
 565     serializer->doReal(&fepvals->sc_sigma);
 566     if (serializer->reading())
 567     {
 568         if (file_version >= 71)
 569         {
 570             fepvals->sc_sigma_min = fepvals->sc_sigma;
 571         }
 572         else
 573         {
 574             fepvals->sc_sigma_min = 0;
 575         }
 576     }
 577     if (file_version >= 79)
 578     {
 579         serializer->doBool(&fepvals->bScCoul);
 580     }
 581     else
 582     {
 583         fepvals->bScCoul = TRUE;
 584     }
 585     if (file_version >= 64)
 586     {
 587         serializer->doInt(&fepvals->nstdhdl);
 588     }
 589     else
 590     {
 591         fepvals->nstdhdl = 1;
 592     }
 593
 594     if (file_version >= 73)
 595     {
 596         serializer->doInt(&fepvals->separate_dhdl_file);
 597         serializer->doInt(&fepvals->dhdl_derivatives);
 598     }
 599     else
 600     {
 601         fepvals->separate_dhdl_file = esepdhdlfileYES;
 602         fepvals->dhdl_derivatives   = edhdlderivativesYES;
 603     }
 604     if (file_version >= 71)
 605     {
 606         serializer->doInt(&fepvals->dh_hist_size);
 607         serializer->doDouble(&fepvals->dh_hist_spacing);
 608     }
 609     else
 610     {
 611         fepvals->dh_hist_size    = 0;
 612         fepvals->dh_hist_spacing = 0.1;
 613     }
 614     if (file_version >= 79)
 615     {
 616         serializer->doInt(&fepvals->edHdLPrintEnergy);
 617     }
 618     else
 619     {
 620         fepvals->edHdLPrintEnergy = edHdLPrintEnergyNO;
 621     }
 622
 623     /* handle lambda_neighbors */
 624     if ((file_version >= 83 && file_version < 90) || file_version >= 92)
 625     {
 626         serializer->doInt(&fepvals->lambda_neighbors);
 627         if ((fepvals->lambda_neighbors >= 0) && (fepvals->init_fep_state >= 0)
 628             && (fepvals->init_lambda < 0))
 629         {
 630             fepvals->lambda_start_n = (fepvals->init_fep_state - fepvals->lambda_neighbors);
 631             fepvals->lambda_stop_n  = (fepvals->init_fep_state + fepvals->lambda_neighbors + 1);
 632             if (fepvals->lambda_start_n < 0)
 633             {
 634                 fepvals->lambda_start_n = 0;
 635             }
 636             if (fepvals->lambda_stop_n >= fepvals->n_lambda)
 637             {
 638                 fepvals->lambda_stop_n = fepvals->n_lambda;
 639             }
 640         }
 641         else
 642         {
 643             fepvals->lambda_start_n = 0;
 644             fepvals->lambda_stop_n  = fepvals->n_lambda;
 645         }
 646     }
 647     else
 648     {
 649         fepvals->lambda_start_n = 0;
 650         fepvals->lambda_stop_n  = fepvals->n_lambda;
 651     }
 652 }
 653
 654 static void do_awhBias(gmx::ISerializer* serializer, gmx::AwhBiasParams* awhBiasParams, int gmx_unused file_version)
 655 {
 656     serializer->doInt(&awhBiasParams->eTarget);
 657     serializer->doDouble(&awhBiasParams->targetBetaScaling);
 658     serializer->doDouble(&awhBiasParams->targetCutoff);
 659     serializer->doInt(&awhBiasParams->eGrowth);
 660     serializer->doInt(&awhBiasParams->bUserData);
 661     serializer->doDouble(&awhBiasParams->errorInitial);
 662     serializer->doInt(&awhBiasParams->ndim);
 663     serializer->doInt(&awhBiasParams->shareGroup);
 664     serializer->doBool(&awhBiasParams->equilibrateHistogram);
 665
 666     if (serializer->reading())
 667     {
 668         snew(awhBiasParams->dimParams, awhBiasParams->ndim);
 669     }
 670
 671     for (int d = 0; d < awhBiasParams->ndim; d++)
 672     {
 673         gmx::AwhDimParams* dimParams = &awhBiasParams->dimParams[d];
 674
 675         serializer->doInt(&dimParams->eCoordProvider);
 676         serializer->doInt(&dimParams->coordIndex);
 677         serializer->doDouble(&dimParams->origin);
 678         serializer->doDouble(&dimParams->end);
 679         serializer->doDouble(&dimParams->period);
 680         serializer->doDouble(&dimParams->forceConstant);
 681         serializer->doDouble(&dimParams->diffusion);
 682         serializer->doDouble(&dimParams->coordValueInit);
 683         serializer->doDouble(&dimParams->coverDiameter);
 684     }
 685 }
 686
 687 static void do_awh(gmx::ISerializer* serializer, gmx::AwhParams* awhParams, int gmx_unused file_version)
 688 {
 689     serializer->doInt(&awhParams->numBias);
 690     serializer->doInt(&awhParams->nstOut);
 691     serializer->doInt64(&awhParams->seed);
 692     serializer->doInt(&awhParams->nstSampleCoord);
 693     serializer->doInt(&awhParams->numSamplesUpdateFreeEnergy);
 694     serializer->doInt(&awhParams->ePotential);
 695     serializer->doBool(&awhParams->shareBiasMultisim);
 696
 697     if (awhParams->numBias > 0)
 698     {
 699         if (serializer->reading())
 700         {
 701             snew(awhParams->awhBiasParams, awhParams->numBias);
 702         }
 703
 704         for (int k = 0; k < awhParams->numBias; k++)
 705         {
 706             do_awhBias(serializer, &awhParams->awhBiasParams[k], file_version);
 707         }
 708     }
 709 }
 710
 711 static void do_pull(gmx::ISerializer* serializer, pull_params_t* pull, int file_version, int ePullOld)
 712 {
 713     int  eGeomOld = -1;
 714     ivec dimOld;
 715     int  g;
 716
 717     if (file_version >= 95)
 718     {
 719         serializer->doInt(&pull->ngroup);
 720     }
 721     serializer->doInt(&pull->ncoord);
 722     if (file_version < 95)
 723     {
 724         pull->ngroup = pull->ncoord + 1;
 725     }
 726     if (file_version < tpxv_PullCoordTypeGeom)
 727     {
 728         real dum;
 729
 730         serializer->doInt(&eGeomOld);
 731         serializer->doIvec(&dimOld);
 732         /* The inner cylinder radius, now removed */
 733         serializer->doReal(&dum);
 734     }
 735     serializer->doReal(&pull->cylinder_r);
 736     serializer->doReal(&pull->constr_tol);
 737     if (file_version >= 95)
 738     {
 739         serializer->doBool(&pull->bPrintCOM);
 740         /* With file_version < 95 this value is set below */
 741     }
 742     if (file_version >= tpxv_ReplacePullPrintCOM12)
 743     {
 744         serializer->doBool(&pull->bPrintRefValue);
 745         serializer->doBool(&pull->bPrintComp);
 746     }
 747     else if (file_version >= tpxv_PullCoordTypeGeom)
 748     {
 749         int idum;
 750         serializer->doInt(&idum); /* used to be bPrintCOM2 */
 751         serializer->doBool(&pull->bPrintRefValue);
 752         serializer->doBool(&pull->bPrintComp);
 753     }
 754     else
 755     {
 756         pull->bPrintRefValue = FALSE;
 757         pull->bPrintComp     = TRUE;
 758     }
 759     serializer->doInt(&pull->nstxout);
 760     serializer->doInt(&pull->nstfout);
 761     if (file_version >= tpxv_PullPrevStepCOMAsReference)
 762     {
 763         serializer->doBool(&pull->bSetPbcRefToPrevStepCOM);
 764     }
 765     else
 766     {
 767         pull->bSetPbcRefToPrevStepCOM = FALSE;
 768     }
 769     if (serializer->reading())
 770     {
 771         snew(pull->group, pull->ngroup);
 772         snew(pull->coord, pull->ncoord);
 773     }
 774     if (file_version < 95)
 775     {
 776         /* epullgPOS for position pulling, before epullgDIRPBC was removed */
 777         if (eGeomOld == epullgDIRPBC)
 778         {
 779             gmx_fatal(FARGS, "pull-geometry=position is no longer supported");
 780         }
 781         if (eGeomOld > epullgDIRPBC)
 782         {
 783             eGeomOld -= 1;
 784         }
 785
 786         for (g = 0; g < pull->ngroup; g++)
 787         {
 788             /* We read and ignore a pull coordinate for group 0 */
 789             do_pullgrp_tpx_pre95(serializer, &pull->group[g], &pull->coord[std::max(g - 1, 0)]);
 790             if (g > 0)
 791             {
 792                 pull->coord[g - 1].group[0] = 0;
 793                 pull->coord[g - 1].group[1] = g;
 794             }
 795         }
 796
 797         pull->bPrintCOM = (pull->group[0].nat > 0);
 798     }
 799     else
 800     {
 801         for (g = 0; g < pull->ngroup; g++)
 802         {
 803             do_pull_group(serializer, &pull->group[g]);
 804         }
 805         for (g = 0; g < pull->ncoord; g++)
 806         {
 807             do_pull_coord(serializer, &pull->coord[g], file_version, ePullOld, eGeomOld, dimOld);
 808         }
 809     }
 810     if (file_version >= tpxv_PullAverage)
 811     {
 812         gmx_bool v;
 813
 814         v = pull->bXOutAverage;
 815         serializer->doBool(&v);
 816         pull->bXOutAverage = v;
 817         v                  = pull->bFOutAverage;
 818         serializer->doBool(&v);
 819         pull->bFOutAverage = v;
 820     }
 821 }
 822
 823
 824 static void do_rotgrp(gmx::ISerializer* serializer, t_rotgrp* rotg)
 825 {
 826     serializer->doInt(&rotg->eType);
 827     serializer->doInt(&rotg->bMassW);
 828     serializer->doInt(&rotg->nat);
 829     if (serializer->reading())
 830     {
 831         snew(rotg->ind, rotg->nat);
 832     }
 833     serializer->doIntArray(rotg->ind, rotg->nat);
 834     if (serializer->reading())
 835     {
 836         snew(rotg->x_ref, rotg->nat);
 837     }
 838     serializer->doRvecArray(rotg->x_ref, rotg->nat);
 839     serializer->doRvec(&rotg->inputVec);
 840     serializer->doRvec(&rotg->pivot);
 841     serializer->doReal(&rotg->rate);
 842     serializer->doReal(&rotg->k);
 843     serializer->doReal(&rotg->slab_dist);
 844     serializer->doReal(&rotg->min_gaussian);
 845     serializer->doReal(&rotg->eps);
 846     serializer->doInt(&rotg->eFittype);
 847     serializer->doInt(&rotg->PotAngle_nstep);
 848     serializer->doReal(&rotg->PotAngle_step);
 849 }
 850
 851 static void do_rot(gmx::ISerializer* serializer, t_rot* rot)
 852 {
 853     int g;
 854
 855     serializer->doInt(&rot->ngrp);
 856     serializer->doInt(&rot->nstrout);
 857     serializer->doInt(&rot->nstsout);
 858     if (serializer->reading())
 859     {
 860         snew(rot->grp, rot->ngrp);
 861     }
 862     for (g = 0; g < rot->ngrp; g++)
 863     {
 864         do_rotgrp(serializer, &rot->grp[g]);
 865     }
 866 }
 867
 868
 869 static void do_swapgroup(gmx::ISerializer* serializer, t_swapGroup* g)
 870 {
 871
 872     /* Name of the group or molecule */
 873     std::string buf;
 874     if (serializer->reading())
 875     {
 876         serializer->doString(&buf);
 877         g->molname = gmx_strdup(buf.c_str());
 878     }
 879     else
 880     {
 881         buf = g->molname;
 882         serializer->doString(&buf);
 883     }
 884
 885     /* Number of atoms in the group */
 886     serializer->doInt(&g->nat);
 887
 888     /* The group's atom indices */
 889     if (serializer->reading())
 890     {
 891         snew(g->ind, g->nat);
 892     }
 893     serializer->doIntArray(g->ind, g->nat);
 894
 895     /* Requested counts for compartments A and B */
 896     serializer->doIntArray(g->nmolReq, eCompNR);
 897 }
 898
 899 static void do_swapcoords_tpx(gmx::ISerializer* serializer, t_swapcoords* swap, int file_version)
 900 {
 901     /* Enums for better readability of the code */
 902     enum
 903     {
 904         eCompA = 0,
 905         eCompB
 906     };
 907     enum
 908     {
 909         eChannel0 = 0,
 910         eChannel1
 911     };
 912
 913
 914     if (file_version >= tpxv_CompElPolyatomicIonsAndMultipleIonTypes)
 915     {
 916         /* The total number of swap groups is the sum of the fixed groups
 917          * (split0, split1, solvent), and the user-defined groups (2+ types of ions)
 918          */
 919         serializer->doInt(&swap->ngrp);
 920         if (serializer->reading())
 921         {
 922             snew(swap->grp, swap->ngrp);
 923         }
 924         for (int ig = 0; ig < swap->ngrp; ig++)
 925         {
 926             do_swapgroup(serializer, &swap->grp[ig]);
 927         }
 928         serializer->doBool(&swap->massw_split[eChannel0]);
 929         serializer->doBool(&swap->massw_split[eChannel1]);
 930         serializer->doInt(&swap->nstswap);
 931         serializer->doInt(&swap->nAverage);
 932         serializer->doReal(&swap->threshold);
 933         serializer->doReal(&swap->cyl0r);
 934         serializer->doReal(&swap->cyl0u);
 935         serializer->doReal(&swap->cyl0l);
 936         serializer->doReal(&swap->cyl1r);
 937         serializer->doReal(&swap->cyl1u);
 938         serializer->doReal(&swap->cyl1l);
 939     }
 940     else
 941     {
 942         /*** Support reading older CompEl .tpr files ***/
 943
 944         /* In the original CompEl .tpr files, we always have 5 groups: */
 945         swap->ngrp = 5;
 946         snew(swap->grp, swap->ngrp);
 947
 948         swap->grp[eGrpSplit0].molname  = gmx_strdup("split0");  // group 0: split0
 949         swap->grp[eGrpSplit1].molname  = gmx_strdup("split1");  // group 1: split1
 950         swap->grp[eGrpSolvent].molname = gmx_strdup("solvent"); // group 2: solvent
 951         swap->grp[3].molname           = gmx_strdup("anions");  // group 3: anions
 952         swap->grp[4].molname           = gmx_strdup("cations"); // group 4: cations
 953
 954         serializer->doInt(&swap->grp[3].nat);
 955         serializer->doInt(&swap->grp[eGrpSolvent].nat);
 956         serializer->doInt(&swap->grp[eGrpSplit0].nat);
 957         serializer->doBool(&swap->massw_split[eChannel0]);
 958         serializer->doInt(&swap->grp[eGrpSplit1].nat);
 959         serializer->doBool(&swap->massw_split[eChannel1]);
 960         serializer->doInt(&swap->nstswap);
 961         serializer->doInt(&swap->nAverage);
 962         serializer->doReal(&swap->threshold);
 963         serializer->doReal(&swap->cyl0r);
 964         serializer->doReal(&swap->cyl0u);
 965         serializer->doReal(&swap->cyl0l);
 966         serializer->doReal(&swap->cyl1r);
 967         serializer->doReal(&swap->cyl1u);
 968         serializer->doReal(&swap->cyl1l);
 969
 970         // The order[] array keeps compatibility with older .tpr files
 971         // by reading in the groups in the classic order
 972         {
 973             const int order[4] = { 3, eGrpSolvent, eGrpSplit0, eGrpSplit1 };
 974
 975             for (int ig = 0; ig < 4; ig++)
 976             {
 977                 int g = order[ig];
 978                 snew(swap->grp[g].ind, swap->grp[g].nat);
 979                 serializer->doIntArray(swap->grp[g].ind, swap->grp[g].nat);
 980             }
 981         }
 982
 983         for (int j = eCompA; j <= eCompB; j++)
 984         {
 985             serializer->doInt(&swap->grp[3].nmolReq[j]); // group 3 = anions
 986             serializer->doInt(&swap->grp[4].nmolReq[j]); // group 4 = cations
 987         }
 988     } /* End support reading older CompEl .tpr files */
 989
 990     if (file_version >= tpxv_CompElWithSwapLayerOffset)
 991     {
 992         serializer->doReal(&swap->bulkOffset[eCompA]);
 993         serializer->doReal(&swap->bulkOffset[eCompB]);
 994     }
 995 }
 996
 997 static void do_legacy_efield(gmx::ISerializer* serializer, gmx::KeyValueTreeObjectBuilder* root)
 998 {
 999     const char* const dimName[] = { "x", "y", "z" };
1000
1001     auto appliedForcesObj = root->addObject("applied-forces");
1002     auto efieldObj        = appliedForcesObj.addObject("electric-field");
1003     // The content of the tpr file for this feature has
1004     // been the same since gromacs 4.0 that was used for
1005     // developing.
1006     for (int j = 0; j < DIM; ++j)
1007     {
1008         int n, nt;
1009         serializer->doInt(&n);
1010         serializer->doInt(&nt);
1011         std::vector<real> aa(n + 1), phi(nt + 1), at(nt + 1), phit(nt + 1);
1012         serializer->doRealArray(aa.data(), n);
1013         serializer->doRealArray(phi.data(), n);
1014         serializer->doRealArray(at.data(), nt);
1015         serializer->doRealArray(phit.data(), nt);
1016         if (n > 0)
1017         {
1018             if (n > 1 || nt > 1)
1019             {
1020                 gmx_fatal(FARGS,
1021                           "Can not handle tpr files with more than one electric field term per "
1022                           "direction.");
1023             }
1024             auto dimObj = efieldObj.addObject(dimName[j]);
1025             dimObj.addValue<real>("E0", aa[0]);
1026             dimObj.addValue<real>("omega", at[0]);
1027             dimObj.addValue<real>("t0", phi[0]);
1028             dimObj.addValue<real>("sigma", phit[0]);
1029         }
1030     }
1031 }
1032
1033
1034 static void do_inputrec(gmx::ISerializer* serializer, t_inputrec* ir, int file_version)
1035 {
1036     int      i, j, k, idum = 0;
1037     real     rdum;
1038     gmx_bool bdum = false;
1039
1040     if (file_version != tpx_version)
1041     {
1042         /* Give a warning about features that are not accessible */
1043         fprintf(stderr, "Note: file tpx version %d, software tpx version %d\n", file_version, tpx_version);
1044     }
1045
1046     if (file_version == 0)
1047     {
1048         return;
1049     }
1050
1051     gmx::KeyValueTreeBuilder       paramsBuilder;
1052     gmx::KeyValueTreeObjectBuilder paramsObj = paramsBuilder.rootObject();
1053
1054     /* Basic inputrec stuff */
1055     serializer->doInt(&ir->eI);
1056     if (file_version >= 62)
1057     {
1058         serializer->doInt64(&ir->nsteps);
1059     }
1060     else
1061     {
1062         serializer->doInt(&idum);
1063         ir->nsteps = idum;
1064     }
1065
1066     if (file_version >= 62)
1067     {
1068         serializer->doInt64(&ir->init_step);
1069     }
1070     else
1071     {
1072         serializer->doInt(&idum);
1073         ir->init_step = idum;
1074     }
1075
1076     serializer->doInt(&ir->simulation_part);
1077
1078     if (file_version >= 67)
1079     {
1080         serializer->doInt(&ir->nstcalcenergy);
1081     }
1082     else
1083     {
1084         ir->nstcalcenergy = 1;
1085     }
1086     if (file_version >= 81)
1087     {
1088         serializer->doInt(&ir->cutoff_scheme);
1089         if (file_version < 94)
1090         {
1091             ir->cutoff_scheme = 1 - ir->cutoff_scheme;
1092         }
1093     }
1094     else
1095     {
1096         ir->cutoff_scheme = ecutsGROUP;
1097     }
1098     serializer->doInt(&idum); /* used to be ns_type; not used anymore */
1099     serializer->doInt(&ir->nstlist);
1100     serializer->doInt(&idum); /* used to be ndelta; not used anymore */
1101
1102     serializer->doReal(&ir->rtpi);
1103
1104     serializer->doInt(&ir->nstcomm);
1105     serializer->doInt(&ir->comm_mode);
1106
1107     /* ignore nstcheckpoint */
1108     if (file_version < tpxv_RemoveObsoleteParameters1)
1109     {
1110         serializer->doInt(&idum);
1111     }
1112
1113     serializer->doInt(&ir->nstcgsteep);
1114
1115     serializer->doInt(&ir->nbfgscorr);
1116
1117     serializer->doInt(&ir->nstlog);
1118     serializer->doInt(&ir->nstxout);
1119     serializer->doInt(&ir->nstvout);
1120     serializer->doInt(&ir->nstfout);
1121     serializer->doInt(&ir->nstenergy);
1122     serializer->doInt(&ir->nstxout_compressed);
1123     if (file_version >= 59)
1124     {
1125         serializer->doDouble(&ir->init_t);
1126         serializer->doDouble(&ir->delta_t);
1127     }
1128     else
1129     {
1130         serializer->doReal(&rdum);
1131         ir->init_t = rdum;
1132         serializer->doReal(&rdum);
1133         ir->delta_t = rdum;
1134     }
1135     serializer->doReal(&ir->x_compression_precision);
1136     if (file_version >= 81)
1137     {
1138         serializer->doReal(&ir->verletbuf_tol);
1139     }
1140     else
1141     {
1142         ir->verletbuf_tol = 0;
1143     }
1144     serializer->doReal(&ir->rlist);
1145     if (file_version >= 67 && file_version < tpxv_RemoveTwinRange)
1146     {
1147         if (serializer->reading())
1148         {
1149             // Reading such a file version could invoke the twin-range
1150             // scheme, about which mdrun should give a fatal error.
1151             real dummy_rlistlong = -1;
1152             serializer->doReal(&dummy_rlistlong);
1153
1154             if (ir->rlist > 0 && (dummy_rlistlong == 0 || dummy_rlistlong > ir->rlist))
1155             {
1156                 // Get mdrun to issue an error (regardless of
1157                 // ir->cutoff_scheme).
1158                 ir->useTwinRange = true;
1159             }
1160             else
1161             {
1162                 // grompp used to set rlistlong actively. Users were
1163                 // probably also confused and set rlistlong == rlist.
1164                 // However, in all remaining cases, it is safe to let
1165                 // mdrun proceed normally.
1166                 ir->useTwinRange = false;
1167             }
1168         }
1169     }
1170     else
1171     {
1172         // No need to read or write anything
1173         ir->useTwinRange = false;
1174     }
1175     if (file_version >= 82 && file_version != 90)
1176     {
1177         // Multiple time-stepping is no longer enabled, but the old
1178         // support required the twin-range scheme, for which mdrun
1179         // already emits a fatal error.
1180         int dummy_nstcalclr = -1;
1181         serializer->doInt(&dummy_nstcalclr);
1182     }
1183     serializer->doInt(&ir->coulombtype);
1184     if (file_version >= 81)
1185     {
1186         serializer->doInt(&ir->coulomb_modifier);
1187     }
1188     else
1189     {
1190         ir->coulomb_modifier = (ir->cutoff_scheme == ecutsVERLET ? eintmodPOTSHIFT : eintmodNONE);
1191     }
1192     serializer->doReal(&ir->rcoulomb_switch);
1193     serializer->doReal(&ir->rcoulomb);
1194     serializer->doInt(&ir->vdwtype);
1195     if (file_version >= 81)
1196     {
1197         serializer->doInt(&ir->vdw_modifier);
1198     }
1199     else
1200     {
1201         ir->vdw_modifier = (ir->cutoff_scheme == ecutsVERLET ? eintmodPOTSHIFT : eintmodNONE);
1202     }
1203     serializer->doReal(&ir->rvdw_switch);
1204     serializer->doReal(&ir->rvdw);
1205     serializer->doInt(&ir->eDispCorr);
1206     serializer->doReal(&ir->epsilon_r);
1207     serializer->doReal(&ir->epsilon_rf);
1208     serializer->doReal(&ir->tabext);
1209
1210     // This permits reading a .tpr file that used implicit solvent,
1211     // and later permitting mdrun to refuse to run it.
1212     if (serializer->reading())
1213     {
1214         if (file_version < tpxv_RemoveImplicitSolvation)
1215         {
1216             serializer->doInt(&idum);
1217             serializer->doInt(&idum);
1218             serializer->doReal(&rdum);
1219             serializer->doReal(&rdum);
1220             serializer->doInt(&idum);
1221             ir->implicit_solvent = (idum > 0);
1222         }
1223         else
1224         {
1225             ir->implicit_solvent = false;
1226         }
1227         if (file_version < tpxv_RemoveImplicitSolvation)
1228         {
1229             serializer->doReal(&rdum);
1230             serializer->doReal(&rdum);
1231             serializer->doReal(&rdum);
1232             serializer->doReal(&rdum);
1233             if (file_version >= 60)
1234             {
1235                 serializer->doReal(&rdum);
1236                 serializer->doInt(&idum);
1237             }
1238             serializer->doReal(&rdum);
1239         }
1240     }
1241
1242     if (file_version >= 81)
1243     {
1244         serializer->doReal(&ir->fourier_spacing);
1245     }
1246     else
1247     {
1248         ir->fourier_spacing = 0.0;
1249     }
1250     serializer->doInt(&ir->nkx);
1251     serializer->doInt(&ir->nky);
1252     serializer->doInt(&ir->nkz);
1253     serializer->doInt(&ir->pme_order);
1254     serializer->doReal(&ir->ewald_rtol);
1255
1256     if (file_version >= 93)
1257     {
1258         serializer->doReal(&ir->ewald_rtol_lj);
1259     }
1260     else
1261     {
1262         ir->ewald_rtol_lj = ir->ewald_rtol;
1263     }
1264     serializer->doInt(&ir->ewald_geometry);
1265     serializer->doReal(&ir->epsilon_surface);
1266
1267     /* ignore bOptFFT */
1268     if (file_version < tpxv_RemoveObsoleteParameters1)
1269     {
1270         serializer->doBool(&bdum);
1271     }
1272
1273     if (file_version >= 93)
1274     {
1275         serializer->doInt(&ir->ljpme_combination_rule);
1276     }
1277     serializer->doBool(&ir->bContinuation);
1278     serializer->doInt(&ir->etc);
1279     /* before version 18, ir->etc was a gmx_bool (ir->btc),
1280      * but the values 0 and 1 still mean no and
1281      * berendsen temperature coupling, respectively.
1282      */
1283     if (file_version >= 79)
1284     {
1285         serializer->doBool(&ir->bPrintNHChains);
1286     }
1287     if (file_version >= 71)
1288     {
1289         serializer->doInt(&ir->nsttcouple);
1290     }
1291     else
1292     {
1293         ir->nsttcouple = ir->nstcalcenergy;
1294     }
1295     serializer->doInt(&ir->epc);
1296     serializer->doInt(&ir->epct);
1297     if (file_version >= 71)
1298     {
1299         serializer->doInt(&ir->nstpcouple);
1300     }
1301     else
1302     {
1303         ir->nstpcouple = ir->nstcalcenergy;
1304     }
1305     serializer->doReal(&ir->tau_p);
1306     serializer->doRvec(&ir->ref_p[XX]);
1307     serializer->doRvec(&ir->ref_p[YY]);
1308     serializer->doRvec(&ir->ref_p[ZZ]);
1309     serializer->doRvec(&ir->compress[XX]);
1310     serializer->doRvec(&ir->compress[YY]);
1311     serializer->doRvec(&ir->compress[ZZ]);
1312     serializer->doInt(&ir->refcoord_scaling);
1313     serializer->doRvec(&ir->posres_com);
1314     serializer->doRvec(&ir->posres_comB);
1315
1316     if (file_version < 79)
1317     {
1318         serializer->doInt(&ir->andersen_seed);
1319     }
1320     else
1321     {
1322         ir->andersen_seed = 0;
1323     }
1324
1325     serializer->doReal(&ir->shake_tol);
1326
1327     serializer->doInt(&ir->efep);
1328     do_fepvals(serializer, ir->fepvals, file_version);
1329
1330     if (file_version >= 79)
1331     {
1332         serializer->doBool(&ir->bSimTemp);
1333         if (ir->bSimTemp)
1334         {
1335             ir->bSimTemp = TRUE;
1336         }
1337     }
1338     else
1339     {
1340         ir->bSimTemp = FALSE;
1341     }
1342     if (ir->bSimTemp)
1343     {
1344         do_simtempvals(serializer, ir->simtempvals, ir->fepvals->n_lambda, file_version);
1345     }
1346
1347     if (file_version >= 79)
1348     {
1349         serializer->doBool(&ir->bExpanded);
1350         if (ir->bExpanded)
1351         {
1352             ir->bExpanded = TRUE;
1353         }
1354         else
1355         {
1356             ir->bExpanded = FALSE;
1357         }
1358     }
1359     if (ir->bExpanded)
1360     {
1361         do_expandedvals(serializer, ir->expandedvals, ir->fepvals, file_version);
1362     }
1363
1364     serializer->doInt(&ir->eDisre);
1365     serializer->doInt(&ir->eDisreWeighting);
1366     serializer->doBool(&ir->bDisreMixed);
1367     serializer->doReal(&ir->dr_fc);
1368     serializer->doReal(&ir->dr_tau);
1369     serializer->doInt(&ir->nstdisreout);
1370     serializer->doReal(&ir->orires_fc);
1371     serializer->doReal(&ir->orires_tau);
1372     serializer->doInt(&ir->nstorireout);
1373
1374     /* ignore dihre_fc */
1375     if (file_version < 79)
1376     {
1377         serializer->doReal(&rdum);
1378     }
1379
1380     serializer->doReal(&ir->em_stepsize);
1381     serializer->doReal(&ir->em_tol);
1382     serializer->doBool(&ir->bShakeSOR);
1383     serializer->doInt(&ir->niter);
1384     serializer->doReal(&ir->fc_stepsize);
1385     serializer->doInt(&ir->eConstrAlg);
1386     serializer->doInt(&ir->nProjOrder);
1387     serializer->doReal(&ir->LincsWarnAngle);
1388     serializer->doInt(&ir->nLincsIter);
1389     serializer->doReal(&ir->bd_fric);
1390     if (file_version >= tpxv_Use64BitRandomSeed)
1391     {
1392         serializer->doInt64(&ir->ld_seed);
1393     }
1394     else
1395     {
1396         serializer->doInt(&idum);
1397         ir->ld_seed = idum;
1398     }
1399
1400     for (i = 0; i < DIM; i++)
1401     {
1402         serializer->doRvec(&ir->deform[i]);
1403     }
1404     serializer->doReal(&ir->cos_accel);
1405
1406     serializer->doInt(&ir->userint1);
1407     serializer->doInt(&ir->userint2);
1408     serializer->doInt(&ir->userint3);
1409     serializer->doInt(&ir->userint4);
1410     serializer->doReal(&ir->userreal1);
1411     serializer->doReal(&ir->userreal2);
1412     serializer->doReal(&ir->userreal3);
1413     serializer->doReal(&ir->userreal4);
1414
1415     /* AdResS is removed, but we need to be able to read old files,
1416        and let mdrun refuse to run them */
1417     if (file_version >= 77 && file_version < tpxv_RemoveAdress)
1418     {
1419         serializer->doBool(&ir->bAdress);
1420         if (ir->bAdress)
1421         {
1422             int  idum, numThermoForceGroups, numEnergyGroups;
1423             real rdum;
1424             rvec rvecdum;
1425             serializer->doInt(&idum);
1426             serializer->doReal(&rdum);
1427             serializer->doReal(&rdum);
1428             serializer->doReal(&rdum);
1429             serializer->doInt(&idum);
1430             serializer->doInt(&idum);
1431             serializer->doRvec(&rvecdum);
1432             serializer->doInt(&numThermoForceGroups);
1433             serializer->doReal(&rdum);
1434             serializer->doInt(&numEnergyGroups);
1435             serializer->doInt(&idum);
1436
1437             if (numThermoForceGroups > 0)
1438             {
1439                 std::vector<int> idumn(numThermoForceGroups);
1440                 serializer->doIntArray(idumn.data(), idumn.size());
1441             }
1442             if (numEnergyGroups > 0)
1443             {
1444                 std::vector<int> idumn(numEnergyGroups);
1445                 serializer->doIntArray(idumn.data(), idumn.size());
1446             }
1447         }
1448     }
1449     else
1450     {
1451         ir->bAdress = FALSE;
1452     }
1453
1454     /* pull stuff */
1455     {
1456         int ePullOld = 0;
1457
1458         if (file_version >= tpxv_PullCoordTypeGeom)
1459         {
1460             serializer->doBool(&ir->bPull);
1461         }
1462         else
1463         {
1464             serializer->doInt(&ePullOld);
1465             ir->bPull = (ePullOld > 0);
1466             /* We removed the first ePull=ePullNo for the enum */
1467             ePullOld -= 1;
1468         }
1469         if (ir->bPull)
1470         {
1471             if (serializer->reading())
1472             {
1473                 snew(ir->pull, 1);
1474             }
1475             do_pull(serializer, ir->pull, file_version, ePullOld);
1476         }
1477     }
1478
1479     if (file_version >= tpxv_AcceleratedWeightHistogram)
1480     {
1481         serializer->doBool(&ir->bDoAwh);
1482
1483         if (ir->bDoAwh)
1484         {
1485             if (serializer->reading())
1486             {
1487                 snew(ir->awhParams, 1);
1488             }
1489             do_awh(serializer, ir->awhParams, file_version);
1490         }
1491     }
1492     else
1493     {
1494         ir->bDoAwh = FALSE;
1495     }
1496
1497     /* Enforced rotation */
1498     if (file_version >= 74)
1499     {
1500         serializer->doBool(&ir->bRot);
1501         if (ir->bRot)
1502         {
1503             if (serializer->reading())
1504             {
1505                 snew(ir->rot, 1);
1506             }
1507             do_rot(serializer, ir->rot);
1508         }
1509     }
1510     else
1511     {
1512         ir->bRot = FALSE;
1513     }
1514
1515     /* Interactive molecular dynamics */
1516     if (file_version >= tpxv_InteractiveMolecularDynamics)
1517     {
1518         serializer->doBool(&ir->bIMD);
1519         if (ir->bIMD)
1520         {
1521             if (serializer->reading())
1522             {
1523                 snew(ir->imd, 1);
1524             }
1525             do_imd(serializer, ir->imd);
1526         }
1527     }
1528     else
1529     {
1530         /* We don't support IMD sessions for old .tpr files */
1531         ir->bIMD = FALSE;
1532     }
1533
1534     /* grpopts stuff */
1535     serializer->doInt(&ir->opts.ngtc);
1536     if (file_version >= 69)
1537     {
1538         serializer->doInt(&ir->opts.nhchainlength);
1539     }
1540     else
1541     {
1542         ir->opts.nhchainlength = 1;
1543     }
1544     serializer->doInt(&ir->opts.ngacc);
1545     serializer->doInt(&ir->opts.ngfrz);
1546     serializer->doInt(&ir->opts.ngener);
1547
1548     if (serializer->reading())
1549     {
1550         snew(ir->opts.nrdf, ir->opts.ngtc);
1551         snew(ir->opts.ref_t, ir->opts.ngtc);
1552         snew(ir->opts.annealing, ir->opts.ngtc);
1553         snew(ir->opts.anneal_npoints, ir->opts.ngtc);
1554         snew(ir->opts.anneal_time, ir->opts.ngtc);
1555         snew(ir->opts.anneal_temp, ir->opts.ngtc);
1556         snew(ir->opts.tau_t, ir->opts.ngtc);
1557         snew(ir->opts.nFreeze, ir->opts.ngfrz);
1558         snew(ir->opts.acc, ir->opts.ngacc);
1559         snew(ir->opts.egp_flags, ir->opts.ngener * ir->opts.ngener);
1560     }
1561     if (ir->opts.ngtc > 0)
1562     {
1563         serializer->doRealArray(ir->opts.nrdf, ir->opts.ngtc);
1564         serializer->doRealArray(ir->opts.ref_t, ir->opts.ngtc);
1565         serializer->doRealArray(ir->opts.tau_t, ir->opts.ngtc);
1566     }
1567     if (ir->opts.ngfrz > 0)
1568     {
1569         serializer->doIvecArray(ir->opts.nFreeze, ir->opts.ngfrz);
1570     }
1571     if (ir->opts.ngacc > 0)
1572     {
1573         serializer->doRvecArray(ir->opts.acc, ir->opts.ngacc);
1574     }
1575     serializer->doIntArray(ir->opts.egp_flags, ir->opts.ngener * ir->opts.ngener);
1576
1577     /* First read the lists with annealing and npoints for each group */
1578     serializer->doIntArray(ir->opts.annealing, ir->opts.ngtc);
1579     serializer->doIntArray(ir->opts.anneal_npoints, ir->opts.ngtc);
1580     for (j = 0; j < (ir->opts.ngtc); j++)
1581     {
1582         k = ir->opts.anneal_npoints[j];
1583         if (serializer->reading())
1584         {
1585             snew(ir->opts.anneal_time[j], k);
1586             snew(ir->opts.anneal_temp[j], k);
1587         }
1588         serializer->doRealArray(ir->opts.anneal_time[j], k);
1589         serializer->doRealArray(ir->opts.anneal_temp[j], k);
1590     }
1591     /* Walls */
1592     {
1593         serializer->doInt(&ir->nwall);
1594         serializer->doInt(&ir->wall_type);
1595         serializer->doReal(&ir->wall_r_linpot);
1596         serializer->doInt(&ir->wall_atomtype[0]);
1597         serializer->doInt(&ir->wall_atomtype[1]);
1598         serializer->doReal(&ir->wall_density[0]);
1599         serializer->doReal(&ir->wall_density[1]);
1600         serializer->doReal(&ir->wall_ewald_zfac);
1601     }
1602
1603     /* Cosine stuff for electric fields */
1604     if (file_version < tpxv_GenericParamsForElectricField)
1605     {
1606         do_legacy_efield(serializer, &paramsObj);
1607     }
1608
1609     /* Swap ions */
1610     if (file_version >= tpxv_ComputationalElectrophysiology)
1611     {
1612         serializer->doInt(&ir->eSwapCoords);
1613         if (ir->eSwapCoords != eswapNO)
1614         {
1615             if (serializer->reading())
1616             {
1617                 snew(ir->swap, 1);
1618             }
1619             do_swapcoords_tpx(serializer, ir->swap, file_version);
1620         }
1621     }
1622
1623     /* QMMM stuff */
1624     {
1625         serializer->doBool(&ir->bQMMM);
1626         serializer->doInt(&ir->QMMMscheme);
1627         serializer->doReal(&ir->scalefactor);
1628         serializer->doInt(&ir->opts.ngQM);
1629         if (serializer->reading())
1630         {
1631             snew(ir->opts.QMmethod, ir->opts.ngQM);
1632             snew(ir->opts.QMbasis, ir->opts.ngQM);
1633             snew(ir->opts.QMcharge, ir->opts.ngQM);
1634             snew(ir->opts.QMmult, ir->opts.ngQM);
1635             snew(ir->opts.bSH, ir->opts.ngQM);
1636             snew(ir->opts.CASorbitals, ir->opts.ngQM);
1637             snew(ir->opts.CASelectrons, ir->opts.ngQM);
1638             snew(ir->opts.SAon, ir->opts.ngQM);
1639             snew(ir->opts.SAoff, ir->opts.ngQM);
1640             snew(ir->opts.SAsteps, ir->opts.ngQM);
1641         }
1642         if (ir->opts.ngQM > 0 && ir->bQMMM)
1643         {
1644             serializer->doIntArray(ir->opts.QMmethod, ir->opts.ngQM);
1645             serializer->doIntArray(ir->opts.QMbasis, ir->opts.ngQM);
1646             serializer->doIntArray(ir->opts.QMcharge, ir->opts.ngQM);
1647             serializer->doIntArray(ir->opts.QMmult, ir->opts.ngQM);
1648             serializer->doBoolArray(ir->opts.bSH, ir->opts.ngQM);
1649             serializer->doIntArray(ir->opts.CASorbitals, ir->opts.ngQM);
1650             serializer->doIntArray(ir->opts.CASelectrons, ir->opts.ngQM);
1651             serializer->doRealArray(ir->opts.SAon, ir->opts.ngQM);
1652             serializer->doRealArray(ir->opts.SAoff, ir->opts.ngQM);
1653             serializer->doIntArray(ir->opts.SAsteps, ir->opts.ngQM);
1654             /* We leave in dummy i/o for removed parameters to avoid
1655              * changing the tpr format for every QMMM change.
1656              */
1657             std::vector<int> dummy(ir->opts.ngQM, 0);
1658             serializer->doIntArray(dummy.data(), ir->opts.ngQM);
1659             serializer->doIntArray(dummy.data(), ir->opts.ngQM);
1660         }
1661         /* end of QMMM stuff */
1662     }
1663
1664     if (file_version >= tpxv_GenericParamsForElectricField)
1665     {
1666         if (serializer->reading())
1667         {
1668             paramsObj.mergeObject(gmx::deserializeKeyValueTree(serializer));
1669         }
1670         else
1671         {
1672             GMX_RELEASE_ASSERT(ir->params != nullptr,
1673                                "Parameters should be present when writing inputrec");
1674             gmx::serializeKeyValueTree(*ir->params, serializer);
1675         }
1676     }
1677     if (serializer->reading())
1678     {
1679         ir->params = new gmx::KeyValueTreeObject(paramsBuilder.build());
1680         // Initialize internal parameters to an empty kvt for all tpr versions
1681         ir->internalParameters = std::make_unique<gmx::KeyValueTreeObject>();
1682     }
1683
1684     if (file_version >= tpxv_GenericInternalParameters)
1685     {
1686         if (serializer->reading())
1687         {
1688             ir->internalParameters =
1689                     std::make_unique<gmx::KeyValueTreeObject>(gmx::deserializeKeyValueTree(serializer));
1690         }
1691         else
1692         {
1693             GMX_RELEASE_ASSERT(ir->internalParameters != nullptr,
1694                                "Parameters should be present when writing inputrec");
1695             gmx::serializeKeyValueTree(*ir->internalParameters, serializer);
1696         }
1697     }
1698 }
1699
1700
1701 static void do_harm(gmx::ISerializer* serializer, t_iparams* iparams)
1702 {
1703     serializer->doReal(&iparams->harmonic.rA);
1704     serializer->doReal(&iparams->harmonic.krA);
1705     serializer->doReal(&iparams->harmonic.rB);
1706     serializer->doReal(&iparams->harmonic.krB);
1707 }
1708
1709 static void do_iparams(gmx::ISerializer* serializer, t_functype ftype, t_iparams* iparams, int file_version)
1710 {
1711     int  idum;
1712     real rdum;
1713
1714     switch (ftype)
1715     {
1716         case F_ANGLES:
1717         case F_G96ANGLES:
1718         case F_BONDS:
1719         case F_G96BONDS:
1720         case F_HARMONIC:
1721         case F_IDIHS:
1722             do_harm(serializer, iparams);
1723             if ((ftype == F_ANGRES || ftype == F_ANGRESZ) && serializer->reading())
1724             {
1725                 /* Correct incorrect storage of parameters */
1726                 iparams->pdihs.phiB = iparams->pdihs.phiA;
1727                 iparams->pdihs.cpB  = iparams->pdihs.cpA;
1728             }
1729             break;
1730         case F_RESTRANGLES:
1731             serializer->doReal(&iparams->harmonic.rA);
1732             serializer->doReal(&iparams->harmonic.krA);
1733             break;
1734         case F_LINEAR_ANGLES:
1735             serializer->doReal(&iparams->linangle.klinA);
1736             serializer->doReal(&iparams->linangle.aA);
1737             serializer->doReal(&iparams->linangle.klinB);
1738             serializer->doReal(&iparams->linangle.aB);
1739             break;
1740         case F_FENEBONDS:
1741             serializer->doReal(&iparams->fene.bm);
1742             serializer->doReal(&iparams->fene.kb);
1743             break;
1744
1745         case F_RESTRBONDS:
1746             serializer->doReal(&iparams->restraint.lowA);
1747             serializer->doReal(&iparams->restraint.up1A);
1748             serializer->doReal(&iparams->restraint.up2A);
1749             serializer->doReal(&iparams->restraint.kA);
1750             serializer->doReal(&iparams->restraint.lowB);
1751             serializer->doReal(&iparams->restraint.up1B);
1752             serializer->doReal(&iparams->restraint.up2B);
1753             serializer->doReal(&iparams->restraint.kB);
1754             break;
1755         case F_TABBONDS:
1756         case F_TABBONDSNC:
1757         case F_TABANGLES:
1758         case F_TABDIHS:
1759             serializer->doReal(&iparams->tab.kA);
1760             serializer->doInt(&iparams->tab.table);
1761             serializer->doReal(&iparams->tab.kB);
1762             break;
1763         case F_CROSS_BOND_BONDS:
1764             serializer->doReal(&iparams->cross_bb.r1e);
1765             serializer->doReal(&iparams->cross_bb.r2e);
1766             serializer->doReal(&iparams->cross_bb.krr);
1767             break;
1768         case F_CROSS_BOND_ANGLES:
1769             serializer->doReal(&iparams->cross_ba.r1e);
1770             serializer->doReal(&iparams->cross_ba.r2e);
1771             serializer->doReal(&iparams->cross_ba.r3e);
1772             serializer->doReal(&iparams->cross_ba.krt);
1773             break;
1774         case F_UREY_BRADLEY:
1775             serializer->doReal(&iparams->u_b.thetaA);
1776             serializer->doReal(&iparams->u_b.kthetaA);
1777             serializer->doReal(&iparams->u_b.r13A);
1778             serializer->doReal(&iparams->u_b.kUBA);
1779             if (file_version >= 79)
1780             {
1781                 serializer->doReal(&iparams->u_b.thetaB);
1782                 serializer->doReal(&iparams->u_b.kthetaB);
1783                 serializer->doReal(&iparams->u_b.r13B);
1784                 serializer->doReal(&iparams->u_b.kUBB);
1785             }
1786             else
1787             {
1788                 iparams->u_b.thetaB  = iparams->u_b.thetaA;
1789                 iparams->u_b.kthetaB = iparams->u_b.kthetaA;
1790                 iparams->u_b.r13B    = iparams->u_b.r13A;
1791                 iparams->u_b.kUBB    = iparams->u_b.kUBA;
1792             }
1793             break;
1794         case F_QUARTIC_ANGLES:
1795             serializer->doReal(&iparams->qangle.theta);
1796             serializer->doRealArray(iparams->qangle.c, 5);
1797             break;
1798         case F_BHAM:
1799             serializer->doReal(&iparams->bham.a);
1800             serializer->doReal(&iparams->bham.b);
1801             serializer->doReal(&iparams->bham.c);
1802             break;
1803         case F_MORSE:
1804             serializer->doReal(&iparams->morse.b0A);
1805             serializer->doReal(&iparams->morse.cbA);
1806             serializer->doReal(&iparams->morse.betaA);
1807             if (file_version >= 79)
1808             {
1809                 serializer->doReal(&iparams->morse.b0B);
1810                 serializer->doReal(&iparams->morse.cbB);
1811                 serializer->doReal(&iparams->morse.betaB);
1812             }
1813             else
1814             {
1815                 iparams->morse.b0B   = iparams->morse.b0A;
1816                 iparams->morse.cbB   = iparams->morse.cbA;
1817                 iparams->morse.betaB = iparams->morse.betaA;
1818             }
1819             break;
1820         case F_CUBICBONDS:
1821             serializer->doReal(&iparams->cubic.b0);
1822             serializer->doReal(&iparams->cubic.kb);
1823             serializer->doReal(&iparams->cubic.kcub);
1824             break;
1825         case F_CONNBONDS: break;
1826         case F_POLARIZATION: serializer->doReal(&iparams->polarize.alpha); break;
1827         case F_ANHARM_POL:
1828             serializer->doReal(&iparams->anharm_polarize.alpha);
1829             serializer->doReal(&iparams->anharm_polarize.drcut);
1830             serializer->doReal(&iparams->anharm_polarize.khyp);
1831             break;
1832         case F_WATER_POL:
1833             serializer->doReal(&iparams->wpol.al_x);
1834             serializer->doReal(&iparams->wpol.al_y);
1835             serializer->doReal(&iparams->wpol.al_z);
1836             serializer->doReal(&iparams->wpol.rOH);
1837             serializer->doReal(&iparams->wpol.rHH);
1838             serializer->doReal(&iparams->wpol.rOD);
1839             break;
1840         case F_THOLE_POL:
1841             serializer->doReal(&iparams->thole.a);
1842             serializer->doReal(&iparams->thole.alpha1);
1843             serializer->doReal(&iparams->thole.alpha2);
1844             serializer->doReal(&iparams->thole.rfac);
1845             break;
1846         case F_LJ:
1847             serializer->doReal(&iparams->lj.c6);
1848             serializer->doReal(&iparams->lj.c12);
1849             break;
1850         case F_LJ14:
1851             serializer->doReal(&iparams->lj14.c6A);
1852             serializer->doReal(&iparams->lj14.c12A);
1853             serializer->doReal(&iparams->lj14.c6B);
1854             serializer->doReal(&iparams->lj14.c12B);
1855             break;
1856         case F_LJC14_Q:
1857             serializer->doReal(&iparams->ljc14.fqq);
1858             serializer->doReal(&iparams->ljc14.qi);
1859             serializer->doReal(&iparams->ljc14.qj);
1860             serializer->doReal(&iparams->ljc14.c6);
1861             serializer->doReal(&iparams->ljc14.c12);
1862             break;
1863         case F_LJC_PAIRS_NB:
1864             serializer->doReal(&iparams->ljcnb.qi);
1865             serializer->doReal(&iparams->ljcnb.qj);
1866             serializer->doReal(&iparams->ljcnb.c6);
1867             serializer->doReal(&iparams->ljcnb.c12);
1868             break;
1869         case F_PDIHS:
1870         case F_PIDIHS:
1871         case F_ANGRES:
1872         case F_ANGRESZ:
1873             serializer->doReal(&iparams->pdihs.phiA);
1874             serializer->doReal(&iparams->pdihs.cpA);
1875             serializer->doReal(&iparams->pdihs.phiB);
1876             serializer->doReal(&iparams->pdihs.cpB);
1877             serializer->doInt(&iparams->pdihs.mult);
1878             break;
1879         case F_RESTRDIHS:
1880             serializer->doReal(&iparams->pdihs.phiA);
1881             serializer->doReal(&iparams->pdihs.cpA);
1882             break;
1883         case F_DISRES:
1884             serializer->doInt(&iparams->disres.label);
1885             serializer->doInt(&iparams->disres.type);
1886             serializer->doReal(&iparams->disres.low);
1887             serializer->doReal(&iparams->disres.up1);
1888             serializer->doReal(&iparams->disres.up2);
1889             serializer->doReal(&iparams->disres.kfac);
1890             break;
1891         case F_ORIRES:
1892             serializer->doInt(&iparams->orires.ex);
1893             serializer->doInt(&iparams->orires.label);
1894             serializer->doInt(&iparams->orires.power);
1895             serializer->doReal(&iparams->orires.c);
1896             serializer->doReal(&iparams->orires.obs);
1897             serializer->doReal(&iparams->orires.kfac);
1898             break;
1899         case F_DIHRES:
1900             if (file_version < 82)
1901             {
1902                 serializer->doInt(&idum);
1903                 serializer->doInt(&idum);
1904             }
1905             serializer->doReal(&iparams->dihres.phiA);
1906             serializer->doReal(&iparams->dihres.dphiA);
1907             serializer->doReal(&iparams->dihres.kfacA);
1908             if (file_version >= 82)
1909             {
1910                 serializer->doReal(&iparams->dihres.phiB);
1911                 serializer->doReal(&iparams->dihres.dphiB);
1912                 serializer->doReal(&iparams->dihres.kfacB);
1913             }
1914             else
1915             {
1916                 iparams->dihres.phiB  = iparams->dihres.phiA;
1917                 iparams->dihres.dphiB = iparams->dihres.dphiA;
1918                 iparams->dihres.kfacB = iparams->dihres.kfacA;
1919             }
1920             break;
1921         case F_POSRES:
1922             serializer->doRvec(&iparams->posres.pos0A);
1923             serializer->doRvec(&iparams->posres.fcA);
1924             serializer->doRvec(&iparams->posres.pos0B);
1925             serializer->doRvec(&iparams->posres.fcB);
1926             break;
1927         case F_FBPOSRES:
1928             serializer->doInt(&iparams->fbposres.geom);
1929             serializer->doRvec(&iparams->fbposres.pos0);
1930             serializer->doReal(&iparams->fbposres.r);
1931             serializer->doReal(&iparams->fbposres.k);
1932             break;
1933         case F_CBTDIHS: serializer->doRealArray(iparams->cbtdihs.cbtcA, NR_CBTDIHS); break;
1934         case F_RBDIHS:
1935             serializer->doRealArray(iparams->rbdihs.rbcA, NR_RBDIHS);
1936             serializer->doRealArray(iparams->rbdihs.rbcB, NR_RBDIHS);
1937             break;
1938         case F_FOURDIHS:
1939             /* Fourier dihedrals are internally represented
1940              * as Ryckaert-Bellemans since those are faster to compute.
1941              */
1942             serializer->doRealArray(iparams->rbdihs.rbcA, NR_RBDIHS);
1943             serializer->doRealArray(iparams->rbdihs.rbcB, NR_RBDIHS);
1944             break;
1945         case F_CONSTR:
1946         case F_CONSTRNC:
1947             serializer->doReal(&iparams->constr.dA);
1948             serializer->doReal(&iparams->constr.dB);
1949             break;
1950         case F_SETTLE:
1951             serializer->doReal(&iparams->settle.doh);
1952             serializer->doReal(&iparams->settle.dhh);
1953             break;
1954         case F_VSITE2:
1955         case F_VSITE2FD: serializer->doReal(&iparams->vsite.a); break;
1956         case F_VSITE3:
1957         case F_VSITE3FD:
1958         case F_VSITE3FAD:
1959             serializer->doReal(&iparams->vsite.a);
1960             serializer->doReal(&iparams->vsite.b);
1961             break;
1962         case F_VSITE3OUT:
1963         case F_VSITE4FD:
1964         case F_VSITE4FDN:
1965             serializer->doReal(&iparams->vsite.a);
1966             serializer->doReal(&iparams->vsite.b);
1967             serializer->doReal(&iparams->vsite.c);
1968             break;
1969         case F_VSITEN:
1970             serializer->doInt(&iparams->vsiten.n);
1971             serializer->doReal(&iparams->vsiten.a);
1972             break;
1973         case F_GB12_NOLONGERUSED:
1974         case F_GB13_NOLONGERUSED:
1975         case F_GB14_NOLONGERUSED:
1976             // Implicit solvent parameters can still be read, but never used
1977             if (serializer->reading())
1978             {
1979                 if (file_version < 68)
1980                 {
1981                     serializer->doReal(&rdum);
1982                     serializer->doReal(&rdum);
1983                     serializer->doReal(&rdum);
1984                     serializer->doReal(&rdum);
1985                 }
1986                 if (file_version < tpxv_RemoveImplicitSolvation)
1987                 {
1988                     serializer->doReal(&rdum);
1989                     serializer->doReal(&rdum);
1990                     serializer->doReal(&rdum);
1991                     serializer->doReal(&rdum);
1992                     serializer->doReal(&rdum);
1993                 }
1994             }
1995             break;
1996         case F_CMAP:
1997             serializer->doInt(&iparams->cmap.cmapA);
1998             serializer->doInt(&iparams->cmap.cmapB);
1999             break;
2000         default:
2001             gmx_fatal(FARGS, "unknown function type %d (%s) in %s line %d", ftype,
2002                       interaction_function[ftype].name, __FILE__, __LINE__);
2003     }
2004 }
2005
2006 static void do_ilist(gmx::ISerializer* serializer, InteractionList* ilist)
2007 {
2008     int nr = ilist->size();
2009     serializer->doInt(&nr);
2010     if (serializer->reading())
2011     {
2012         ilist->iatoms.resize(nr);
2013     }
2014     serializer->doIntArray(ilist->iatoms.data(), ilist->size());
2015 }
2016
2017 static void do_ffparams(gmx::ISerializer* serializer, gmx_ffparams_t* ffparams, int file_version)
2018 {
2019     serializer->doInt(&ffparams->atnr);
2020     int numTypes = ffparams->numTypes();
2021     serializer->doInt(&numTypes);
2022     if (serializer->reading())
2023     {
2024         ffparams->functype.resize(numTypes);
2025         ffparams->iparams.resize(numTypes);
2026     }
2027     /* Read/write all the function types */
2028     serializer->doIntArray(ffparams->functype.data(), ffparams->functype.size());
2029
2030     if (file_version >= 66)
2031     {
2032         serializer->doDouble(&ffparams->reppow);
2033     }
2034     else
2035     {
2036         ffparams->reppow = 12.0;
2037     }
2038
2039     serializer->doReal(&ffparams->fudgeQQ);
2040
2041     /* Check whether all these function types are supported by the code.
2042      * In practice the code is backwards compatible, which means that the
2043      * numbering may have to be altered from old numbering to new numbering
2044      */
2045     for (int i = 0; i < ffparams->numTypes(); i++)
2046     {
2047         if (serializer->reading())
2048         {
2049             /* Loop over file versions */
2050             for (int k = 0; k < NFTUPD; k++)
2051             {
2052                 /* Compare the read file_version to the update table */
2053                 if ((file_version < ftupd[k].fvnr) && (ffparams->functype[i] >= ftupd[k].ftype))
2054                 {
2055                     ffparams->functype[i] += 1;
2056                 }
2057             }
2058         }
2059
2060         do_iparams(serializer, ffparams->functype[i], &ffparams->iparams[i], file_version);
2061     }
2062 }
2063
2064 static void add_settle_atoms(InteractionList* ilist)
2065 {
2066     int i;
2067
2068     /* Settle used to only store the first atom: add the other two */
2069     ilist->iatoms.resize(2 * ilist->size());
2070     for (i = ilist->size() / 4 - 1; i >= 0; i--)
2071     {
2072         ilist->iatoms[4 * i + 0] = ilist->iatoms[2 * i + 0];
2073         ilist->iatoms[4 * i + 1] = ilist->iatoms[2 * i + 1];
2074         ilist->iatoms[4 * i + 2] = ilist->iatoms[2 * i + 1] + 1;
2075         ilist->iatoms[4 * i + 3] = ilist->iatoms[2 * i + 1] + 2;
2076     }
2077 }
2078
2079 static void do_ilists(gmx::ISerializer* serializer, InteractionLists* ilists, int file_version)
2080 {
2081     GMX_RELEASE_ASSERT(ilists, "Need a valid ilists object");
2082     GMX_RELEASE_ASSERT(ilists->size() == F_NRE,
2083                        "The code needs to be in sync with InteractionLists");
2084
2085     for (int j = 0; j < F_NRE; j++)
2086     {
2087         InteractionList& ilist  = (*ilists)[j];
2088         gmx_bool         bClear = FALSE;
2089         if (serializer->reading())
2090         {
2091             for (int k = 0; k < NFTUPD; k++)
2092             {
2093                 if ((file_version < ftupd[k].fvnr) && (j == ftupd[k].ftype))
2094                 {
2095                     bClear = TRUE;
2096                 }
2097             }
2098         }
2099         if (bClear)
2100         {
2101             ilist.iatoms.clear();
2102         }
2103         else
2104         {
2105             do_ilist(serializer, &ilist);
2106             if (file_version < 78 && j == F_SETTLE && ilist.size() > 0)
2107             {
2108                 add_settle_atoms(&ilist);
2109             }
2110         }
2111     }
2112 }
2113
2114 static void do_block(gmx::ISerializer* serializer, t_block* block)
2115 {
2116     serializer->doInt(&block->nr);
2117     if (serializer->reading())
2118     {
2119         if ((block->nalloc_index > 0) && (nullptr != block->index))
2120         {
2121             sfree(block->index);
2122         }
2123         block->nalloc_index = block->nr + 1;
2124         snew(block->index, block->nalloc_index);
2125     }
2126     serializer->doIntArray(block->index, block->nr + 1);
2127 }
2128
2129 static void do_blocka(gmx::ISerializer* serializer, t_blocka* block)
2130 {
2131     serializer->doInt(&block->nr);
2132     serializer->doInt(&block->nra);
2133     if (serializer->reading())
2134     {
2135         block->nalloc_index = block->nr + 1;
2136         snew(block->index, block->nalloc_index);
2137         block->nalloc_a = block->nra;
2138         snew(block->a, block->nalloc_a);
2139     }
2140     serializer->doIntArray(block->index, block->nr + 1);
2141     serializer->doIntArray(block->a, block->nra);
2142 }
2143
2144 /* This is a primitive routine to make it possible to translate atomic numbers
2145  * to element names when reading TPR files, without making the Gromacs library
2146  * directory a dependency on mdrun (which is the case if we need elements.dat).
2147  */
2148 static const char* atomicnumber_to_element(int atomicnumber)
2149 {
2150     const char* p;
2151
2152     /* This does not have to be complete, so we only include elements likely
2153      * to occur in PDB files.
2154      */
2155     switch (atomicnumber)
2156     {
2157         case 1: p = "H"; break;
2158         case 5: p = "B"; break;
2159         case 6: p = "C"; break;
2160         case 7: p = "N"; break;
2161         case 8: p = "O"; break;
2162         case 9: p = "F"; break;
2163         case 11: p = "Na"; break;
2164         case 12: p = "Mg"; break;
2165         case 15: p = "P"; break;
2166         case 16: p = "S"; break;
2167         case 17: p = "Cl"; break;
2168         case 18: p = "Ar"; break;
2169         case 19: p = "K"; break;
2170         case 20: p = "Ca"; break;
2171         case 25: p = "Mn"; break;
2172         case 26: p = "Fe"; break;
2173         case 28: p = "Ni"; break;
2174         case 29: p = "Cu"; break;
2175         case 30: p = "Zn"; break;
2176         case 35: p = "Br"; break;
2177         case 47: p = "Ag"; break;
2178         default: p = ""; break;
2179     }
2180     return p;
2181 }
2182
2183
2184 static void do_atom(gmx::ISerializer* serializer, t_atom* atom)
2185 {
2186     serializer->doReal(&atom->m);
2187     serializer->doReal(&atom->q);
2188     serializer->doReal(&atom->mB);
2189     serializer->doReal(&atom->qB);
2190     serializer->doUShort(&atom->type);
2191     serializer->doUShort(&atom->typeB);
2192     serializer->doInt(&atom->ptype);
2193     serializer->doInt(&atom->resind);
2194     serializer->doInt(&atom->atomnumber);
2195     if (serializer->reading())
2196     {
2197         /* Set element string from atomic number if present.
2198          * This routine returns an empty string if the name is not found.
2199          */
2200         std::strncpy(atom->elem, atomicnumber_to_element(atom->atomnumber), 4);
2201         /* avoid warnings about potentially unterminated string */
2202         atom->elem[3] = '\0';
2203     }
2204 }
2205
2206 static void do_grps(gmx::ISerializer* serializer, gmx::ArrayRef<AtomGroupIndices> grps)
2207 {
2208     for (auto& group : grps)
2209     {
2210         int size = group.size();
2211         serializer->doInt(&size);
2212         if (serializer->reading())
2213         {
2214             group.resize(size);
2215         }
2216         serializer->doIntArray(group.data(), size);
2217     }
2218 }
2219
2220 static void do_symstr(gmx::ISerializer* serializer, char*** nm, t_symtab* symtab)
2221 {
2222     int ls;
2223
2224     if (serializer->reading())
2225     {
2226         serializer->doInt(&ls);
2227         *nm = get_symtab_handle(symtab, ls);
2228     }
2229     else
2230     {
2231         ls = lookup_symtab(symtab, *nm);
2232         serializer->doInt(&ls);
2233     }
2234 }
2235
2236 static void do_strstr(gmx::ISerializer* serializer, int nstr, char*** nm, t_symtab* symtab)
2237 {
2238     int j;
2239
2240     for (j = 0; (j < nstr); j++)
2241     {
2242         do_symstr(serializer, &(nm[j]), symtab);
2243     }
2244 }
2245
2246 static void do_resinfo(gmx::ISerializer* serializer, int n, t_resinfo* ri, t_symtab* symtab, int file_version)
2247 {
2248     int j;
2249
2250     for (j = 0; (j < n); j++)
2251     {
2252         do_symstr(serializer, &(ri[j].name), symtab);
2253         if (file_version >= 63)
2254         {
2255             serializer->doInt(&ri[j].nr);
2256             serializer->doUChar(&ri[j].ic);
2257         }
2258         else
2259         {
2260             ri[j].nr = j + 1;
2261             ri[j].ic = ' ';
2262         }
2263     }
2264 }
2265
2266 static void do_atoms(gmx::ISerializer* serializer, t_atoms* atoms, t_symtab* symtab, int file_version)
2267 {
2268     int i;
2269
2270     serializer->doInt(&atoms->nr);
2271     serializer->doInt(&atoms->nres);
2272     if (serializer->reading())
2273     {
2274         /* Since we have always written all t_atom properties in the tpr file
2275          * (at least for all backward compatible versions), we don't store
2276          * but simple set the booleans here.
2277          */
2278         atoms->haveMass    = TRUE;
2279         atoms->haveCharge  = TRUE;
2280         atoms->haveType    = TRUE;
2281         atoms->haveBState  = TRUE;
2282         atoms->havePdbInfo = FALSE;
2283
2284         snew(atoms->atom, atoms->nr);
2285         snew(atoms->atomname, atoms->nr);
2286         snew(atoms->atomtype, atoms->nr);
2287         snew(atoms->atomtypeB, atoms->nr);
2288         snew(atoms->resinfo, atoms->nres);
2289         atoms->pdbinfo = nullptr;
2290     }
2291     else
2292     {
2293         GMX_RELEASE_ASSERT(atoms->haveMass && atoms->haveCharge && atoms->haveType && atoms->haveBState,
2294                            "Mass, charge, atomtype and B-state parameters should be present in "
2295                            "t_atoms when writing a tpr file");
2296     }
2297     for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
2298     {
2299         do_atom(serializer, &atoms->atom[i]);
2300     }
2301     do_strstr(serializer, atoms->nr, atoms->atomname, symtab);
2302     do_strstr(serializer, atoms->nr, atoms->atomtype, symtab);
2303     do_strstr(serializer, atoms->nr, atoms->atomtypeB, symtab);
2304
2305     do_resinfo(serializer, atoms->nres, atoms->resinfo, symtab, file_version);
2306 }
2307
2308 static void do_groups(gmx::ISerializer* serializer, SimulationGroups* groups, t_symtab* symtab)
2309 {
2310     do_grps(serializer, groups->groups);
2311     int numberOfGroupNames = groups->groupNames.size();
2312     serializer->doInt(&numberOfGroupNames);
2313     if (serializer->reading())
2314     {
2315         groups->groupNames.resize(numberOfGroupNames);
2316     }
2317     do_strstr(serializer, numberOfGroupNames, groups->groupNames.data(), symtab);
2318     for (auto group : gmx::keysOf(groups->groupNumbers))
2319     {
2320         int numberOfGroupNumbers = groups->numberOfGroupNumbers(group);
2321         serializer->doInt(&numberOfGroupNumbers);
2322         if (numberOfGroupNumbers != 0)
2323         {
2324             if (serializer->reading())
2325             {
2326                 groups->groupNumbers[group].resize(numberOfGroupNumbers);
2327             }
2328             serializer->doUCharArray(groups->groupNumbers[group].data(), numberOfGroupNumbers);
2329         }
2330     }
2331 }
2332
2333 static void do_atomtypes(gmx::ISerializer* serializer, t_atomtypes* atomtypes, int file_version)
2334 {
2335     int j;
2336
2337     serializer->doInt(&atomtypes->nr);
2338     j = atomtypes->nr;
2339     if (serializer->reading())
2340     {
2341         snew(atomtypes->atomnumber, j);
2342     }
2343     if (serializer->reading() && file_version < tpxv_RemoveImplicitSolvation)
2344     {
2345         std::vector<real> dummy(atomtypes->nr, 0);
2346         serializer->doRealArray(dummy.data(), dummy.size());
2347         serializer->doRealArray(dummy.data(), dummy.size());
2348         serializer->doRealArray(dummy.data(), dummy.size());
2349     }
2350     serializer->doIntArray(atomtypes->atomnumber, j);
2351
2352     if (serializer->reading() && file_version >= 60 && file_version < tpxv_RemoveImplicitSolvation)
2353     {
2354         std::vector<real> dummy(atomtypes->nr, 0);
2355         serializer->doRealArray(dummy.data(), dummy.size());
2356         serializer->doRealArray(dummy.data(), dummy.size());
2357     }
2358 }
2359
2360 static void do_symtab(gmx::ISerializer* serializer, t_symtab* symtab)
2361 {
2362     int       i, nr;
2363     t_symbuf* symbuf;
2364
2365     serializer->doInt(&symtab->nr);
2366     nr = symtab->nr;
2367     if (serializer->reading())
2368     {
2369         snew(symtab->symbuf, 1);
2370         symbuf          = symtab->symbuf;
2371         symbuf->bufsize = nr;
2372         snew(symbuf->buf, nr);
2373         for (i = 0; (i < nr); i++)
2374         {
2375             std::string buf;
2376             serializer->doString(&buf);
2377             symbuf->buf[i] = gmx_strdup(buf.c_str());
2378         }
2379     }
2380     else
2381     {
2382         symbuf = symtab->symbuf;
2383         while (symbuf != nullptr)
2384         {
2385             for (i = 0; (i < symbuf->bufsize) && (i < nr); i++)
2386             {
2387                 std::string buf = symbuf->buf[i];
2388                 serializer->doString(&buf);
2389             }
2390             nr -= i;
2391             symbuf = symbuf->next;
2392         }
2393         if (nr != 0)
2394         {
2395             gmx_fatal(FARGS, "nr of symtab strings left: %d", nr);
2396         }
2397     }
2398 }
2399
2400 static void do_cmap(gmx::ISerializer* serializer, gmx_cmap_t* cmap_grid)
2401 {
2402
2403     int ngrid = cmap_grid->cmapdata.size();
2404     serializer->doInt(&ngrid);
2405     serializer->doInt(&cmap_grid->grid_spacing);
2406
2407     int gs    = cmap_grid->grid_spacing;
2408     int nelem = gs * gs;
2409
2410     if (serializer->reading())
2411     {
2412         cmap_grid->cmapdata.resize(ngrid);
2413
2414         for (int i = 0; i < ngrid; i++)
2415         {
2416             cmap_grid->cmapdata[i].cmap.resize(4 * nelem);
2417         }
2418     }
2419
2420     for (int i = 0; i < ngrid; i++)
2421     {
2422         for (int j = 0; j < nelem; j++)
2423         {
2424             serializer->doReal(&cmap_grid->cmapdata[i].cmap[j * 4]);
2425             serializer->doReal(&cmap_grid->cmapdata[i].cmap[j * 4 + 1]);
2426             serializer->doReal(&cmap_grid->cmapdata[i].cmap[j * 4 + 2]);
2427             serializer->doReal(&cmap_grid->cmapdata[i].cmap[j * 4 + 3]);
2428         }
2429     }
2430 }
2431
2432
2433 static void do_moltype(gmx::ISerializer* serializer, gmx_moltype_t* molt, t_symtab* symtab, int file_version)
2434 {
2435     do_symstr(serializer, &(molt->name), symtab);
2436
2437     do_atoms(serializer, &molt->atoms, symtab, file_version);
2438
2439     do_ilists(serializer, &molt->ilist, file_version);
2440
2441     /* TODO: Remove the obsolete charge group index from the file */
2442     t_block cgs;
2443     cgs.nr           = molt->atoms.nr;
2444     cgs.nalloc_index = cgs.nr + 1;
2445     snew(cgs.index, cgs.nalloc_index);
2446     for (int i = 0; i < cgs.nr + 1; i++)
2447     {
2448         cgs.index[i] = i;
2449     }
2450     do_block(serializer, &cgs);
2451     sfree(cgs.index);
2452
2453     /* This used to be in the atoms struct */
2454     do_blocka(serializer, &molt->excls);
2455 }
2456
2457 static void do_molblock(gmx::ISerializer* serializer, gmx_molblock_t* molb, int numAtomsPerMolecule)
2458 {
2459     serializer->doInt(&molb->type);
2460     serializer->doInt(&molb->nmol);
2461     /* To maintain forward topology reading compatibility, we store #atoms.
2462      * TODO: Change this to conditional reading of a dummy int when we
2463      *       increase tpx_generation.
2464      */
2465     serializer->doInt(&numAtomsPerMolecule);
2466     /* Position restraint coordinates */
2467     int numPosres_xA = molb->posres_xA.size();
2468     serializer->doInt(&numPosres_xA);
2469     if (numPosres_xA > 0)
2470     {
2471         if (serializer->reading())
2472         {
2473             molb->posres_xA.resize(numPosres_xA);
2474         }
2475         serializer->doRvecArray(as_rvec_array(molb->posres_xA.data()), numPosres_xA);
2476     }
2477     int numPosres_xB = molb->posres_xB.size();
2478     serializer->doInt(&numPosres_xB);
2479     if (numPosres_xB > 0)
2480     {
2481         if (serializer->reading())
2482         {
2483             molb->posres_xB.resize(numPosres_xB);
2484         }
2485         serializer->doRvecArray(as_rvec_array(molb->posres_xB.data()), numPosres_xB);
2486     }
2487 }
2488
2489 static void set_disres_npair(gmx_mtop_t* mtop)
2490 {
2491     gmx_mtop_ilistloop_t iloop;
2492     int                  nmol;
2493
2494     gmx::ArrayRef<t_iparams> ip = mtop->ffparams.iparams;
2495
2496     iloop = gmx_mtop_ilistloop_init(mtop);
2497     while (const InteractionLists* ilist = gmx_mtop_ilistloop_next(iloop, &nmol))
2498     {
2499         const InteractionList& il = (*ilist)[F_DISRES];
2500
2501         if (il.size() > 0)
2502         {
2503             gmx::ArrayRef<const int> a     = il.iatoms;
2504             int                      npair = 0;
2505             for (int i = 0; i < il.size(); i += 3)
2506             {
2507                 npair++;
2508                 if (i + 3 == il.size() || ip[a[i]].disres.label != ip[a[i + 3]].disres.label)
2509                 {
2510                     ip[a[i]].disres.npair = npair;
2511                     npair                 = 0;
2512                 }
2513             }
2514         }
2515     }
2516 }
2517
2518 static void do_mtop(gmx::ISerializer* serializer, gmx_mtop_t* mtop, int file_version)
2519 {
2520     do_symtab(serializer, &(mtop->symtab));
2521
2522     do_symstr(serializer, &(mtop->name), &(mtop->symtab));
2523
2524     do_ffparams(serializer, &mtop->ffparams, file_version);
2525
2526     int nmoltype = mtop->moltype.size();
2527     serializer->doInt(&nmoltype);
2528     if (serializer->reading())
2529     {
2530         mtop->moltype.resize(nmoltype);
2531     }
2532     for (gmx_moltype_t& moltype : mtop->moltype)
2533     {
2534         do_moltype(serializer, &moltype, &mtop->symtab, file_version);
2535     }
2536
2537     int nmolblock = mtop->molblock.size();
2538     serializer->doInt(&nmolblock);
2539     if (serializer->reading())
2540     {
2541         mtop->molblock.resize(nmolblock);
2542     }
2543     for (gmx_molblock_t& molblock : mtop->molblock)
2544     {
2545         int numAtomsPerMolecule = (serializer->reading() ? 0 : mtop->moltype[molblock.type].atoms.nr);
2546         do_molblock(serializer, &molblock, numAtomsPerMolecule);
2547     }
2548     serializer->doInt(&mtop->natoms);
2549
2550     if (file_version >= tpxv_IntermolecularBondeds)
2551     {
2552         serializer->doBool(&mtop->bIntermolecularInteractions);
2553         if (mtop->bIntermolecularInteractions)
2554         {
2555             if (serializer->reading())
2556             {
2557                 mtop->intermolecular_ilist = std::make_unique<InteractionLists>();
2558             }
2559             do_ilists(serializer, mtop->intermolecular_ilist.get(), file_version);
2560         }
2561     }
2562     else
2563     {
2564         mtop->bIntermolecularInteractions = FALSE;
2565     }
2566
2567     do_atomtypes(serializer, &(mtop->atomtypes), file_version);
2568
2569     if (file_version >= 65)
2570     {
2571         do_cmap(serializer, &mtop->ffparams.cmap_grid);
2572     }
2573     else
2574     {
2575         mtop->ffparams.cmap_grid.grid_spacing = 0;
2576         mtop->ffparams.cmap_grid.cmapdata.clear();
2577     }
2578
2579     do_groups(serializer, &mtop->groups, &(mtop->symtab));
2580
2581     mtop->haveMoleculeIndices = true;
2582
2583     if (serializer->reading())
2584     {
2585         close_symtab(&(mtop->symtab));
2586     }
2587 }
2588
2589 /*! \brief
2590  * Read the first part of the TPR file to find general system information.
2591  *
2592  * If \p TopOnlyOK is true then we can read even future versions
2593  * of tpx files, provided the \p fileGeneration hasn't changed.
2594  * If it is false, we need the \p ir too, and bail out
2595  * if the file is newer than the program.
2596  *
2597  * The version and generation of the topology (see top of this file)
2598  * are returned in the two last arguments, if those arguments are non-nullptr.
2599  *
2600  * If possible, we will read the \p ir even when \p TopOnlyOK is true.
2601  *
2602  * \param[in,out] serializer The serializer used to handle header processing.
2603  * \param[in,out] tpx File header datastructure.
2604  * \param[in]     filename The name of the file being read/written
2605  * \param[in,out] fio File handle.
2606  * \param[in] TopOnlyOK If not reading \p ir is fine or not.
2607  */
2608 static void do_tpxheader(gmx::FileIOXdrSerializer* serializer,
2609                          TpxFileHeader*            tpx,
2610                          const char*               filename,
2611                          t_fileio*                 fio,
2612                          bool                      TopOnlyOK)
2613 {
2614     int  precision;
2615     int  idum = 0;
2616     real rdum = 0;
2617
2618     /* XDR binary topology file */
2619     precision = sizeof(real);
2620     std::string buf;
2621     std::string fileTag;
2622     if (serializer->reading())
2623     {
2624         serializer->doString(&buf);
2625         if (std::strncmp(buf.c_str(), "VERSION", 7) != 0)
2626         {
2627             gmx_fatal(
2628                     FARGS,
2629                     "Can not read file %s,\n"
2630                     "             this file is from a GROMACS version which is older than 2.0\n"
2631                     "             Make a new one with grompp or use a gro or pdb file, if possible",
2632                     filename);
2633         }
2634         // We need to know the precision used to write the TPR file, to match it
2635         // to the precision of the currently running binary. If the precisions match
2636         // there is no problem, but mismatching precision needs to be accounted for
2637         // by reading into temporary variables of the correct precision instead
2638         // of the desired target datastructures.
2639         serializer->doInt(&precision);
2640         tpx->isDouble = (precision == sizeof(double));
2641         if ((precision != sizeof(float)) && !tpx->isDouble)
2642         {
2643             gmx_fatal(FARGS,
2644                       "Unknown precision in file %s: real is %d bytes "
2645                       "instead of %zu or %zu",
2646                       filename, precision, sizeof(float), sizeof(double));
2647         }
2648         gmx_fio_setprecision(fio, tpx->isDouble);
2649         fprintf(stderr, "Reading file %s, %s (%s precision)\n", filename, buf.c_str(),
2650                 tpx->isDouble ? "double" : "single");
2651     }
2652     else
2653     {
2654         buf = gmx::formatString("VERSION %s", gmx_version());
2655         serializer->doString(&buf);
2656         gmx_fio_setprecision(fio, tpx->isDouble);
2657         serializer->doInt(&precision);
2658         fileTag = gmx::formatString("%s", tpx_tag);
2659     }
2660
2661     /* Check versions! */
2662     serializer->doInt(&tpx->fileVersion);
2663
2664     /* This is for backward compatibility with development versions 77-79
2665      * where the tag was, mistakenly, placed before the generation,
2666      * which would cause a segv instead of a proper error message
2667      * when reading the topology only from tpx with <77 code.
2668      */
2669     if (tpx->fileVersion >= 77 && tpx->fileVersion <= 79)
2670     {
2671         serializer->doString(&fileTag);
2672     }
2673
2674     serializer->doInt(&tpx->fileGeneration);
2675
2676     if (tpx->fileVersion >= 81)
2677     {
2678         serializer->doString(&fileTag);
2679     }
2680     if (serializer->reading())
2681     {
2682         if (tpx->fileVersion < 77)
2683         {
2684             /* Versions before 77 don't have the tag, set it to release */
2685             fileTag = gmx::formatString("%s", TPX_TAG_RELEASE);
2686         }
2687
2688         if (fileTag != tpx_tag)
2689         {
2690             fprintf(stderr, "Note: file tpx tag '%s', software tpx tag '%s'\n", fileTag.c_str(), tpx_tag);
2691
2692             /* We only support reading tpx files with the same tag as the code
2693              * or tpx files with the release tag and with lower version number.
2694              */
2695             if (fileTag != TPX_TAG_RELEASE && tpx->fileVersion < tpx_version)
2696             {
2697                 gmx_fatal(FARGS,
2698                           "tpx tag/version mismatch: reading tpx file (%s) version %d, tag '%s' "
2699                           "with program for tpx version %d, tag '%s'",
2700                           filename, tpx->fileVersion, fileTag.c_str(), tpx_version, tpx_tag);
2701             }
2702         }
2703     }
2704
2705     if ((tpx->fileVersion <= tpx_incompatible_version)
2706         || ((tpx->fileVersion > tpx_version) && !TopOnlyOK) || (tpx->fileGeneration > tpx_generation)
2707         || tpx_version == 80) /*80 was used by both 5.0-dev and 4.6-dev*/
2708     {
2709         gmx_fatal(FARGS, "reading tpx file (%s) version %d with version %d program", filename,
2710                   tpx->fileVersion, tpx_version);
2711     }
2712
2713     serializer->doInt(&tpx->natoms);
2714     serializer->doInt(&tpx->ngtc);
2715
2716     if (tpx->fileVersion < 62)
2717     {
2718         serializer->doInt(&idum);
2719         serializer->doReal(&rdum);
2720     }
2721     if (tpx->fileVersion >= 79)
2722     {
2723         serializer->doInt(&tpx->fep_state);
2724     }
2725     serializer->doReal(&tpx->lambda);
2726     serializer->doBool(&tpx->bIr);
2727     serializer->doBool(&tpx->bTop);
2728     serializer->doBool(&tpx->bX);
2729     serializer->doBool(&tpx->bV);
2730     serializer->doBool(&tpx->bF);
2731     serializer->doBool(&tpx->bBox);
2732
2733     if (tpx->fileVersion >= tpxv_AddSizeField && tpx->fileGeneration >= 27)
2734     {
2735         if (!serializer->reading())
2736         {
2737             GMX_RELEASE_ASSERT(tpx->sizeOfTprBody != 0,
2738                                "Not possible to write new file with zero TPR body size");
2739         }
2740         serializer->doInt64(&tpx->sizeOfTprBody);
2741     }
2742
2743     if ((tpx->fileGeneration > tpx_generation))
2744     {
2745         /* This can only happen if TopOnlyOK=TRUE */
2746         tpx->bIr = FALSE;
2747     }
2748 }
2749
2750 #define do_test(serializer, b, p)                            \
2751     if ((serializer)->reading() && ((p) != nullptr) && !(b)) \
2752     gmx_fatal(FARGS, "No %s in input file", #p)
2753
2754 /*! \brief
2755  * Process the first part of the TPR into the state datastructure.
2756  *
2757  * Due to the structure of the legacy code, it is necessary
2758  * to split up the state reading into two parts, with the
2759  * box and legacy temperature coupling processed before the
2760  * topology datastructures.
2761  *
2762  * See the documentation for do_tpx_body for the correct order of
2763  * the operations for reading a tpr file.
2764  *
2765  * \param[in] serializer Abstract serializer used to read/write data.
2766  * \param[in] tpx The file header data.
2767  * \param[in, out] state Global state data.
2768  */
2769 static void do_tpx_state_first(gmx::ISerializer* serializer, TpxFileHeader* tpx, t_state* state)
2770 {
2771     if (serializer->reading())
2772     {
2773         state->flags = 0;
2774         init_gtc_state(state, tpx->ngtc, 0, 0);
2775     }
2776     do_test(serializer, tpx->bBox, state->box);
2777     if (tpx->bBox)
2778     {
2779         serializer->doRvecArray(state->box, DIM);
2780         if (tpx->fileVersion >= 51)
2781         {
2782             serializer->doRvecArray(state->box_rel, DIM);
2783         }
2784         else
2785         {
2786             /* We initialize box_rel after reading the inputrec */
2787             clear_mat(state->box_rel);
2788         }
2789         serializer->doRvecArray(state->boxv, DIM);
2790         if (tpx->fileVersion < 56)
2791         {
2792             matrix mdum;
2793             serializer->doRvecArray(mdum, DIM);
2794         }
2795     }
2796
2797     if (state->ngtc > 0)
2798     {
2799         real* dumv;
2800         snew(dumv, state->ngtc);
2801         if (tpx->fileVersion < 69)
2802         {
2803             serializer->doRealArray(dumv, state->ngtc);
2804         }
2805         /* These used to be the Berendsen tcoupl_lambda's */
2806         serializer->doRealArray(dumv, state->ngtc);
2807         sfree(dumv);
2808     }
2809 }
2810
2811 /*! \brief
2812  * Process global topology data.
2813  *
2814  * See the documentation for do_tpx_body for the correct order of
2815  * the operations for reading a tpr file.
2816  *
2817  * \param[in] serializer Abstract serializer  used to read/write data.
2818  * \param[in] tpx The file header data.
2819  * \param[in,out] mtop Global topology.
2820  */
2821 static void do_tpx_mtop(gmx::ISerializer* serializer, TpxFileHeader* tpx, gmx_mtop_t* mtop)
2822 {
2823     do_test(serializer, tpx->bTop, mtop);
2824     if (tpx->bTop)
2825     {
2826         if (mtop)
2827         {
2828             do_mtop(serializer, mtop, tpx->fileVersion);
2829             set_disres_npair(mtop);
2830             gmx_mtop_finalize(mtop);
2831         }
2832         else
2833         {
2834             gmx_mtop_t dum_top;
2835             do_mtop(serializer, &dum_top, tpx->fileVersion);
2836         }
2837     }
2838 }
2839 /*! \brief
2840  * Process coordinate vectors for state data.
2841  *
2842  * Main part of state gets processed here.
2843  *
2844  * See the documentation for do_tpx_body for the correct order of
2845  * the operations for reading a tpr file.
2846  *
2847  * \param[in] serializer Abstract serializer used to read/write data.
2848  * \param[in] tpx The file header data.
2849  * \param[in,out] state Global state data.
2850  * \param[in,out] x Individual coordinates for processing, deprecated.
2851  * \param[in,out] v Individual velocities for processing, deprecated.
2852  */
2853 static void do_tpx_state_second(gmx::ISerializer* serializer, TpxFileHeader* tpx, t_state* state, rvec* x, rvec* v)
2854 {
2855     if (!serializer->reading())
2856     {
2857         GMX_RELEASE_ASSERT(
2858                 x == nullptr && v == nullptr,
2859                 "Passing separate x and v pointers to do_tpx() is not supported when writing");
2860     }
2861     else
2862     {
2863         GMX_RELEASE_ASSERT(!(x == nullptr && v != nullptr),
2864                            "Passing x==NULL and v!=NULL is not supported");
2865     }
2866
2867     if (serializer->reading())
2868     {
2869         if (x == nullptr)
2870         {
2871             // v is also nullptr by the above assertion, so we may
2872             // need to make memory in state for storing the contents
2873             // of the tpx file.
2874             if (tpx->bX)
2875             {
2876                 state->flags |= (1 << estX);
2877             }
2878             if (tpx->bV)
2879             {
2880                 state->flags |= (1 << estV);
2881             }
2882             state_change_natoms(state, tpx->natoms);
2883         }
2884     }
2885
2886     if (x == nullptr)
2887     {
2888         x = state->x.rvec_array();
2889         v = state->v.rvec_array();
2890     }
2891     do_test(serializer, tpx->bX, x);
2892     if (tpx->bX)
2893     {
2894         if (serializer->reading())
2895         {
2896             state->flags |= (1 << estX);
2897         }
2898         serializer->doRvecArray(x, tpx->natoms);
2899     }
2900
2901     do_test(serializer, tpx->bV, v);
2902     if (tpx->bV)
2903     {
2904         if (serializer->reading())
2905         {
2906             state->flags |= (1 << estV);
2907         }
2908         if (!v)
2909         {
2910             std::vector<gmx::RVec> dummyVelocities(tpx->natoms);
2911             serializer->doRvecArray(as_rvec_array(dummyVelocities.data()), tpx->natoms);
2912         }
2913         else
2914         {
2915             serializer->doRvecArray(v, tpx->natoms);
2916         }
2917     }
2918
2919     // No need to run do_test when the last argument is NULL
2920     if (tpx->bF)
2921     {
2922         std::vector<gmx::RVec> dummyForces(state->natoms);
2923         serializer->doRvecArray(as_rvec_array(dummyForces.data()), tpx->natoms);
2924     }
2925 }
2926 /*! \brief
2927  * Process simulation parameters.
2928  *
2929  * See the documentation for do_tpx_body for the correct order of
2930  * the operations for reading a tpr file.
2931  *
2932  * \param[in] serializer Abstract serializer used to read/write data.
2933  * \param[in] tpx The file header data.
2934  * \param[in,out] ir Datastructure with simulation parameters.
2935  */
2936 static int do_tpx_ir(gmx::ISerializer* serializer, TpxFileHeader* tpx, t_inputrec* ir)
2937 {
2938     int      ePBC;
2939     gmx_bool bPeriodicMols;
2940
2941     /* Starting with tpx version 26, we have the inputrec
2942      * at the end of the file, so we can ignore it
2943      * if the file is never than the software (but still the
2944      * same generation - see comments at the top of this file.
2945      *
2946      *
2947      */
2948     ePBC          = -1;
2949     bPeriodicMols = FALSE;
2950
2951     do_test(serializer, tpx->bIr, ir);
2952     if (tpx->bIr)
2953     {
2954         if (tpx->fileVersion >= 53)
2955         {
2956             /* Removed the pbc info from do_inputrec, since we always want it */
2957             if (!serializer->reading())
2958             {
2959                 ePBC          = ir->ePBC;
2960                 bPeriodicMols = ir->bPeriodicMols;
2961             }
2962             serializer->doInt(&ePBC);
2963             serializer->doBool(&bPeriodicMols);
2964         }
2965         if (tpx->fileGeneration <= tpx_generation && ir)
2966         {
2967             do_inputrec(serializer, ir, tpx->fileVersion);
2968             if (tpx->fileVersion < 53)
2969             {
2970                 ePBC          = ir->ePBC;
2971                 bPeriodicMols = ir->bPeriodicMols;
2972             }
2973         }
2974         if (serializer->reading() && ir && tpx->fileVersion >= 53)
2975         {
2976             /* We need to do this after do_inputrec, since that initializes ir */
2977             ir->ePBC          = ePBC;
2978             ir->bPeriodicMols = bPeriodicMols;
2979         }
2980     }
2981     return ePBC;
2982 }
2983
2984 /*! \brief
2985  * Correct and finalize read information.
2986  *
2987  * If \p state is nullptr, skip the parts dependent on it.
2988  *
2989  * See the documentation for do_tpx_body for the correct order of
2990  * the operations for reading a tpr file.
2991  *
2992  * \param[in] tpx The file header used to check version numbers.
2993  * \param[out] ir Input rec that needs correction.
2994  * \param[out] state State needing correction.
2995  * \param[out] mtop Topology to finalize.
2996  */
2997 static void do_tpx_finalize(TpxFileHeader* tpx, t_inputrec* ir, t_state* state, gmx_mtop_t* mtop)
2998 {
2999     if (tpx->fileVersion < 51 && state)
3000     {
3001         set_box_rel(ir, state);
3002     }
3003     if (tpx->bIr && ir)
3004     {
3005         if (state && state->ngtc == 0)
3006         {
3007             /* Reading old version without tcoupl state data: set it */
3008             init_gtc_state(state, ir->opts.ngtc, 0, ir->opts.nhchainlength);
3009         }
3010         if (tpx->bTop && mtop)
3011         {
3012             if (tpx->fileVersion < 57)
3013             {
3014                 if (mtop->moltype[0].ilist[F_DISRES].size() > 0)
3015                 {
3016                     ir->eDisre = edrSimple;
3017                 }
3018                 else
3019                 {
3020                     ir->eDisre = edrNone;
3021                 }
3022             }
3023         }
3024     }
3025 }
3026
3027 /*! \brief
3028  * Process TPR data for file reading/writing.
3029  *
3030  * The TPR file gets processed in in four stages due to the organization
3031  * of the data within it.
3032  *
3033  * First, state data for the box is processed in do_tpx_state_first.
3034  * This is followed by processing the topology in do_tpx_mtop.
3035  * Coordinate and velocity vectors are handled next in do_tpx_state_second.
3036  * The last file information processed is the collection of simulation parameters in do_tpx_ir.
3037  * When reading, a final processing step is undertaken at the end.
3038  *
3039  * \param[in] serializer Abstract serializer used to read/write data.
3040  * \param[in] tpx The file header data.
3041  * \param[in,out] ir Datastructures with simulation parameters.
3042  * \param[in,out] state Global state data.
3043  * \param[in,out] x Individual coordinates for processing, deprecated.
3044  * \param[in,out] v Individual velocities for processing, deprecated.
3045  * \param[in,out] mtop Global topology.
3046  */
3047 static int do_tpx_body(gmx::ISerializer* serializer,
3048                        TpxFileHeader*    tpx,
3049                        t_inputrec*       ir,
3050                        t_state*          state,
3051                        rvec*             x,
3052                        rvec*             v,
3053                        gmx_mtop_t*       mtop)
3054 {
3055     if (state)
3056     {
3057         do_tpx_state_first(serializer, tpx, state);
3058     }
3059     do_tpx_mtop(serializer, tpx, mtop);
3060     if (state)
3061     {
3062         do_tpx_state_second(serializer, tpx, state, x, v);
3063     }
3064     int ePBC = do_tpx_ir(serializer, tpx, ir);
3065     if (serializer->reading())
3066     {
3067         do_tpx_finalize(tpx, ir, state, mtop);
3068     }
3069     return ePBC;
3070 }
3071
3072 /*! \brief
3073  * Overload for do_tpx_body that defaults to state vectors being nullptr.
3074  *
3075  * \param[in] serializer Abstract serializer used to read/write data.
3076  * \param[in] tpx The file header data.
3077  * \param[in,out] ir Datastructures with simulation parameters.
3078  * \param[in,out] mtop Global topology.
3079  */
3080 static int do_tpx_body(gmx::ISerializer* serializer, TpxFileHeader* tpx, t_inputrec* ir, gmx_mtop_t* mtop)
3081 {
3082     return do_tpx_body(serializer, tpx, ir, nullptr, nullptr, nullptr, mtop);
3083 }
3084
3085 static t_fileio* open_tpx(const char* fn, const char* mode)
3086 {
3087     return gmx_fio_open(fn, mode);
3088 }
3089
3090 static void close_tpx(t_fileio* fio)
3091 {
3092     gmx_fio_close(fio);
3093 }
3094
3095 /*! \brief
3096  * Fill information into the header only from state before writing.
3097  *
3098  * Populating the header needs to be independent from writing the information
3099  * to file to allow things like writing the raw byte stream.
3100  *
3101  * \param[in] state The current simulation state. Can't write without it.
3102  * \param[in] ir Parameter and system information.
3103  * \param[in] mtop Global topology.
3104  * \returns Fully populated header.
3105  */
3106 static TpxFileHeader populateTpxHeader(const t_state& state, const t_inputrec* ir, const gmx_mtop_t* mtop)
3107 {
3108     TpxFileHeader header;
3109     header.natoms         = state.natoms;
3110     header.ngtc           = state.ngtc;
3111     header.fep_state      = state.fep_state;
3112     header.lambda         = state.lambda[efptFEP];
3113     header.bIr            = ir != nullptr;
3114     header.bTop           = mtop != nullptr;
3115     header.bX             = (state.flags & (1 << estX)) != 0;
3116     header.bV             = (state.flags & (1 << estV)) != 0;
3117     header.bF             = false;
3118     header.bBox           = true;
3119     header.fileVersion    = tpx_version;
3120     header.fileGeneration = tpx_generation;
3121     header.isDouble       = (sizeof(real) == sizeof(double));
3122
3123     return header;
3124 }
3125
3126 /*! \brief
3127  * Process the body of a TPR file as an opaque data buffer.
3128  *
3129  * Reads/writes the information in \p buffer from/to the \p serializer
3130  * provided to the function. Does not interact with the actual
3131  * TPR datastructures but with an in memory representation of the
3132  * data, so that this data can be efficiently read or written from/to
3133  * an original source.
3134  *
3135  * \param[in] serializer The abstract serializer used for reading or writing
3136  *                       the information in \p buffer.
3137  * \param[in,out] buffer Information from TPR file as char buffer.
3138  */
3139 static void doTpxBodyBuffer(gmx::ISerializer* serializer, gmx::ArrayRef<char> buffer)
3140 {
3141     serializer->doOpaque(buffer.data(), buffer.size());
3142 }
3143
3144 /*! \brief
3145  * Populates simulation datastructures.
3146  *
3147  * Here the information from the serialization interface \p serializer
3148  * is used to first populate the datastructures containing the simulation
3149  * information. Depending on the version found in the header \p tpx,
3150  * this is done using the new reading of the data as one block from disk,
3151  * followed by complete deserialization of the information read from there.
3152  * Otherwise, the datastructures are populated as before one by one from disk.
3153  * The second version is the default for the legacy tools that read the
3154  * coordinates and velocities separate from the state.
3155  *
3156  * After reading in the data, a separate buffer is populated from them
3157  * containing only \p ir and \p mtop that can be communicated directly
3158  * to nodes needing the information to set up a simulation.
3159  *
3160  * \param[in] tpx The file header.
3161  * \param[in] serializer The Serialization interface used to read the TPR.
3162  * \param[out] ir Input rec to populate.
3163  * \param[out] state State vectors to populate.
3164  * \param[out] x Coordinates to populate if needed.
3165  * \param[out] v Velocities to populate if needed.
3166  * \param[out] mtop Global topology to populate.
3167  *
3168  * \returns Partial de-serialized TPR used for communication to nodes.
3169  */
3170 static PartialDeserializedTprFile readTpxBody(TpxFileHeader*    tpx,
3171                                               gmx::ISerializer* serializer,
3172                                               t_inputrec*       ir,
3173                                               t_state*          state,
3174                                               rvec*             x,
3175                                               rvec*             v,
3176                                               gmx_mtop_t*       mtop)
3177 {
3178     PartialDeserializedTprFile partialDeserializedTpr;
3179     if (tpx->fileVersion >= tpxv_AddSizeField && tpx->fileGeneration >= 27)
3180     {
3181         partialDeserializedTpr.body.resize(tpx->sizeOfTprBody);
3182         partialDeserializedTpr.header = *tpx;
3183         doTpxBodyBuffer(serializer, partialDeserializedTpr.body);
3184
3185         partialDeserializedTpr.ePBC =
3186                 completeTprDeserialization(&partialDeserializedTpr, ir, state, x, v, mtop);
3187     }
3188     else
3189     {
3190         partialDeserializedTpr.ePBC = do_tpx_body(serializer, tpx, ir, state, x, v, mtop);
3191     }
3192     // Update header to system info for communication to nodes.
3193     // As we only need to communicate the inputrec and mtop to other nodes,
3194     // we prepare a new char buffer with the information we have already read
3195     // in on master.
3196     partialDeserializedTpr.header = populateTpxHeader(*state, ir, mtop);
3197     // Long-term we should move to use little endian in files to avoid extra byte swapping,
3198     // but since we just used the default XDR format (which is big endian) for the TPR
3199     // header it would cause third-party libraries reading our raw data to tear their hair
3200     // if we swap the endian in the middle of the file, so we stick to big endian in the
3201     // TPR file for now - and thus we ask the serializer to swap if this host is little endian.
3202     gmx::InMemorySerializer tprBodySerializer(gmx::EndianSwapBehavior::SwapIfHostIsLittleEndian);
3203     do_tpx_body(&tprBodySerializer, &partialDeserializedTpr.header, ir, mtop);
3204     partialDeserializedTpr.body = tprBodySerializer.finishAndGetBuffer();
3205
3206     return partialDeserializedTpr;
3207 }
3208
3209 /************************************************************
3210  *
3211  *  The following routines are the exported ones
3212  *
3213  ************************************************************/
3214
3215 TpxFileHeader readTpxHeader(const char* fileName, bool canReadTopologyOnly)
3216 {
3217     t_fileio* fio;
3218
3219     fio = open_tpx(fileName, "r");
3220     gmx::FileIOXdrSerializer serializer(fio);
3221
3222     TpxFileHeader tpx;
3223     do_tpxheader(&serializer, &tpx, fileName, fio, canReadTopologyOnly);
3224     close_tpx(fio);
3225     return tpx;
3226 }
3227
3228 void write_tpx_state(const char* fn, const t_inputrec* ir, const t_state* state, const gmx_mtop_t* mtop)
3229 {
3230     /* To write a state, we first need to write the state information to a buffer before
3231      * we append the raw bytes to the file. For this, the header information needs to be
3232      * populated before we write the main body because it has some information that is
3233      * otherwise not available.
3234      */
3235
3236     t_fileio* fio;
3237
3238     TpxFileHeader tpx = populateTpxHeader(*state, ir, mtop);
3239     // Long-term we should move to use little endian in files to avoid extra byte swapping,
3240     // but since we just used the default XDR format (which is big endian) for the TPR
3241     // header it would cause third-party libraries reading our raw data to tear their hair
3242     // if we swap the endian in the middle of the file, so we stick to big endian in the
3243     // TPR file for now - and thus we ask the serializer to swap if this host is little endian.
3244     gmx::InMemorySerializer tprBodySerializer(gmx::EndianSwapBehavior::SwapIfHostIsLittleEndian);
3245
3246     do_tpx_body(&tprBodySerializer, &tpx, const_cast<t_inputrec*>(ir), const_cast<t_state*>(state),
3247                 nullptr, nullptr, const_cast<gmx_mtop_t*>(mtop));
3248
3249     std::vector<char> tprBody = tprBodySerializer.finishAndGetBuffer();
3250     tpx.sizeOfTprBody         = tprBody.size();
3251
3252     fio = open_tpx(fn, "w");
3253     gmx::FileIOXdrSerializer serializer(fio);
3254     do_tpxheader(&serializer, &tpx, fn, fio, ir == nullptr);
3255     doTpxBodyBuffer(&serializer, tprBody);
3256
3257     close_tpx(fio);
3258 }
3259
3260 int completeTprDeserialization(PartialDeserializedTprFile* partialDeserializedTpr,
3261                                t_inputrec*                 ir,
3262                                t_state*                    state,
3263                                rvec*                       x,
3264                                rvec*                       v,
3265                                gmx_mtop_t*                 mtop)
3266 {
3267     // Long-term we should move to use little endian in files to avoid extra byte swapping,
3268     // but since we just used the default XDR format (which is big endian) for the TPR
3269     // header it would cause third-party libraries reading our raw data to tear their hair
3270     // if we swap the endian in the middle of the file, so we stick to big endian in the
3271     // TPR file for now - and thus we ask the serializer to swap if this host is little endian.
3272     gmx::InMemoryDeserializer tprBodyDeserializer(partialDeserializedTpr->body,
3273                                                   partialDeserializedTpr->header.isDouble,
3274                                                   gmx::EndianSwapBehavior::SwapIfHostIsLittleEndian);
3275     return do_tpx_body(&tprBodyDeserializer, &partialDeserializedTpr->header, ir, state, x, v, mtop);
3276 }
3277
3278 int completeTprDeserialization(PartialDeserializedTprFile* partialDeserializedTpr,
3279                                t_inputrec*                 ir,
3280                                gmx_mtop_t*                 mtop)
3281 {
3282     return completeTprDeserialization(partialDeserializedTpr, ir, nullptr, nullptr, nullptr, mtop);
3283 }
3284
3285 PartialDeserializedTprFile read_tpx_state(const char* fn, t_inputrec* ir, t_state* state, gmx_mtop_t* mtop)
3286 {
3287     t_fileio* fio;
3288     fio = open_tpx(fn, "r");
3289     gmx::FileIOXdrSerializer   serializer(fio);
3290     PartialDeserializedTprFile partialDeserializedTpr;
3291     do_tpxheader(&serializer, &partialDeserializedTpr.header, fn, fio, ir == nullptr);
3292     partialDeserializedTpr =
3293             readTpxBody(&partialDeserializedTpr.header, &serializer, ir, state, nullptr, nullptr, mtop);
3294     close_tpx(fio);
3295     return partialDeserializedTpr;
3296 }
3297
3298 int read_tpx(const char* fn, t_inputrec* ir, matrix box, int* natoms, rvec* x, rvec* v, gmx_mtop_t* mtop)
3299 {
3300     t_fileio* fio;
3301     t_state   state;
3302
3303     TpxFileHeader tpx;
3304     fio = open_tpx(fn, "r");
3305     gmx::FileIOXdrSerializer serializer(fio);
3306     do_tpxheader(&serializer, &tpx, fn, fio, ir == nullptr);
3307     PartialDeserializedTprFile partialDeserializedTpr =
3308             readTpxBody(&tpx, &serializer, ir, &state, x, v, mtop);
3309     close_tpx(fio);
3310     if (mtop != nullptr && natoms != nullptr)
3311     {
3312         *natoms = mtop->natoms;
3313     }
3314     if (box)
3315     {
3316         copy_mat(state.box, box);
3317     }
3318     return partialDeserializedTpr.ePBC;
3319 }
3320
3321 int read_tpx_top(const char* fn, t_inputrec* ir, matrix box, int* natoms, rvec* x, rvec* v, t_topology* top)
3322 {
3323     gmx_mtop_t mtop;
3324     int        ePBC;
3325
3326     ePBC = read_tpx(fn, ir, box, natoms, x, v, &mtop);
3327
3328     *top = gmx_mtop_t_to_t_topology(&mtop, true);
3329
3330     return ePBC;
3331 }
3332
3333 gmx_bool fn2bTPX(const char* file)
3334 {
3335     return (efTPR == fn2ftp(file));
3336 }
3337
3338 void pr_tpxheader(FILE* fp, int indent, const char* title, const TpxFileHeader* sh)
3339 {
3340     if (available(fp, sh, indent, title))
3341     {
3342         indent = pr_title(fp, indent, title);
3343         pr_indent(fp, indent);
3344         fprintf(fp, "bIr    = %spresent\n", sh->bIr ? "" : "not ");
3345         pr_indent(fp, indent);
3346         fprintf(fp, "bBox   = %spresent\n", sh->bBox ? "" : "not ");
3347         pr_indent(fp, indent);
3348         fprintf(fp, "bTop   = %spresent\n", sh->bTop ? "" : "not ");
3349         pr_indent(fp, indent);
3350         fprintf(fp, "bX     = %spresent\n", sh->bX ? "" : "not ");
3351         pr_indent(fp, indent);
3352         fprintf(fp, "bV     = %spresent\n", sh->bV ? "" : "not ");
3353         pr_indent(fp, indent);
3354         fprintf(fp, "bF     = %spresent\n", sh->bF ? "" : "not ");
3355
3356         pr_indent(fp, indent);
3357         fprintf(fp, "natoms = %d\n", sh->natoms);
3358         pr_indent(fp, indent);
3359         fprintf(fp, "lambda = %e\n", sh->lambda);
3360         pr_indent(fp, indent);
3361         fprintf(fp, "buffer size = %" PRId64 "\n", sh->sizeOfTprBody);
3362     }
3363 }