src/gromacs/gmxpreprocess/topio.c

   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, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  38 #include <config.h>
  39 #endif
  40
  41 #include <assert.h>
  42 #include <ctype.h>
  43 #include <errno.h>
  44 #include <math.h>
  45 #include <stdio.h>
  46 #include <stdlib.h>
  47 #include <string.h>
  48
  49 #include <sys/types.h>
  50
  51 #include "gromacs/utility/futil.h"
  52 #include "typedefs.h"
  53 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  54 #include "macros.h"
  55 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  56 #include "txtdump.h"
  57 #include "gromacs/math/units.h"
  58 #include "macros.h"
  59 #include "names.h"
  60 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  61 #include "gromacs/topology/block.h"
  62 #include "gromacs/topology/symtab.h"
  63 #include "gromacs/topology/topology.h"
  64 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  65 #include "warninp.h"
  66 #include "vsite_parm.h"
  67
  68 #include "grompp-impl.h"
  69 #include "toputil.h"
  70 #include "toppush.h"
  71 #include "topdirs.h"
  72 #include "gpp_nextnb.h"
  73 #include "topio.h"
  74 #include "topshake.h"
  75 #include "gmxcpp.h"
  76 #include "gpp_bond_atomtype.h"
  77 #include "genborn.h"
  78 #include "gromacs/math/utilities.h"
  79
  80 #define OPENDIR     '[' /* starting sign for directive */
  81 #define CLOSEDIR    ']' /* ending sign for directive   */
  82
  83 static void free_nbparam(t_nbparam **param, int nr)
  84 {
  85     int i;
  86
  87     for (i = 0; i < nr; i++)
  88     {
  89         sfree(param[i]);
  90     }
  91     sfree(param);
  92 }
  93
  94 static int copy_nbparams(t_nbparam **param, int ftype, t_params *plist, int nr)
  95 {
  96     int i, j, f;
  97     int nrfp, ncopy;
  98
  99     nrfp = NRFP(ftype);
 100
 101     ncopy = 0;
 102     for (i = 0; i < nr; i++)
 103     {
 104         for (j = 0; j <= i; j++)
 105         {
 106             if (param[i][j].bSet)
 107             {
 108                 for (f = 0; f < nrfp; f++)
 109                 {
 110                     plist->param[nr*i+j].c[f] = param[i][j].c[f];
 111                     plist->param[nr*j+i].c[f] = param[i][j].c[f];
 112                 }
 113                 ncopy++;
 114             }
 115         }
 116     }
 117
 118     return ncopy;
 119 }
 120
 121 static void gen_pairs(t_params *nbs, t_params *pairs, real fudge, int comb)
 122 {
 123     int     i, j, ntp, nrfp, nrfpA, nrfpB, nnn;
 124     real    scaling;
 125     ntp       = nbs->nr;
 126     nnn       = sqrt(ntp);
 127     nrfp      = NRFP(F_LJ);
 128     nrfpA     = interaction_function[F_LJ14].nrfpA;
 129     nrfpB     = interaction_function[F_LJ14].nrfpB;
 130     pairs->nr = ntp;
 131
 132     if ((nrfp  != nrfpA) || (nrfpA != nrfpB))
 133     {
 134         gmx_incons("Number of force parameters in gen_pairs wrong");
 135     }
 136
 137     fprintf(stderr, "Generating 1-4 interactions: fudge = %g\n", fudge);
 138     if (debug)
 139     {
 140         fprintf(debug, "Fudge factor for 1-4 interactions: %g\n", fudge);
 141         fprintf(debug, "Holy Cow! there are %d types\n", ntp);
 142     }
 143     snew(pairs->param, pairs->nr);
 144     for (i = 0; (i < ntp); i++)
 145     {
 146         /* Copy param.a */
 147         pairs->param[i].a[0] = i / nnn;
 148         pairs->param[i].a[1] = i % nnn;
 149         /* Copy normal and FEP parameters and multiply by fudge factor */
 150
 151
 152
 153         for (j = 0; (j < nrfp); j++)
 154         {
 155             /* If we are using sigma/epsilon values, only the epsilon values
 156              * should be scaled, but not sigma.
 157              * The sigma values have even indices 0,2, etc.
 158              */
 159             if ((comb == eCOMB_ARITHMETIC || comb == eCOMB_GEOM_SIG_EPS) && (j%2 == 0))
 160             {
 161                 scaling = 1.0;
 162             }
 163             else
 164             {
 165                 scaling = fudge;
 166             }
 167
 168             pairs->param[i].c[j]      = scaling*nbs->param[i].c[j];
 169             pairs->param[i].c[nrfp+j] = scaling*nbs->param[i].c[j];
 170         }
 171     }
 172 }
 173
 174 double check_mol(gmx_mtop_t *mtop, warninp_t wi)
 175 {
 176     char     buf[256];
 177     int      i, mb, nmol, ri, pt;
 178     double   q;
 179     real     m;
 180     t_atoms *atoms;
 181
 182     /* Check mass and charge */
 183     q = 0.0;
 184
 185     for (mb = 0; mb < mtop->nmoltype; mb++)
 186     {
 187         atoms = &mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].atoms;
 188         nmol  = mtop->molblock[mb].nmol;
 189         for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
 190         {
 191             q += nmol*atoms->atom[i].q;
 192             m  = atoms->atom[i].m;
 193             pt = atoms->atom[i].ptype;
 194             /* If the particle is an atom or a nucleus it must have a mass,
 195              * else, if it is a shell, a vsite or a bondshell it can have mass zero
 196              */
 197             if ((m <= 0.0) && ((pt == eptAtom) || (pt == eptNucleus)))
 198             {
 199                 ri = atoms->atom[i].resind;
 200                 sprintf(buf, "atom %s (Res %s-%d) has mass %g\n",
 201                         *(atoms->atomname[i]),
 202                         *(atoms->resinfo[ri].name),
 203                         atoms->resinfo[ri].nr,
 204                         m);
 205                 warning_error(wi, buf);
 206             }
 207             else
 208             if ((m != 0) && (pt == eptVSite))
 209             {
 210                 ri = atoms->atom[i].resind;
 211                 sprintf(buf, "virtual site %s (Res %s-%d) has non-zero mass %g\n"
 212                         "     Check your topology.\n",
 213                         *(atoms->atomname[i]),
 214                         *(atoms->resinfo[ri].name),
 215                         atoms->resinfo[ri].nr,
 216                         m);
 217                 warning_error(wi, buf);
 218                 /* The following statements make LINCS break! */
 219                 /* atoms->atom[i].m=0; */
 220             }
 221         }
 222     }
 223     return q;
 224 }
 225
 226 static void sum_q(t_atoms *atoms, int n, double *qt, double *qBt)
 227 {
 228     double  qmolA, qmolB;
 229     int     i;
 230
 231     /* sum charge */
 232     qmolA = 0;
 233     qmolB = 0;
 234     for (i = 0; i < atoms->nr; i++)
 235     {
 236         qmolA += atoms->atom[i].q;
 237         qmolB += atoms->atom[i].qB;
 238     }
 239     /* Unfortunately an absolute comparison,
 240      * but this avoids unnecessary warnings and gmx-users mails.
 241      */
 242     if (fabs(qmolA) >= 1e-6 || fabs(qmolB) >= 1e-6)
 243     {
 244         *qt  += n*qmolA;
 245         *qBt += n*qmolB;
 246     }
 247 }
 248
 249 static void get_nbparm(char *nb_str, char *comb_str, int *nb, int *comb,
 250                        warninp_t wi)
 251 {
 252     int  i;
 253     char warn_buf[STRLEN];
 254
 255     *nb   = -1;
 256     for (i = 1; (i < eNBF_NR); i++)
 257     {
 258         if (gmx_strcasecmp(nb_str, enbf_names[i]) == 0)
 259         {
 260             *nb = i;
 261         }
 262     }
 263     if (*nb == -1)
 264     {
 265         *nb = strtol(nb_str, NULL, 10);
 266     }
 267     if ((*nb < 1) || (*nb >= eNBF_NR))
 268     {
 269         sprintf(warn_buf, "Invalid nonbond function selector '%s' using %s",
 270                 nb_str, enbf_names[1]);
 271         warning_error(wi, warn_buf);
 272         *nb = 1;
 273     }
 274     *comb = -1;
 275     for (i = 1; (i < eCOMB_NR); i++)
 276     {
 277         if (gmx_strcasecmp(comb_str, ecomb_names[i]) == 0)
 278         {
 279             *comb = i;
 280         }
 281     }
 282     if (*comb == -1)
 283     {
 284         *comb = strtol(comb_str, NULL, 10);
 285     }
 286     if ((*comb < 1) || (*comb >= eCOMB_NR))
 287     {
 288         sprintf(warn_buf, "Invalid combination rule selector '%s' using %s",
 289                 comb_str, ecomb_names[1]);
 290         warning_error(wi, warn_buf);
 291         *comb = 1;
 292     }
 293 }
 294
 295 static char ** cpp_opts(const char *define, const char *include,
 296                         warninp_t wi)
 297 {
 298     int         n, len;
 299     int         ncppopts = 0;
 300     const char *cppadds[2];
 301     char      **cppopts   = NULL;
 302     const char *option[2] = { "-D", "-I" };
 303     const char *nopt[2]   = { "define", "include" };
 304     const char *ptr;
 305     const char *rptr;
 306     char       *buf;
 307     char        warn_buf[STRLEN];
 308
 309     cppadds[0] = define;
 310     cppadds[1] = include;
 311     for (n = 0; (n < 2); n++)
 312     {
 313         if (cppadds[n])
 314         {
 315             ptr = cppadds[n];
 316             while (*ptr != '\0')
 317             {
 318                 while ((*ptr != '\0') && isspace(*ptr))
 319                 {
 320                     ptr++;
 321                 }
 322                 rptr = ptr;
 323                 while ((*rptr != '\0') && !isspace(*rptr))
 324                 {
 325                     rptr++;
 326                 }
 327                 len = (rptr - ptr);
 328                 if (len > 2)
 329                 {
 330                     snew(buf, (len+1));
 331                     strncpy(buf, ptr, len);
 332                     if (strstr(ptr, option[n]) != ptr)
 333                     {
 334                         set_warning_line(wi, "mdp file", -1);
 335                         sprintf(warn_buf, "Malformed %s option %s", nopt[n], buf);
 336                         warning(wi, warn_buf);
 337                     }
 338                     else
 339                     {
 340                         srenew(cppopts, ++ncppopts);
 341                         cppopts[ncppopts-1] = strdup(buf);
 342                     }
 343                     sfree(buf);
 344                     ptr = rptr;
 345                 }
 346             }
 347         }
 348     }
 349     srenew(cppopts, ++ncppopts);
 350     cppopts[ncppopts-1] = NULL;
 351
 352     return cppopts;
 353 }
 354
 355
 356 int
 357 find_gb_bondlength(t_params *plist, int ai, int aj, real *length)
 358 {
 359     int i, j, a1, a2;
 360
 361     int found = 0;
 362     int status;
 363
 364     for (i = 0; i < F_NRE && !found; i++)
 365     {
 366         if (IS_CHEMBOND(i))
 367         {
 368             for (j = 0; j < plist[i].nr; j++)
 369             {
 370                 a1 = plist[i].param[j].a[0];
 371                 a2 = plist[i].param[j].a[1];
 372
 373                 if ( (a1 == ai && a2 == aj) || (a1 == aj && a2 == ai))
 374                 {
 375                     /* Equilibrium bond distance */
 376                     *length = plist[i].param[j].c[0];
 377                     found   = 1;
 378                 }
 379             }
 380         }
 381     }
 382     status = !found;
 383
 384     return status;
 385 }
 386
 387
 388 int
 389 find_gb_anglelength(t_params *plist, int ai, int ak, real *length)
 390 {
 391     int  i, j, a1, a2, a3;
 392     real r12, r23, a123;
 393     int  found = 0;
 394     int  status, status1, status2;
 395
 396     r12 = r23 = 0;
 397
 398     for (i = 0; i < F_NRE && !found; i++)
 399     {
 400         if (IS_ANGLE(i))
 401         {
 402             for (j = 0; j < plist[i].nr; j++)
 403             {
 404                 a1 = plist[i].param[j].a[0];
 405                 a2 = plist[i].param[j].a[1];
 406                 a3 = plist[i].param[j].a[2];
 407
 408                 /* We dont care what the middle atom is, but use it below */
 409                 if ( (a1 == ai && a3 == ak) || (a1 == ak && a3 == ai) )
 410                 {
 411                     /* Equilibrium bond distance */
 412                     a123 = plist[i].param[j].c[0];
 413                     /* Use middle atom to find reference distances r12 and r23 */
 414                     status1 = find_gb_bondlength(plist, a1, a2, &r12);
 415                     status2 = find_gb_bondlength(plist, a2, a3, &r23);
 416
 417                     if (status1 == 0 && status2 == 0)
 418                     {
 419                         /* cosine theorem to get r13 */
 420                         *length = sqrt(r12*r12+r23*r23-(2*r12*r23*cos(a123/RAD2DEG)));
 421                         found   = 1;
 422                     }
 423                 }
 424             }
 425         }
 426     }
 427     status = !found;
 428
 429     return status;
 430 }
 431
 432 int
 433 generate_gb_exclusion_interactions(t_molinfo *mi, gpp_atomtype_t atype, t_nextnb *nnb)
 434 {
 435     int          i, j, k, n, ai, aj, ti, tj;
 436     int          n12, n13, n14;
 437     int          ftype;
 438     t_param      param;
 439     t_params *   plist;
 440     t_atoms *    at;
 441     real         radiusi, radiusj;
 442     real         gb_radiusi, gb_radiusj;
 443     real         param_c2, param_c4;
 444     real         distance;
 445
 446     plist = mi->plist;
 447     at    = &mi->atoms;
 448
 449     for (n = 1; n <= nnb->nrex; n++)
 450     {
 451         switch (n)
 452         {
 453             case 1:
 454                 ftype    = F_GB12;
 455                 param_c2 = STILL_P2;
 456                 param_c4 = 0.8875;
 457                 break;
 458             case 2:
 459                 ftype    = F_GB13;
 460                 param_c2 = STILL_P3;
 461                 param_c4 = 0.3516;
 462                 break;
 463             default:
 464                 /* Put all higher-order exclusions into 1,4 list so we dont miss them */
 465                 ftype    = F_GB14;
 466                 param_c2 = STILL_P3;
 467                 param_c4 = 0.3516;
 468                 break;
 469         }
 470
 471         for (ai = 0; ai < nnb->nr; ai++)
 472         {
 473             ti         = at->atom[ai].type;
 474             radiusi    = get_atomtype_radius(ti, atype);
 475             gb_radiusi = get_atomtype_gb_radius(ti, atype);
 476
 477             for (j = 0; j < nnb->nrexcl[ai][n]; j++)
 478             {
 479                 aj = nnb->a[ai][n][j];
 480
 481                 /* Only add the interactions once */
 482                 if (aj > ai)
 483                 {
 484                     tj         = at->atom[aj].type;
 485                     radiusj    = get_atomtype_radius(tj, atype);
 486                     gb_radiusj = get_atomtype_gb_radius(tj, atype);
 487
 488                     /* There is an exclusion of type "ftype" between atoms ai and aj */
 489                     param.a[0] = ai;
 490                     param.a[1] = aj;
 491
 492                     /* Reference distance, not used for 1-4 interactions */
 493                     switch (ftype)
 494                     {
 495                         case F_GB12:
 496                             if (find_gb_bondlength(plist, ai, aj, &distance) != 0)
 497                             {
 498                                 gmx_fatal(FARGS, "Cannot find bond length for atoms %d-%d", ai, aj);
 499                             }
 500                             break;
 501                         case F_GB13:
 502                             if (find_gb_anglelength(plist, ai, aj, &distance) != 0)
 503                             {
 504                                 gmx_fatal(FARGS, "Cannot find length for atoms %d-%d involved in angle", ai, aj);
 505                             }
 506                             break;
 507                         default:
 508                             distance = -1;
 509                             break;
 510                     }
 511                     /* Assign GB parameters */
 512                     /* Sum of radii */
 513                     param.c[0] = radiusi+radiusj;
 514                     /* Reference distance distance */
 515                     param.c[1] = distance;
 516                     /* Still parameter */
 517                     param.c[2] = param_c2;
 518                     /* GB radius */
 519                     param.c[3] = gb_radiusi+gb_radiusj;
 520                     /* Parameter */
 521                     param.c[4] = param_c4;
 522
 523                     /* Add it to the parameter list */
 524                     add_param_to_list(&plist[ftype], &param);
 525                 }
 526             }
 527         }
 528     }
 529     return 0;
 530 }
 531
 532
 533
 534
 535 static char **read_topol(const char *infile, const char *outfile,
 536                          const char *define, const char *include,
 537                          t_symtab    *symtab,
 538                          gpp_atomtype_t atype,
 539                          int         *nrmols,
 540                          t_molinfo   **molinfo,
 541                          t_params    plist[],
 542                          int         *combination_rule,
 543                          double      *reppow,
 544                          t_gromppopts *opts,
 545                          real        *fudgeQQ,
 546                          int         *nmolblock,
 547                          gmx_molblock_t **molblock,
 548                          gmx_bool        bFEP,
 549                          gmx_bool        bGenborn,
 550                          gmx_bool        bZero,
 551                          warninp_t   wi)
 552 {
 553     FILE           *out;
 554     int             i, sl, nb_funct, comb;
 555     char           *pline = NULL, **title = NULL;
 556     char            line[STRLEN], errbuf[256], comb_str[256], nb_str[256];
 557     char            genpairs[32];
 558     char           *dirstr, *dummy2;
 559     int             nrcopies, nmol, nmolb = 0, nscan, ncombs, ncopy;
 560     double          fLJ, fQQ, fPOW;
 561     gmx_molblock_t *molb  = NULL;
 562     t_topology     *block = NULL;
 563     t_molinfo      *mi0   = NULL;
 564     DirStack       *DS;
 565     directive       d, newd;
 566     t_nbparam     **nbparam, **pair;
 567     t_block2       *block2;
 568     real            fudgeLJ = -1;    /* Multiplication factor to generate 1-4 from LJ */
 569     gmx_bool        bReadDefaults, bReadMolType, bGenPairs, bWarn_copy_A_B;
 570     double          qt = 0, qBt = 0; /* total charge */
 571     t_bond_atomtype batype;
 572     int             lastcg = -1;
 573     int             dcatt  = -1, nmol_couple;
 574     /* File handling variables */
 575     int             status, done;
 576     gmx_cpp_t       handle;
 577     char           *tmp_line = NULL;
 578     char            warn_buf[STRLEN];
 579     const char     *floating_point_arithmetic_tip =
 580         "Total charge should normally be an integer. See\n"
 581         "http://www.gromacs.org/Documentation/Floating_Point_Arithmetic\n"
 582         "for discussion on how close it should be to an integer.\n";
 583     /* We need to open the output file before opening the input file,
 584      * because cpp_open_file can change the current working directory.
 585      */
 586     if (outfile)
 587     {
 588         out = gmx_fio_fopen(outfile, "w");
 589     }
 590     else
 591     {
 592         out = NULL;
 593     }
 594
 595     /* open input file */
 596     status = cpp_open_file(infile, &handle, cpp_opts(define, include, wi));
 597     if (status != 0)
 598     {
 599         gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
 600     }
 601
 602     /* some local variables */
 603     DS_Init(&DS);         /* directive stack                     */
 604     nmol     = 0;         /* no molecules yet...                         */
 605     d        = d_invalid; /* first thing should be a directive   */
 606     nbparam  = NULL;      /* The temporary non-bonded matrix       */
 607     pair     = NULL;      /* The temporary pair interaction matrix */
 608     block2   = NULL;      /* the extra exclusions                        */
 609     nb_funct = F_LJ;
 610     *reppow  = 12.0;      /* Default value for repulsion power     */
 611
 612     comb     = 0;
 613
 614     /* Init the number of CMAP torsion angles  and grid spacing */
 615     plist->grid_spacing = 0;
 616     plist->nc           = 0;
 617
 618     bWarn_copy_A_B = bFEP;
 619
 620     batype = init_bond_atomtype();
 621     /* parse the actual file */
 622     bReadDefaults = FALSE;
 623     bGenPairs     = FALSE;
 624     bReadMolType  = FALSE;
 625     nmol_couple   = 0;
 626
 627     do
 628     {
 629         status = cpp_read_line(&handle, STRLEN, line);
 630         done   = (status == eCPP_EOF);
 631         if (!done)
 632         {
 633             if (status != eCPP_OK)
 634             {
 635                 gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
 636             }
 637             else if (out)
 638             {
 639                 fprintf(out, "%s\n", line);
 640             }
 641
 642             set_warning_line(wi, cpp_cur_file(&handle), cpp_cur_linenr(&handle));
 643
 644             pline = strdup(line);
 645
 646             /* Strip trailing '\' from pline, if it exists */
 647             sl = strlen(pline);
 648             if ((sl > 0) && (pline[sl-1] == CONTINUE))
 649             {
 650                 pline[sl-1] = ' ';
 651             }
 652
 653             /* build one long line from several fragments - necessary for CMAP */
 654             while (continuing(line))
 655             {
 656                 status = cpp_read_line(&handle, STRLEN, line);
 657                 set_warning_line(wi, cpp_cur_file(&handle), cpp_cur_linenr(&handle));
 658
 659                 /* Since we depend on the '\' being present to continue to read, we copy line
 660                  * to a tmp string, strip the '\' from that string, and cat it to pline
 661                  */
 662                 tmp_line = strdup(line);
 663
 664                 sl = strlen(tmp_line);
 665                 if ((sl > 0) && (tmp_line[sl-1] == CONTINUE))
 666                 {
 667                     tmp_line[sl-1] = ' ';
 668                 }
 669
 670                 done = (status == eCPP_EOF);
 671                 if (!done)
 672                 {
 673                     if (status != eCPP_OK)
 674                     {
 675                         gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
 676                     }
 677                     else if (out)
 678                     {
 679                         fprintf(out, "%s\n", line);
 680                     }
 681                 }
 682
 683                 srenew(pline, strlen(pline)+strlen(tmp_line)+1);
 684                 strcat(pline, tmp_line);
 685                 sfree(tmp_line);
 686             }
 687
 688             /* skip trailing and leading spaces and comment text */
 689             strip_comment (pline);
 690             trim (pline);
 691
 692             /* if there is something left... */
 693             if ((int)strlen(pline) > 0)
 694             {
 695                 if (pline[0] == OPENDIR)
 696                 {
 697                     /* A directive on this line: copy the directive
 698                      * without the brackets into dirstr, then
 699                      * skip spaces and tabs on either side of directive
 700                      */
 701                     dirstr = strdup((pline+1));
 702                     if ((dummy2 = strchr (dirstr, CLOSEDIR)) != NULL)
 703                     {
 704                         (*dummy2) = 0;
 705                     }
 706                     trim (dirstr);
 707
 708                     if ((newd = str2dir(dirstr)) == d_invalid)
 709                     {
 710                         sprintf(errbuf, "Invalid directive %s", dirstr);
 711                         warning_error(wi, errbuf);
 712                     }
 713                     else
 714                     {
 715                         /* Directive found */
 716                         if (debug)
 717                         {
 718                             fprintf(debug, "found directive '%s'\n", dir2str(newd));
 719                         }
 720                         if (DS_Check_Order (DS, newd))
 721                         {
 722                             DS_Push (&DS, newd);
 723                             d = newd;
 724                         }
 725                         else
 726                         {
 727                             /* we should print here which directives should have
 728                                been present, and which actually are */
 729                             gmx_fatal(FARGS, "%s\nInvalid order for directive %s",
 730                                       cpp_error(&handle, eCPP_SYNTAX), dir2str(newd));
 731                             /* d = d_invalid; */
 732                         }
 733                     }
 734                     sfree(dirstr);
 735                 }
 736                 else if (d != d_invalid)
 737                 {
 738                     /* Not a directive, just a plain string
 739                      * use a gigantic switch to decode,
 740                      * if there is a valid directive!
 741                      */
 742                     switch (d)
 743                     {
 744                         case d_defaults:
 745                             if (bReadDefaults)
 746                             {
 747                                 gmx_fatal(FARGS, "%s\nFound a second defaults directive.\n",
 748                                           cpp_error(&handle, eCPP_SYNTAX));
 749                             }
 750                             bReadDefaults = TRUE;
 751                             nscan         = sscanf(pline, "%s%s%s%lf%lf%lf",
 752                                                    nb_str, comb_str, genpairs, &fLJ, &fQQ, &fPOW);
 753                             if (nscan < 2)
 754                             {
 755                                 too_few(wi);
 756                             }
 757                             else
 758                             {
 759                                 bGenPairs = FALSE;
 760                                 fudgeLJ   = 1.0;
 761                                 *fudgeQQ  = 1.0;
 762
 763                                 get_nbparm(nb_str, comb_str, &nb_funct, &comb, wi);
 764                                 *combination_rule = comb;
 765                                 if (nscan >= 3)
 766                                 {
 767                                     bGenPairs = (gmx_strncasecmp(genpairs, "Y", 1) == 0);
 768                                     if (nb_funct != eNBF_LJ && bGenPairs)
 769                                     {
 770                                         gmx_fatal(FARGS, "Generating pair parameters is only supported with LJ non-bonded interactions");
 771                                     }
 772                                 }
 773                                 if (nscan >= 4)
 774                                 {
 775                                     fudgeLJ   = fLJ;
 776                                 }
 777                                 if (nscan >= 5)
 778                                 {
 779                                     *fudgeQQ  = fQQ;
 780                                 }
 781                                 if (nscan >= 6)
 782                                 {
 783                                     *reppow   = fPOW;
 784                                 }
 785                             }
 786                             nb_funct = ifunc_index(d_nonbond_params, nb_funct);
 787
 788                             break;
 789                         case d_atomtypes:
 790                             push_at(symtab, atype, batype, pline, nb_funct,
 791                                     &nbparam, bGenPairs ? &pair : NULL, wi);
 792                             break;
 793
 794                         case d_bondtypes:
 795                             push_bt(d, plist, 2, NULL, batype, pline, wi);
 796                             break;
 797                         case d_constrainttypes:
 798                             push_bt(d, plist, 2, NULL, batype, pline, wi);
 799                             break;
 800                         case d_pairtypes:
 801                             if (bGenPairs)
 802                             {
 803                                 push_nbt(d, pair, atype, pline, F_LJ14, wi);
 804                             }
 805                             else
 806                             {
 807                                 push_bt(d, plist, 2, atype, NULL, pline, wi);
 808                             }
 809                             break;
 810                         case d_angletypes:
 811                             push_bt(d, plist, 3, NULL, batype, pline, wi);
 812                             break;
 813                         case d_dihedraltypes:
 814                             /* Special routine that can read both 2 and 4 atom dihedral definitions. */
 815                             push_dihedraltype(d, plist, batype, pline, wi);
 816                             break;
 817
 818                         case d_nonbond_params:
 819                             push_nbt(d, nbparam, atype, pline, nb_funct, wi);
 820                             break;
 821                         /*
 822                            case d_blocktype:
 823                            nblock++;
 824                            srenew(block,nblock);
 825                            srenew(blockinfo,nblock);
 826                            blk0=&(block[nblock-1]);
 827                            bi0=&(blockinfo[nblock-1]);
 828                            init_top(blk0);
 829                            init_molinfo(bi0);
 830                            push_molt(symtab,bi0,pline);
 831                            break;
 832                          */
 833
 834                         case d_implicit_genborn_params:
 835                             push_gb_params(atype, pline, wi);
 836                             break;
 837
 838                         case d_implicit_surface_params:
 839                             gmx_fatal(FARGS, "Implicit surface directive not supported yet.");
 840                             break;
 841
 842                         case d_cmaptypes:
 843                             push_cmaptype(d, plist, 5, atype, batype, pline, wi);
 844                             break;
 845
 846                         case d_moleculetype:
 847                         {
 848                             if (!bReadMolType)
 849                             {
 850                                 int ntype;
 851                                 if (opts->couple_moltype != NULL &&
 852                                     (opts->couple_lam0 == ecouplamNONE ||
 853                                      opts->couple_lam0 == ecouplamQ ||
 854                                      opts->couple_lam1 == ecouplamNONE ||
 855                                      opts->couple_lam1 == ecouplamQ))
 856                                 {
 857                                     dcatt = add_atomtype_decoupled(symtab, atype,
 858                                                                    &nbparam, bGenPairs ? &pair : NULL);
 859                                 }
 860                                 ntype  = get_atomtype_ntypes(atype);
 861                                 ncombs = (ntype*(ntype+1))/2;
 862                                 generate_nbparams(comb, nb_funct, &(plist[nb_funct]), atype, wi);
 863                                 ncopy = copy_nbparams(nbparam, nb_funct, &(plist[nb_funct]),
 864                                                       ntype);
 865                                 fprintf(stderr, "Generated %d of the %d non-bonded parameter combinations\n", ncombs-ncopy, ncombs);
 866                                 free_nbparam(nbparam, ntype);
 867                                 if (bGenPairs)
 868                                 {
 869                                     gen_pairs(&(plist[nb_funct]), &(plist[F_LJ14]), fudgeLJ, comb);
 870                                     ncopy = copy_nbparams(pair, nb_funct, &(plist[F_LJ14]),
 871                                                           ntype);
 872                                     fprintf(stderr, "Generated %d of the %d 1-4 parameter combinations\n", ncombs-ncopy, ncombs);
 873                                     free_nbparam(pair, ntype);
 874                                 }
 875                                 /* Copy GBSA parameters to atomtype array? */
 876
 877                                 bReadMolType = TRUE;
 878                             }
 879
 880                             push_molt(symtab, &nmol, molinfo, pline, wi);
 881                             srenew(block2, nmol);
 882                             block2[nmol-1].nr = 0;
 883                             mi0               = &((*molinfo)[nmol-1]);
 884                             break;
 885                         }
 886                         case d_atoms:
 887                             push_atom(symtab, &(mi0->cgs), &(mi0->atoms), atype, pline, &lastcg, wi);
 888                             break;
 889
 890                         case d_pairs:
 891                             push_bond(d, plist, mi0->plist, &(mi0->atoms), atype, pline, FALSE,
 892                                       bGenPairs, *fudgeQQ, bZero, &bWarn_copy_A_B, wi);
 893                             break;
 894
 895                         case d_vsites2:
 896                         case d_vsites3:
 897                         case d_vsites4:
 898                         case d_bonds:
 899                         case d_angles:
 900                         case d_constraints:
 901                         case d_settles:
 902                         case d_position_restraints:
 903                         case d_angle_restraints:
 904                         case d_angle_restraints_z:
 905                         case d_distance_restraints:
 906                         case d_orientation_restraints:
 907                         case d_dihedral_restraints:
 908                         case d_dihedrals:
 909                         case d_polarization:
 910                         case d_water_polarization:
 911                         case d_thole_polarization:
 912                             push_bond(d, plist, mi0->plist, &(mi0->atoms), atype, pline, TRUE,
 913                                       bGenPairs, *fudgeQQ, bZero, &bWarn_copy_A_B, wi);
 914                             break;
 915                         case d_cmap:
 916                             push_cmap(d, plist, mi0->plist, &(mi0->atoms), atype, pline, wi);
 917                             break;
 918
 919                         case d_vsitesn:
 920                             push_vsitesn(d, mi0->plist, &(mi0->atoms), pline, wi);
 921                             break;
 922                         case d_exclusions:
 923                             assert(block2);
 924                             if (!block2[nmol-1].nr)
 925                             {
 926                                 init_block2(&(block2[nmol-1]), mi0->atoms.nr);
 927                             }
 928                             push_excl(pline, &(block2[nmol-1]));
 929                             break;
 930                         case d_system:
 931                             trim(pline);
 932                             title = put_symtab(symtab, pline);
 933                             break;
 934                         case d_molecules:
 935                         {
 936                             int      whichmol;
 937                             gmx_bool bCouple;
 938
 939                             push_mol(nmol, *molinfo, pline, &whichmol, &nrcopies, wi);
 940                             mi0 = &((*molinfo)[whichmol]);
 941                             srenew(molb, nmolb+1);
 942                             molb[nmolb].type = whichmol;
 943                             molb[nmolb].nmol = nrcopies;
 944                             nmolb++;
 945
 946                             bCouple = (opts->couple_moltype != NULL &&
 947                                        (gmx_strcasecmp("system", opts->couple_moltype) == 0 ||
 948                                         gmx_strcasecmp(*(mi0->name), opts->couple_moltype) == 0));
 949                             if (bCouple)
 950                             {
 951                                 nmol_couple += nrcopies;
 952                             }
 953
 954                             if (mi0->atoms.nr == 0)
 955                             {
 956                                 gmx_fatal(FARGS, "Molecule type '%s' contains no atoms",
 957                                           *mi0->name);
 958                             }
 959                             fprintf(stderr,
 960                                     "Excluding %d bonded neighbours molecule type '%s'\n",
 961                                     mi0->nrexcl, *mi0->name);
 962                             sum_q(&mi0->atoms, nrcopies, &qt, &qBt);
 963                             if (!mi0->bProcessed)
 964                             {
 965                                 t_nextnb nnb;
 966                                 generate_excl(mi0->nrexcl,
 967                                               mi0->atoms.nr,
 968                                               mi0->plist,
 969                                               &nnb,
 970                                               &(mi0->excls));
 971                                 merge_excl(&(mi0->excls), &(block2[whichmol]));
 972                                 done_block2(&(block2[whichmol]));
 973                                 make_shake(mi0->plist, &mi0->atoms, opts->nshake);
 974
 975
 976
 977                                 /* nnb contains information about first,2nd,3rd bonded neighbors.
 978                                  * Use this to generate GB 1-2,1-3,1-4 interactions when necessary.
 979                                  */
 980                                 if (bGenborn == TRUE)
 981                                 {
 982                                     generate_gb_exclusion_interactions(mi0, atype, &nnb);
 983                                 }
 984
 985                                 done_nnb(&nnb);
 986
 987                                 if (bCouple)
 988                                 {
 989                                     convert_moltype_couple(mi0, dcatt, *fudgeQQ,
 990                                                            opts->couple_lam0, opts->couple_lam1,
 991                                                            opts->bCoupleIntra,
 992                                                            nb_funct, &(plist[nb_funct]));
 993                                 }
 994                                 stupid_fill_block(&mi0->mols, mi0->atoms.nr, TRUE);
 995                                 mi0->bProcessed = TRUE;
 996                             }
 997                             break;
 998                         }
 999                         default:
1000                             fprintf (stderr, "case: %d\n", d);
1001                             gmx_incons("unknown directive");
1002                     }
1003                 }
1004             }
1005             sfree(pline);
1006             pline = NULL;
1007         }
1008     }
1009     while (!done);
1010     status = cpp_close_file(&handle);
1011     if (status != eCPP_OK)
1012     {
1013         gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
1014     }
1015     cpp_done();
1016     if (out)
1017     {
1018         gmx_fio_fclose(out);
1019     }
1020
1021     if (opts->couple_moltype)
1022     {
1023         if (nmol_couple == 0)
1024         {
1025             gmx_fatal(FARGS, "Did not find any molecules of type '%s' for coupling",
1026                       opts->couple_moltype);
1027         }
1028         fprintf(stderr, "Coupling %d copies of molecule type '%s'\n",
1029                 nmol_couple, opts->couple_moltype);
1030     }
1031
1032     /* this is not very clean, but fixes core dump on empty system name */
1033     if (!title)
1034     {
1035         title = put_symtab(symtab, "");
1036     }
1037     if (fabs(qt) > 1e-4)
1038     {
1039         sprintf(warn_buf, "System has non-zero total charge: %.6f\n%s\n", qt, floating_point_arithmetic_tip);
1040         warning_note(wi, warn_buf);
1041     }
1042     if (fabs(qBt) > 1e-4 && !gmx_within_tol(qBt, qt, 1e-6))
1043     {
1044         sprintf(warn_buf, "State B has non-zero total charge: %.6f\n%s\n", qBt, floating_point_arithmetic_tip);
1045         warning_note(wi, warn_buf);
1046     }
1047     DS_Done (&DS);
1048     for (i = 0; i < nmol; i++)
1049     {
1050         done_block2(&(block2[i]));
1051     }
1052     free(block2);
1053
1054     done_bond_atomtype(&batype);
1055
1056     *nrmols = nmol;
1057
1058     *nmolblock = nmolb;
1059     *molblock  = molb;
1060
1061     return title;
1062 }
1063
1064 char **do_top(gmx_bool          bVerbose,
1065               const char       *topfile,
1066               const char       *topppfile,
1067               t_gromppopts     *opts,
1068               gmx_bool          bZero,
1069               t_symtab         *symtab,
1070               t_params          plist[],
1071               int              *combination_rule,
1072               double           *repulsion_power,
1073               real             *fudgeQQ,
1074               gpp_atomtype_t    atype,
1075               int              *nrmols,
1076               t_molinfo       **molinfo,
1077               t_inputrec       *ir,
1078               int              *nmolblock,
1079               gmx_molblock_t  **molblock,
1080               gmx_bool          bGenborn,
1081               warninp_t         wi)
1082 {
1083     /* Tmpfile might contain a long path */
1084     const char *tmpfile;
1085     char      **title;
1086
1087     if (topppfile)
1088     {
1089         tmpfile = topppfile;
1090     }
1091     else
1092     {
1093         tmpfile = NULL;
1094     }
1095
1096     if (bVerbose)
1097     {
1098         printf("processing topology...\n");
1099     }
1100     title = read_topol(topfile, tmpfile, opts->define, opts->include,
1101                        symtab, atype, nrmols, molinfo,
1102                        plist, combination_rule, repulsion_power,
1103                        opts, fudgeQQ, nmolblock, molblock,
1104                        ir->efep != efepNO, bGenborn, bZero, wi);
1105     if ((*combination_rule != eCOMB_GEOMETRIC) &&
1106         (ir->vdwtype == evdwUSER))
1107     {
1108         warning(wi, "Using sigma/epsilon based combination rules with"
1109                 " user supplied potential function may produce unwanted"
1110                 " results");
1111     }
1112
1113     return title;
1114 }
1115
1116
1117 static void generate_qmexcl_moltype(gmx_moltype_t *molt, unsigned char *grpnr,
1118                                     t_inputrec *ir)
1119 {
1120     /* This routine expects molt->ilist to be of size F_NRE and ordered. */
1121
1122     /* generates the exclusions between the individual QM atoms, as
1123      * these interactions should be handled by the QM subroutines and
1124      * not by the gromacs routines
1125      */
1126     int
1127         i, j, l, k = 0, jmax, qm_max = 0, qm_nr = 0, nratoms = 0, link_nr = 0, link_max = 0;
1128     atom_id
1129        *qm_arr = NULL, *link_arr = NULL, a1, a2, a3, a4, ftype = 0;
1130     t_blocka
1131         qmexcl;
1132     t_block2
1133         qmexcl2;
1134     gmx_bool
1135        *bQMMM, *blink, bexcl;
1136
1137     /* First we search and select the QM atoms in an qm_arr array that
1138      * we use to create the exclusions.
1139      *
1140      * we take the possibility into account that a user has defined more
1141      * than one QM group:
1142      *
1143      * for that we also need to do this an ugly work-about just in case
1144      * the QM group contains the entire system...
1145      */
1146     jmax = ir->opts.ngQM;
1147
1148     /* we first search for all the QM atoms and put them in an array
1149      */
1150     for (j = 0; j < jmax; j++)
1151     {
1152         for (i = 0; i < molt->atoms.nr; i++)
1153         {
1154             if (qm_nr >= qm_max)
1155             {
1156                 qm_max += 100;
1157                 srenew(qm_arr, qm_max);
1158             }
1159             if ((grpnr ? grpnr[i] : 0) == j)
1160             {
1161                 qm_arr[qm_nr++] = i;
1162             }
1163         }
1164     }
1165     /* bQMMM[..] is an array containin TRUE/FALSE for atoms that are
1166      * QM/not QM. We first set all elements to false. Afterwards we use
1167      * the qm_arr to change the elements corresponding to the QM atoms
1168      * to TRUE.
1169      */
1170     snew(bQMMM, molt->atoms.nr);
1171     for (i = 0; i < molt->atoms.nr; i++)
1172     {
1173         bQMMM[i] = FALSE;
1174     }
1175     for (i = 0; i < qm_nr; i++)
1176     {
1177         bQMMM[qm_arr[i]] = TRUE;
1178     }
1179
1180     /* We remove all bonded interactions (i.e. bonds,
1181      * angles, dihedrals, 1-4's), involving the QM atoms. The way they
1182      * are removed is as follows: if the interaction invloves 2 atoms,
1183      * it is removed if both atoms are QMatoms. If it involves 3 atoms,
1184      * it is removed if at least two of the atoms are QM atoms, if the
1185      * interaction involves 4 atoms, it is removed if there are at least
1186      * 2 QM atoms.  Since this routine is called once before any forces
1187      * are computed, the top->idef.il[N].iatom[] array (see idef.h) can
1188      * be rewritten at this poitn without any problem. 25-9-2002 */
1189
1190     /* first check weter we already have CONNBONDS: */
1191     if (molt->ilist[F_CONNBONDS].nr != 0)
1192     {
1193         fprintf(stderr, "nr. of CONNBONDS present already: %d\n",
1194                 molt->ilist[F_CONNBONDS].nr/3);
1195         ftype = molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[0];
1196         k     = molt->ilist[F_CONNBONDS].nr;
1197     }
1198     /* now we delete all bonded interactions, except the ones describing
1199      * a chemical bond. These are converted to CONNBONDS
1200      */
1201     for (i = 0; i < F_LJ; i++)
1202     {
1203         if (i == F_CONNBONDS)
1204         {
1205             continue;
1206         }
1207         nratoms = interaction_function[i].nratoms;
1208         j       = 0;
1209         while (j < molt->ilist[i].nr)
1210         {
1211             bexcl = FALSE;
1212             switch (nratoms)
1213             {
1214                 case 2:
1215                     a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1216                     a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1217                     bexcl = (bQMMM[a1] && bQMMM[a2]);
1218                     /* a bonded beteen two QM atoms will be copied to the
1219                      * CONNBONDS list, for reasons mentioned above
1220                      */
1221                     if (bexcl && i < F_ANGLES)
1222                     {
1223                         srenew(molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms, k+3);
1224                         molt->ilist[F_CONNBONDS].nr         += 3;
1225                         molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[k++] = ftype;
1226                         molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[k++] = a1;
1227                         molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[k++] = a2;
1228                     }
1229                     break;
1230                 case 3:
1231                     a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1232                     a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1233                     a3    = molt->ilist[i].iatoms[j+3];
1234                     bexcl = ((bQMMM[a1] && bQMMM[a2]) ||
1235                              (bQMMM[a1] && bQMMM[a3]) ||
1236                              (bQMMM[a2] && bQMMM[a3]));
1237                     break;
1238                 case 4:
1239                     a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1240                     a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1241                     a3    = molt->ilist[i].iatoms[j+3];
1242                     a4    = molt->ilist[i].iatoms[j+4];
1243                     bexcl = ((bQMMM[a1] && bQMMM[a2] && bQMMM[a3]) ||
1244                              (bQMMM[a1] && bQMMM[a2] && bQMMM[a4]) ||
1245                              (bQMMM[a1] && bQMMM[a3] && bQMMM[a4]) ||
1246                              (bQMMM[a2] && bQMMM[a3] && bQMMM[a4]));
1247                     break;
1248                 default:
1249                     gmx_fatal(FARGS, "no such bonded interactions with %d atoms\n", nratoms);
1250             }
1251             if (bexcl)
1252             {
1253                 /* since the interaction involves QM atoms, these should be
1254                  * removed from the MM ilist
1255                  */
1256                 molt->ilist[i].nr -= (nratoms+1);
1257                 for (l = j; l < molt->ilist[i].nr; l++)
1258                 {
1259                     molt->ilist[i].iatoms[l] = molt->ilist[i].iatoms[l+(nratoms+1)];
1260                 }
1261             }
1262             else
1263             {
1264                 j += nratoms+1; /* the +1 is for the functype */
1265             }
1266         }
1267     }
1268     /* Now, we search for atoms bonded to a QM atom because we also want
1269      * to exclude their nonbonded interactions with the QM atoms. The
1270      * reason for this is that this interaction is accounted for in the
1271      * linkatoms interaction with the QMatoms and would be counted
1272      * twice.  */
1273
1274     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
1275     {
1276         if (IS_CHEMBOND(i))
1277         {
1278             j = 0;
1279             while (j < molt->ilist[i].nr)
1280             {
1281                 a1 = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1282                 a2 = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1283                 if ((bQMMM[a1] && !bQMMM[a2]) || (!bQMMM[a1] && bQMMM[a2]))
1284                 {
1285                     if (link_nr >= link_max)
1286                     {
1287                         link_max += 10;
1288                         srenew(link_arr, link_max);
1289                     }
1290                     if (bQMMM[a1])
1291                     {
1292                         link_arr[link_nr++] = a2;
1293                     }
1294                     else
1295                     {
1296                         link_arr[link_nr++] = a1;
1297                     }
1298                 }
1299                 j += 3;
1300             }
1301         }
1302     }
1303     snew(blink, molt->atoms.nr);
1304     for (i = 0; i < molt->atoms.nr; i++)
1305     {
1306         blink[i] = FALSE;
1307     }
1308     for (i = 0; i < link_nr; i++)
1309     {
1310         blink[link_arr[i]] = TRUE;
1311     }
1312     /* creating the exclusion block for the QM atoms. Each QM atom has
1313      * as excluded elements all the other QMatoms (and itself).
1314      */
1315     qmexcl.nr  = molt->atoms.nr;
1316     qmexcl.nra = qm_nr*(qm_nr+link_nr)+link_nr*qm_nr;
1317     snew(qmexcl.index, qmexcl.nr+1);
1318     snew(qmexcl.a, qmexcl.nra);
1319     j = 0;
1320     for (i = 0; i < qmexcl.nr; i++)
1321     {
1322         qmexcl.index[i] = j;
1323         if (bQMMM[i])
1324         {
1325             for (k = 0; k < qm_nr; k++)
1326             {
1327                 qmexcl.a[k+j] = qm_arr[k];
1328             }
1329             for (k = 0; k < link_nr; k++)
1330             {
1331                 qmexcl.a[qm_nr+k+j] = link_arr[k];
1332             }
1333             j += (qm_nr+link_nr);
1334         }
1335         if (blink[i])
1336         {
1337             for (k = 0; k < qm_nr; k++)
1338             {
1339                 qmexcl.a[k+j] = qm_arr[k];
1340             }
1341             j += qm_nr;
1342         }
1343     }
1344     qmexcl.index[qmexcl.nr] = j;
1345
1346     /* and merging with the exclusions already present in sys.
1347      */
1348
1349     init_block2(&qmexcl2, molt->atoms.nr);
1350     b_to_b2(&qmexcl, &qmexcl2);
1351     merge_excl(&(molt->excls), &qmexcl2);
1352     done_block2(&qmexcl2);
1353
1354     /* Finally, we also need to get rid of the pair interactions of the
1355      * classical atom bonded to the boundary QM atoms with the QMatoms,
1356      * as this interaction is already accounted for by the QM, so also
1357      * here we run the risk of double counting! We proceed in a similar
1358      * way as we did above for the other bonded interactions: */
1359     for (i = F_LJ14; i < F_COUL14; i++)
1360     {
1361         nratoms = interaction_function[i].nratoms;
1362         j       = 0;
1363         while (j < molt->ilist[i].nr)
1364         {
1365             a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1366             a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1367             bexcl = ((bQMMM[a1] && bQMMM[a2]) ||
1368                      (blink[a1] && bQMMM[a2]) ||
1369                      (bQMMM[a1] && blink[a2]));
1370             if (bexcl)
1371             {
1372                 /* since the interaction involves QM atoms, these should be
1373                  * removed from the MM ilist
1374                  */
1375                 molt->ilist[i].nr -= (nratoms+1);
1376                 for (k = j; k < molt->ilist[i].nr; k++)
1377                 {
1378                     molt->ilist[i].iatoms[k] = molt->ilist[i].iatoms[k+(nratoms+1)];
1379                 }
1380             }
1381             else
1382             {
1383                 j += nratoms+1; /* the +1 is for the functype */
1384             }
1385         }
1386     }
1387
1388     free(qm_arr);
1389     free(bQMMM);
1390     free(link_arr);
1391     free(blink);
1392 } /* generate_qmexcl */
1393
1394 void generate_qmexcl(gmx_mtop_t *sys, t_inputrec *ir, warninp_t    wi)
1395 {
1396     /* This routine expects molt->molt[m].ilist to be of size F_NRE and ordered.
1397      */
1398
1399     unsigned char  *grpnr;
1400     int             mb, mol, nat_mol, i, nr_mol_with_qm_atoms = 0;
1401     gmx_molblock_t *molb;
1402     gmx_bool        bQMMM;
1403
1404     grpnr = sys->groups.grpnr[egcQMMM];
1405
1406     for (mb = 0; mb < sys->nmolblock; mb++)
1407     {
1408         molb    = &sys->molblock[mb];
1409         nat_mol = sys->moltype[molb->type].atoms.nr;
1410         for (mol = 0; mol < molb->nmol; mol++)
1411         {
1412             bQMMM = FALSE;
1413             for (i = 0; i < nat_mol; i++)
1414             {
1415                 if ((grpnr ? grpnr[i] : 0) < ir->opts.ngQM)
1416                 {
1417                     bQMMM = TRUE;
1418                 }
1419             }
1420             if (bQMMM)
1421             {
1422                 nr_mol_with_qm_atoms++;
1423                 if (molb->nmol > 1)
1424                 {
1425                     /* We need to split this molblock */
1426                     if (mol > 0)
1427                     {
1428                         /* Split the molblock at this molecule */
1429                         sys->nmolblock++;
1430                         srenew(sys->molblock, sys->nmolblock);
1431                         for (i = sys->nmolblock-2; i >= mb; i--)
1432                         {
1433                             sys->molblock[i+1] = sys->molblock[i];
1434                         }
1435                         sys->molblock[mb  ].nmol  = mol;
1436                         sys->molblock[mb+1].nmol -= mol;
1437                         mb++;
1438                         molb = &sys->molblock[mb];
1439                     }
1440                     if (molb->nmol > 1)
1441                     {
1442                         /* Split the molblock after this molecule */
1443                         sys->nmolblock++;
1444                         srenew(sys->molblock, sys->nmolblock);
1445                         molb = &sys->molblock[mb];
1446                         for (i = sys->nmolblock-2; i >= mb; i--)
1447                         {
1448                             sys->molblock[i+1] = sys->molblock[i];
1449                         }
1450                         sys->molblock[mb  ].nmol  = 1;
1451                         sys->molblock[mb+1].nmol -= 1;
1452                     }
1453
1454                     /* Add a moltype for the QMMM molecule */
1455                     sys->nmoltype++;
1456                     srenew(sys->moltype, sys->nmoltype);
1457                     /* Copy the moltype struct */
1458                     sys->moltype[sys->nmoltype-1] = sys->moltype[molb->type];
1459                     /* Copy the exclusions to a new array, since this is the only
1460                      * thing that needs to be modified for QMMM.
1461                      */
1462                     copy_blocka(&sys->moltype[molb->type     ].excls,
1463                                 &sys->moltype[sys->nmoltype-1].excls);
1464                     /* Set the molecule type for the QMMM molblock */
1465                     molb->type = sys->nmoltype - 1;
1466                 }
1467                 generate_qmexcl_moltype(&sys->moltype[molb->type], grpnr, ir);
1468             }
1469             if (grpnr)
1470             {
1471                 grpnr += nat_mol;
1472             }
1473         }
1474     }
1475     if (nr_mol_with_qm_atoms > 1)
1476     {
1477         /* generate a warning is there are QM atoms in different
1478          * topologies. In this case it is not possible at this stage to
1479          * mutualy exclude the non-bonded interactions via the
1480          * exclusions (AFAIK). Instead, the user is advised to use the
1481          * energy group exclusions in the mdp file
1482          */
1483         warning_note(wi,
1484                      "\nThe QM subsystem is divided over multiple topologies. "
1485                      "The mutual non-bonded interactions cannot be excluded. "
1486                      "There are two ways to achieve this:\n\n"
1487                      "1) merge the topologies, such that the atoms of the QM "
1488                      "subsystem are all present in one single topology file. "
1489                      "In this case this warning will dissappear\n\n"
1490                      "2) exclude the non-bonded interactions explicitly via the "
1491                      "energygrp-excl option in the mdp file. if this is the case "
1492                      "this warning may be ignored"
1493                      "\n\n");
1494     }
1495 }