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 <math.h>
  42 #include <sys/types.h>
  43 #include <stdio.h>
  44 #include <string.h>
  45 #include <errno.h>
  46 #include <ctype.h>
  47 #include <assert.h>
  48
  49 #include "gromacs/fileio/futil.h"
  50 #include "sysstuff.h"
  51 #include "typedefs.h"
  52 #include "smalloc.h"
  53 #include "macros.h"
  54 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  55 #include "txtdump.h"
  56 #include "physics.h"
  57 #include "macros.h"
  58 #include "names.h"
  59 #include "string2.h"
  60 #include "symtab.h"
  61 #include "gmx_fatal.h"
  62 #include "warninp.h"
  63 #include "vsite_parm.h"
  64
  65 #include "grompp-impl.h"
  66 #include "toputil.h"
  67 #include "toppush.h"
  68 #include "topdirs.h"
  69 #include "gpp_nextnb.h"
  70 #include "topio.h"
  71 #include "topshake.h"
  72 #include "gmxcpp.h"
  73 #include "gpp_bond_atomtype.h"
  74 #include "genborn.h"
  75 #include "gromacs/math/utilities.h"
  76
  77 #define CPPMARK     '#' /* mark from cpp                        */
  78 #define OPENDIR     '[' /* starting sign for directive          */
  79 #define CLOSEDIR    ']' /* ending sign for directive            */
  80
  81 #define PM()  \
  82     printf("line: %d, maxavail: %d\n", __LINE__, maxavail()); \
  83     fflush(stdout)
  84
  85 static void free_nbparam(t_nbparam **param, int nr)
  86 {
  87     int i;
  88
  89     for (i = 0; i < nr; i++)
  90     {
  91         sfree(param[i]);
  92     }
  93     sfree(param);
  94 }
  95
  96 static int copy_nbparams(t_nbparam **param, int ftype, t_params *plist, int nr)
  97 {
  98     int i, j, f;
  99     int nrfp, ncopy;
 100
 101     nrfp = NRFP(ftype);
 102
 103     ncopy = 0;
 104     for (i = 0; i < nr; i++)
 105     {
 106         for (j = 0; j <= i; j++)
 107         {
 108             if (param[i][j].bSet)
 109             {
 110                 for (f = 0; f < nrfp; f++)
 111                 {
 112                     plist->param[nr*i+j].c[f] = param[i][j].c[f];
 113                     plist->param[nr*j+i].c[f] = param[i][j].c[f];
 114                 }
 115                 ncopy++;
 116             }
 117         }
 118     }
 119
 120     return ncopy;
 121 }
 122
 123 static void gen_pairs(t_params *nbs, t_params *pairs, real fudge, int comb)
 124 {
 125     int     i, j, ntp, nrfp, nrfpA, nrfpB, nnn;
 126     real    scaling;
 127     ntp       = nbs->nr;
 128     nnn       = sqrt(ntp);
 129     nrfp      = NRFP(F_LJ);
 130     nrfpA     = interaction_function[F_LJ14].nrfpA;
 131     nrfpB     = interaction_function[F_LJ14].nrfpB;
 132     pairs->nr = ntp;
 133
 134     if ((nrfp  != nrfpA) || (nrfpA != nrfpB))
 135     {
 136         gmx_incons("Number of force parameters in gen_pairs wrong");
 137     }
 138
 139     fprintf(stderr, "Generating 1-4 interactions: fudge = %g\n", fudge);
 140     if (debug)
 141     {
 142         fprintf(debug, "Fudge factor for 1-4 interactions: %g\n", fudge);
 143         fprintf(debug, "Holy Cow! there are %d types\n", ntp);
 144     }
 145     snew(pairs->param, pairs->nr);
 146     for (i = 0; (i < ntp); i++)
 147     {
 148         /* Copy param.a */
 149         pairs->param[i].a[0] = i / nnn;
 150         pairs->param[i].a[1] = i % nnn;
 151         /* Copy normal and FEP parameters and multiply by fudge factor */
 152
 153
 154
 155         for (j = 0; (j < nrfp); j++)
 156         {
 157             /* If we are using sigma/epsilon values, only the epsilon values
 158              * should be scaled, but not sigma.
 159              * The sigma values have even indices 0,2, etc.
 160              */
 161             if ((comb == eCOMB_ARITHMETIC || comb == eCOMB_GEOM_SIG_EPS) && (j%2 == 0))
 162             {
 163                 scaling = 1.0;
 164             }
 165             else
 166             {
 167                 scaling = fudge;
 168             }
 169
 170             pairs->param[i].c[j]      = scaling*nbs->param[i].c[j];
 171             pairs->param[i].c[nrfp+j] = scaling*nbs->param[i].c[j];
 172         }
 173     }
 174 }
 175
 176 double check_mol(gmx_mtop_t *mtop, warninp_t wi)
 177 {
 178     char     buf[256];
 179     int      i, mb, nmol, ri, pt;
 180     double   q;
 181     real     m;
 182     t_atoms *atoms;
 183
 184     /* Check mass and charge */
 185     q = 0.0;
 186
 187     for (mb = 0; mb < mtop->nmoltype; mb++)
 188     {
 189         atoms = &mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].atoms;
 190         nmol  = mtop->molblock[mb].nmol;
 191         for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
 192         {
 193             q += nmol*atoms->atom[i].q;
 194             m  = atoms->atom[i].m;
 195             pt = atoms->atom[i].ptype;
 196             /* If the particle is an atom or a nucleus it must have a mass,
 197              * else, if it is a shell, a vsite or a bondshell it can have mass zero
 198              */
 199             if ((m <= 0.0) && ((pt == eptAtom) || (pt == eptNucleus)))
 200             {
 201                 ri = atoms->atom[i].resind;
 202                 sprintf(buf, "atom %s (Res %s-%d) has mass %g\n",
 203                         *(atoms->atomname[i]),
 204                         *(atoms->resinfo[ri].name),
 205                         atoms->resinfo[ri].nr,
 206                         m);
 207                 warning_error(wi, buf);
 208             }
 209             else
 210             if ((m != 0) && (pt == eptVSite))
 211             {
 212                 ri = atoms->atom[i].resind;
 213                 sprintf(buf, "virtual site %s (Res %s-%d) has non-zero mass %g\n"
 214                         "     Check your topology.\n",
 215                         *(atoms->atomname[i]),
 216                         *(atoms->resinfo[ri].name),
 217                         atoms->resinfo[ri].nr,
 218                         m);
 219                 warning_error(wi, buf);
 220                 /* The following statements make LINCS break! */
 221                 /* atoms->atom[i].m=0; */
 222             }
 223         }
 224     }
 225     return q;
 226 }
 227
 228 static void sum_q(t_atoms *atoms, int n, double *qt, double *qBt)
 229 {
 230     double  qmolA, qmolB;
 231     int     i;
 232
 233     /* sum charge */
 234     qmolA = 0;
 235     qmolB = 0;
 236     for (i = 0; i < atoms->nr; i++)
 237     {
 238         qmolA += atoms->atom[i].q;
 239         qmolB += atoms->atom[i].qB;
 240     }
 241     /* Unfortunately an absolute comparison,
 242      * but this avoids unnecessary warnings and gmx-users mails.
 243      */
 244     if (fabs(qmolA) >= 1e-6 || fabs(qmolB) >= 1e-6)
 245     {
 246         *qt  += n*qmolA;
 247         *qBt += n*qmolB;
 248     }
 249 }
 250
 251 static void get_nbparm(char *nb_str, char *comb_str, int *nb, int *comb,
 252                        warninp_t wi)
 253 {
 254     int  i;
 255     char warn_buf[STRLEN];
 256
 257     *nb   = -1;
 258     for (i = 1; (i < eNBF_NR); i++)
 259     {
 260         if (gmx_strcasecmp(nb_str, enbf_names[i]) == 0)
 261         {
 262             *nb = i;
 263         }
 264     }
 265     if (*nb == -1)
 266     {
 267         *nb = strtol(nb_str, NULL, 10);
 268     }
 269     if ((*nb < 1) || (*nb >= eNBF_NR))
 270     {
 271         sprintf(warn_buf, "Invalid nonbond function selector '%s' using %s",
 272                 nb_str, enbf_names[1]);
 273         warning_error(wi, warn_buf);
 274         *nb = 1;
 275     }
 276     *comb = -1;
 277     for (i = 1; (i < eCOMB_NR); i++)
 278     {
 279         if (gmx_strcasecmp(comb_str, ecomb_names[i]) == 0)
 280         {
 281             *comb = i;
 282         }
 283     }
 284     if (*comb == -1)
 285     {
 286         *comb = strtol(comb_str, NULL, 10);
 287     }
 288     if ((*comb < 1) || (*comb >= eCOMB_NR))
 289     {
 290         sprintf(warn_buf, "Invalid combination rule selector '%s' using %s",
 291                 comb_str, ecomb_names[1]);
 292         warning_error(wi, warn_buf);
 293         *comb = 1;
 294     }
 295 }
 296
 297 static char ** cpp_opts(const char *define, const char *include,
 298                         warninp_t wi)
 299 {
 300     int         n, len;
 301     int         ncppopts = 0;
 302     const char *cppadds[2];
 303     char      **cppopts   = NULL;
 304     const char *option[2] = { "-D", "-I" };
 305     const char *nopt[2]   = { "define", "include" };
 306     const char *ptr;
 307     const char *rptr;
 308     char       *buf;
 309     char        warn_buf[STRLEN];
 310
 311     cppadds[0] = define;
 312     cppadds[1] = include;
 313     for (n = 0; (n < 2); n++)
 314     {
 315         if (cppadds[n])
 316         {
 317             ptr = cppadds[n];
 318             while (*ptr != '\0')
 319             {
 320                 while ((*ptr != '\0') && isspace(*ptr))
 321                 {
 322                     ptr++;
 323                 }
 324                 rptr = ptr;
 325                 while ((*rptr != '\0') && !isspace(*rptr))
 326                 {
 327                     rptr++;
 328                 }
 329                 len = (rptr - ptr);
 330                 if (len > 2)
 331                 {
 332                     snew(buf, (len+1));
 333                     strncpy(buf, ptr, len);
 334                     if (strstr(ptr, option[n]) != ptr)
 335                     {
 336                         set_warning_line(wi, "mdp file", -1);
 337                         sprintf(warn_buf, "Malformed %s option %s", nopt[n], buf);
 338                         warning(wi, warn_buf);
 339                     }
 340                     else
 341                     {
 342                         srenew(cppopts, ++ncppopts);
 343                         cppopts[ncppopts-1] = strdup(buf);
 344                     }
 345                     sfree(buf);
 346                     ptr = rptr;
 347                 }
 348             }
 349         }
 350     }
 351     srenew(cppopts, ++ncppopts);
 352     cppopts[ncppopts-1] = NULL;
 353
 354     return cppopts;
 355 }
 356
 357
 358 int
 359 find_gb_bondlength(t_params *plist, int ai, int aj, real *length)
 360 {
 361     int i, j, a1, a2;
 362
 363     int found = 0;
 364     int status;
 365
 366     for (i = 0; i < F_NRE && !found; i++)
 367     {
 368         if (IS_CHEMBOND(i))
 369         {
 370             for (j = 0; j < plist[i].nr; j++)
 371             {
 372                 a1 = plist[i].param[j].a[0];
 373                 a2 = plist[i].param[j].a[1];
 374
 375                 if ( (a1 == ai && a2 == aj) || (a1 == aj && a2 == ai))
 376                 {
 377                     /* Equilibrium bond distance */
 378                     *length = plist[i].param[j].c[0];
 379                     found   = 1;
 380                 }
 381             }
 382         }
 383     }
 384     status = !found;
 385
 386     return status;
 387 }
 388
 389
 390 int
 391 find_gb_anglelength(t_params *plist, int ai, int ak, real *length)
 392 {
 393     int  i, j, a1, a2, a3;
 394     real r12, r23, a123;
 395     int  found = 0;
 396     int  status, status1, status2;
 397
 398     r12 = r23 = 0;
 399
 400     for (i = 0; i < F_NRE && !found; i++)
 401     {
 402         if (IS_ANGLE(i))
 403         {
 404             for (j = 0; j < plist[i].nr; j++)
 405             {
 406                 a1 = plist[i].param[j].a[0];
 407                 a2 = plist[i].param[j].a[1];
 408                 a3 = plist[i].param[j].a[2];
 409
 410                 /* We dont care what the middle atom is, but use it below */
 411                 if ( (a1 == ai && a3 == ak) || (a1 == ak && a3 == ai) )
 412                 {
 413                     /* Equilibrium bond distance */
 414                     a123 = plist[i].param[j].c[0];
 415                     /* Use middle atom to find reference distances r12 and r23 */
 416                     status1 = find_gb_bondlength(plist, a1, a2, &r12);
 417                     status2 = find_gb_bondlength(plist, a2, a3, &r23);
 418
 419                     if (status1 == 0 && status2 == 0)
 420                     {
 421                         /* cosine theorem to get r13 */
 422                         *length = sqrt(r12*r12+r23*r23-(2*r12*r23*cos(a123/RAD2DEG)));
 423                         found   = 1;
 424                     }
 425                 }
 426             }
 427         }
 428     }
 429     status = !found;
 430
 431     return status;
 432 }
 433
 434 int
 435 generate_gb_exclusion_interactions(t_molinfo *mi, gpp_atomtype_t atype, t_nextnb *nnb)
 436 {
 437     int          i, j, k, n, ai, aj, ti, tj;
 438     int          n12, n13, n14;
 439     int          ftype;
 440     t_param      param;
 441     t_params *   plist;
 442     t_atoms *    at;
 443     real         radiusi, radiusj;
 444     real         gb_radiusi, gb_radiusj;
 445     real         param_c2, param_c4;
 446     real         distance;
 447
 448     plist = mi->plist;
 449     at    = &mi->atoms;
 450
 451     for (n = 1; n <= nnb->nrex; n++)
 452     {
 453         switch (n)
 454         {
 455             case 1:
 456                 ftype    = F_GB12;
 457                 param_c2 = STILL_P2;
 458                 param_c4 = 0.8875;
 459                 break;
 460             case 2:
 461                 ftype    = F_GB13;
 462                 param_c2 = STILL_P3;
 463                 param_c4 = 0.3516;
 464                 break;
 465             default:
 466                 /* Put all higher-order exclusions into 1,4 list so we dont miss them */
 467                 ftype    = F_GB14;
 468                 param_c2 = STILL_P3;
 469                 param_c4 = 0.3516;
 470                 break;
 471         }
 472
 473         for (ai = 0; ai < nnb->nr; ai++)
 474         {
 475             ti         = at->atom[ai].type;
 476             radiusi    = get_atomtype_radius(ti, atype);
 477             gb_radiusi = get_atomtype_gb_radius(ti, atype);
 478
 479             for (j = 0; j < nnb->nrexcl[ai][n]; j++)
 480             {
 481                 aj = nnb->a[ai][n][j];
 482
 483                 /* Only add the interactions once */
 484                 if (aj > ai)
 485                 {
 486                     tj         = at->atom[aj].type;
 487                     radiusj    = get_atomtype_radius(tj, atype);
 488                     gb_radiusj = get_atomtype_gb_radius(tj, atype);
 489
 490                     /* There is an exclusion of type "ftype" between atoms ai and aj */
 491                     param.a[0] = ai;
 492                     param.a[1] = aj;
 493
 494                     /* Reference distance, not used for 1-4 interactions */
 495                     switch (ftype)
 496                     {
 497                         case F_GB12:
 498                             if (find_gb_bondlength(plist, ai, aj, &distance) != 0)
 499                             {
 500                                 gmx_fatal(FARGS, "Cannot find bond length for atoms %d-%d", ai, aj);
 501                             }
 502                             break;
 503                         case F_GB13:
 504                             if (find_gb_anglelength(plist, ai, aj, &distance) != 0)
 505                             {
 506                                 gmx_fatal(FARGS, "Cannot find length for atoms %d-%d involved in angle", ai, aj);
 507                             }
 508                             break;
 509                         default:
 510                             distance = -1;
 511                             break;
 512                     }
 513                     /* Assign GB parameters */
 514                     /* Sum of radii */
 515                     param.c[0] = radiusi+radiusj;
 516                     /* Reference distance distance */
 517                     param.c[1] = distance;
 518                     /* Still parameter */
 519                     param.c[2] = param_c2;
 520                     /* GB radius */
 521                     param.c[3] = gb_radiusi+gb_radiusj;
 522                     /* Parameter */
 523                     param.c[4] = param_c4;
 524
 525                     /* Add it to the parameter list */
 526                     add_param_to_list(&plist[ftype], &param);
 527                 }
 528             }
 529         }
 530     }
 531     return 0;
 532 }
 533
 534
 535
 536
 537 static char **read_topol(const char *infile, const char *outfile,
 538                          const char *define, const char *include,
 539                          t_symtab    *symtab,
 540                          gpp_atomtype_t atype,
 541                          int         *nrmols,
 542                          t_molinfo   **molinfo,
 543                          t_params    plist[],
 544                          int         *combination_rule,
 545                          double      *reppow,
 546                          t_gromppopts *opts,
 547                          real        *fudgeQQ,
 548                          int         *nmolblock,
 549                          gmx_molblock_t **molblock,
 550                          gmx_bool        bFEP,
 551                          gmx_bool        bGenborn,
 552                          gmx_bool        bZero,
 553                          warninp_t   wi)
 554 {
 555     FILE           *out;
 556     int             i, sl, nb_funct, comb;
 557     char           *pline = NULL, **title = NULL;
 558     char            line[STRLEN], errbuf[256], comb_str[256], nb_str[256];
 559     char            genpairs[32];
 560     char           *dirstr, *dummy2;
 561     int             nrcopies, nmol, nmolb = 0, nscan, ncombs, ncopy;
 562     double          fLJ, fQQ, fPOW;
 563     gmx_molblock_t *molb  = NULL;
 564     t_topology     *block = NULL;
 565     t_molinfo      *mi0   = NULL;
 566     DirStack       *DS;
 567     directive       d, newd;
 568     t_nbparam     **nbparam, **pair;
 569     t_block2       *block2;
 570     real            fudgeLJ = -1;    /* Multiplication factor to generate 1-4 from LJ */
 571     gmx_bool        bReadDefaults, bReadMolType, bGenPairs, bWarn_copy_A_B;
 572     double          qt = 0, qBt = 0; /* total charge */
 573     t_bond_atomtype batype;
 574     int             lastcg = -1;
 575     int             dcatt  = -1, nmol_couple;
 576     /* File handling variables */
 577     int             status, done;
 578     gmx_cpp_t       handle;
 579     char           *tmp_line = NULL;
 580     char            warn_buf[STRLEN];
 581     const char     *floating_point_arithmetic_tip =
 582         "Total charge should normally be an integer. See\n"
 583         "http://www.gromacs.org/Documentation/Floating_Point_Arithmetic\n"
 584         "for discussion on how close it should be to an integer.\n";
 585     /* We need to open the output file before opening the input file,
 586      * because cpp_open_file can change the current working directory.
 587      */
 588     if (outfile)
 589     {
 590         out = gmx_fio_fopen(outfile, "w");
 591     }
 592     else
 593     {
 594         out = NULL;
 595     }
 596
 597     /* open input file */
 598     status = cpp_open_file(infile, &handle, cpp_opts(define, include, wi));
 599     if (status != 0)
 600     {
 601         gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
 602     }
 603
 604     /* some local variables */
 605     DS_Init(&DS);         /* directive stack                     */
 606     nmol     = 0;         /* no molecules yet...                         */
 607     d        = d_invalid; /* first thing should be a directive   */
 608     nbparam  = NULL;      /* The temporary non-bonded matrix       */
 609     pair     = NULL;      /* The temporary pair interaction matrix */
 610     block2   = NULL;      /* the extra exclusions                        */
 611     nb_funct = F_LJ;
 612     *reppow  = 12.0;      /* Default value for repulsion power     */
 613
 614     comb     = 0;
 615
 616     /* Init the number of CMAP torsion angles  and grid spacing */
 617     plist->grid_spacing = 0;
 618     plist->nc           = 0;
 619
 620     bWarn_copy_A_B = bFEP;
 621
 622     batype = init_bond_atomtype();
 623     /* parse the actual file */
 624     bReadDefaults = FALSE;
 625     bGenPairs     = FALSE;
 626     bReadMolType  = FALSE;
 627     nmol_couple   = 0;
 628
 629     do
 630     {
 631         status = cpp_read_line(&handle, STRLEN, line);
 632         done   = (status == eCPP_EOF);
 633         if (!done)
 634         {
 635             if (status != eCPP_OK)
 636             {
 637                 gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
 638             }
 639             else if (out)
 640             {
 641                 fprintf(out, "%s\n", line);
 642             }
 643
 644             set_warning_line(wi, cpp_cur_file(&handle), cpp_cur_linenr(&handle));
 645
 646             pline = strdup(line);
 647
 648             /* Strip trailing '\' from pline, if it exists */
 649             sl = strlen(pline);
 650             if ((sl > 0) && (pline[sl-1] == CONTINUE))
 651             {
 652                 pline[sl-1] = ' ';
 653             }
 654
 655             /* build one long line from several fragments - necessary for CMAP */
 656             while (continuing(line))
 657             {
 658                 status = cpp_read_line(&handle, STRLEN, line);
 659                 set_warning_line(wi, cpp_cur_file(&handle), cpp_cur_linenr(&handle));
 660
 661                 /* Since we depend on the '\' being present to continue to read, we copy line
 662                  * to a tmp string, strip the '\' from that string, and cat it to pline
 663                  */
 664                 tmp_line = strdup(line);
 665
 666                 sl = strlen(tmp_line);
 667                 if ((sl > 0) && (tmp_line[sl-1] == CONTINUE))
 668                 {
 669                     tmp_line[sl-1] = ' ';
 670                 }
 671
 672                 done = (status == eCPP_EOF);
 673                 if (!done)
 674                 {
 675                     if (status != eCPP_OK)
 676                     {
 677                         gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
 678                     }
 679                     else if (out)
 680                     {
 681                         fprintf(out, "%s\n", line);
 682                     }
 683                 }
 684
 685                 srenew(pline, strlen(pline)+strlen(tmp_line)+1);
 686                 strcat(pline, tmp_line);
 687                 sfree(tmp_line);
 688             }
 689
 690             /* skip trailing and leading spaces and comment text */
 691             strip_comment (pline);
 692             trim (pline);
 693
 694             /* if there is something left... */
 695             if ((int)strlen(pline) > 0)
 696             {
 697                 if (pline[0] == OPENDIR)
 698                 {
 699                     /* A directive on this line: copy the directive
 700                      * without the brackets into dirstr, then
 701                      * skip spaces and tabs on either side of directive
 702                      */
 703                     dirstr = strdup((pline+1));
 704                     if ((dummy2 = strchr (dirstr, CLOSEDIR)) != NULL)
 705                     {
 706                         (*dummy2) = 0;
 707                     }
 708                     trim (dirstr);
 709
 710                     if ((newd = str2dir(dirstr)) == d_invalid)
 711                     {
 712                         sprintf(errbuf, "Invalid directive %s", dirstr);
 713                         warning_error(wi, errbuf);
 714                     }
 715                     else
 716                     {
 717                         /* Directive found */
 718                         if (debug)
 719                         {
 720                             fprintf(debug, "found directive '%s'\n", dir2str(newd));
 721                         }
 722                         if (DS_Check_Order (DS, newd))
 723                         {
 724                             DS_Push (&DS, newd);
 725                             d = newd;
 726                         }
 727                         else
 728                         {
 729                             /* we should print here which directives should have
 730                                been present, and which actually are */
 731                             gmx_fatal(FARGS, "%s\nInvalid order for directive %s",
 732                                       cpp_error(&handle, eCPP_SYNTAX), dir2str(newd));
 733                             /* d = d_invalid; */
 734                         }
 735                     }
 736                     sfree(dirstr);
 737                 }
 738                 else if (d != d_invalid)
 739                 {
 740                     /* Not a directive, just a plain string
 741                      * use a gigantic switch to decode,
 742                      * if there is a valid directive!
 743                      */
 744                     switch (d)
 745                     {
 746                         case d_defaults:
 747                             if (bReadDefaults)
 748                             {
 749                                 gmx_fatal(FARGS, "%s\nFound a second defaults directive.\n",
 750                                           cpp_error(&handle, eCPP_SYNTAX));
 751                             }
 752                             bReadDefaults = TRUE;
 753                             nscan         = sscanf(pline, "%s%s%s%lf%lf%lf",
 754                                                    nb_str, comb_str, genpairs, &fLJ, &fQQ, &fPOW);
 755                             if (nscan < 2)
 756                             {
 757                                 too_few(wi);
 758                             }
 759                             else
 760                             {
 761                                 bGenPairs = FALSE;
 762                                 fudgeLJ   = 1.0;
 763                                 *fudgeQQ  = 1.0;
 764
 765                                 get_nbparm(nb_str, comb_str, &nb_funct, &comb, wi);
 766                                 *combination_rule = comb;
 767                                 if (nscan >= 3)
 768                                 {
 769                                     bGenPairs = (gmx_strncasecmp(genpairs, "Y", 1) == 0);
 770                                     if (nb_funct != eNBF_LJ && bGenPairs)
 771                                     {
 772                                         gmx_fatal(FARGS, "Generating pair parameters is only supported with LJ non-bonded interactions");
 773                                     }
 774                                 }
 775                                 if (nscan >= 4)
 776                                 {
 777                                     fudgeLJ   = fLJ;
 778                                 }
 779                                 if (nscan >= 5)
 780                                 {
 781                                     *fudgeQQ  = fQQ;
 782                                 }
 783                                 if (nscan >= 6)
 784                                 {
 785                                     *reppow   = fPOW;
 786                                 }
 787                             }
 788                             nb_funct = ifunc_index(d_nonbond_params, nb_funct);
 789
 790                             break;
 791                         case d_atomtypes:
 792                             push_at(symtab, atype, batype, pline, nb_funct,
 793                                     &nbparam, bGenPairs ? &pair : NULL, wi);
 794                             break;
 795
 796                         case d_bondtypes:
 797                             push_bt(d, plist, 2, NULL, batype, pline, wi);
 798                             break;
 799                         case d_constrainttypes:
 800                             push_bt(d, plist, 2, NULL, batype, pline, wi);
 801                             break;
 802                         case d_pairtypes:
 803                             if (bGenPairs)
 804                             {
 805                                 push_nbt(d, pair, atype, pline, F_LJ14, wi);
 806                             }
 807                             else
 808                             {
 809                                 push_bt(d, plist, 2, atype, NULL, pline, wi);
 810                             }
 811                             break;
 812                         case d_angletypes:
 813                             push_bt(d, plist, 3, NULL, batype, pline, wi);
 814                             break;
 815                         case d_dihedraltypes:
 816                             /* Special routine that can read both 2 and 4 atom dihedral definitions. */
 817                             push_dihedraltype(d, plist, batype, pline, wi);
 818                             break;
 819
 820                         case d_nonbond_params:
 821                             push_nbt(d, nbparam, atype, pline, nb_funct, wi);
 822                             break;
 823                         /*
 824                            case d_blocktype:
 825                            nblock++;
 826                            srenew(block,nblock);
 827                            srenew(blockinfo,nblock);
 828                            blk0=&(block[nblock-1]);
 829                            bi0=&(blockinfo[nblock-1]);
 830                            init_top(blk0);
 831                            init_molinfo(bi0);
 832                            push_molt(symtab,bi0,pline);
 833                            break;
 834                          */
 835
 836                         case d_implicit_genborn_params:
 837                             push_gb_params(atype, pline, wi);
 838                             break;
 839
 840                         case d_implicit_surface_params:
 841                             gmx_fatal(FARGS, "Implicit surface directive not supported yet.");
 842                             break;
 843
 844                         case d_cmaptypes:
 845                             push_cmaptype(d, plist, 5, atype, batype, pline, wi);
 846                             break;
 847
 848                         case d_moleculetype:
 849                         {
 850                             if (!bReadMolType)
 851                             {
 852                                 int ntype;
 853                                 if (opts->couple_moltype != NULL &&
 854                                     (opts->couple_lam0 == ecouplamNONE ||
 855                                      opts->couple_lam0 == ecouplamQ ||
 856                                      opts->couple_lam1 == ecouplamNONE ||
 857                                      opts->couple_lam1 == ecouplamQ))
 858                                 {
 859                                     dcatt = add_atomtype_decoupled(symtab, atype,
 860                                                                    &nbparam, bGenPairs ? &pair : NULL);
 861                                 }
 862                                 ntype  = get_atomtype_ntypes(atype);
 863                                 ncombs = (ntype*(ntype+1))/2;
 864                                 generate_nbparams(comb, nb_funct, &(plist[nb_funct]), atype, wi);
 865                                 ncopy = copy_nbparams(nbparam, nb_funct, &(plist[nb_funct]),
 866                                                       ntype);
 867                                 fprintf(stderr, "Generated %d of the %d non-bonded parameter combinations\n", ncombs-ncopy, ncombs);
 868                                 free_nbparam(nbparam, ntype);
 869                                 if (bGenPairs)
 870                                 {
 871                                     gen_pairs(&(plist[nb_funct]), &(plist[F_LJ14]), fudgeLJ, comb);
 872                                     ncopy = copy_nbparams(pair, nb_funct, &(plist[F_LJ14]),
 873                                                           ntype);
 874                                     fprintf(stderr, "Generated %d of the %d 1-4 parameter combinations\n", ncombs-ncopy, ncombs);
 875                                     free_nbparam(pair, ntype);
 876                                 }
 877                                 /* Copy GBSA parameters to atomtype array? */
 878
 879                                 bReadMolType = TRUE;
 880                             }
 881
 882                             push_molt(symtab, &nmol, molinfo, pline, wi);
 883                             srenew(block2, nmol);
 884                             block2[nmol-1].nr = 0;
 885                             mi0               = &((*molinfo)[nmol-1]);
 886                             break;
 887                         }
 888                         case d_atoms:
 889                             push_atom(symtab, &(mi0->cgs), &(mi0->atoms), atype, pline, &lastcg, wi);
 890                             break;
 891
 892                         case d_pairs:
 893                             push_bond(d, plist, mi0->plist, &(mi0->atoms), atype, pline, FALSE,
 894                                       bGenPairs, *fudgeQQ, bZero, &bWarn_copy_A_B, wi);
 895                             break;
 896
 897                         case d_vsites2:
 898                         case d_vsites3:
 899                         case d_vsites4:
 900                         case d_bonds:
 901                         case d_angles:
 902                         case d_constraints:
 903                         case d_settles:
 904                         case d_position_restraints:
 905                         case d_angle_restraints:
 906                         case d_angle_restraints_z:
 907                         case d_distance_restraints:
 908                         case d_orientation_restraints:
 909                         case d_dihedral_restraints:
 910                         case d_dihedrals:
 911                         case d_polarization:
 912                         case d_water_polarization:
 913                         case d_thole_polarization:
 914                             push_bond(d, plist, mi0->plist, &(mi0->atoms), atype, pline, TRUE,
 915                                       bGenPairs, *fudgeQQ, bZero, &bWarn_copy_A_B, wi);
 916                             break;
 917                         case d_cmap:
 918                             push_cmap(d, plist, mi0->plist, &(mi0->atoms), atype, pline, wi);
 919                             break;
 920
 921                         case d_vsitesn:
 922                             push_vsitesn(d, mi0->plist, &(mi0->atoms), pline, wi);
 923                             break;
 924                         case d_exclusions:
 925                             assert(block2);
 926                             if (!block2[nmol-1].nr)
 927                             {
 928                                 init_block2(&(block2[nmol-1]), mi0->atoms.nr);
 929                             }
 930                             push_excl(pline, &(block2[nmol-1]));
 931                             break;
 932                         case d_system:
 933                             trim(pline);
 934                             title = put_symtab(symtab, pline);
 935                             break;
 936                         case d_molecules:
 937                         {
 938                             int      whichmol;
 939                             gmx_bool bCouple;
 940
 941                             push_mol(nmol, *molinfo, pline, &whichmol, &nrcopies, wi);
 942                             mi0 = &((*molinfo)[whichmol]);
 943                             srenew(molb, nmolb+1);
 944                             molb[nmolb].type = whichmol;
 945                             molb[nmolb].nmol = nrcopies;
 946                             nmolb++;
 947
 948                             bCouple = (opts->couple_moltype != NULL &&
 949                                        (gmx_strcasecmp("system", opts->couple_moltype) == 0 ||
 950                                         gmx_strcasecmp(*(mi0->name), opts->couple_moltype) == 0));
 951                             if (bCouple)
 952                             {
 953                                 nmol_couple += nrcopies;
 954                             }
 955
 956                             if (mi0->atoms.nr == 0)
 957                             {
 958                                 gmx_fatal(FARGS, "Molecule type '%s' contains no atoms",
 959                                           *mi0->name);
 960                             }
 961                             fprintf(stderr,
 962                                     "Excluding %d bonded neighbours molecule type '%s'\n",
 963                                     mi0->nrexcl, *mi0->name);
 964                             sum_q(&mi0->atoms, nrcopies, &qt, &qBt);
 965                             if (!mi0->bProcessed)
 966                             {
 967                                 t_nextnb nnb;
 968                                 generate_excl(mi0->nrexcl,
 969                                               mi0->atoms.nr,
 970                                               mi0->plist,
 971                                               &nnb,
 972                                               &(mi0->excls));
 973                                 merge_excl(&(mi0->excls), &(block2[whichmol]));
 974                                 done_block2(&(block2[whichmol]));
 975                                 make_shake(mi0->plist, &mi0->atoms, opts->nshake);
 976
 977
 978
 979                                 /* nnb contains information about first,2nd,3rd bonded neighbors.
 980                                  * Use this to generate GB 1-2,1-3,1-4 interactions when necessary.
 981                                  */
 982                                 if (bGenborn == TRUE)
 983                                 {
 984                                     generate_gb_exclusion_interactions(mi0, atype, &nnb);
 985                                 }
 986
 987                                 done_nnb(&nnb);
 988
 989                                 if (bCouple)
 990                                 {
 991                                     convert_moltype_couple(mi0, dcatt, *fudgeQQ,
 992                                                            opts->couple_lam0, opts->couple_lam1,
 993                                                            opts->bCoupleIntra,
 994                                                            nb_funct, &(plist[nb_funct]));
 995                                 }
 996                                 stupid_fill_block(&mi0->mols, mi0->atoms.nr, TRUE);
 997                                 mi0->bProcessed = TRUE;
 998                             }
 999                             break;
1000                         }
1001                         default:
1002                             fprintf (stderr, "case: %d\n", d);
1003                             invalid_case();
1004                     }
1005                 }
1006             }
1007             sfree(pline);
1008             pline = NULL;
1009         }
1010     }
1011     while (!done);
1012     status = cpp_close_file(&handle);
1013     if (status != eCPP_OK)
1014     {
1015         gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
1016     }
1017     cpp_done();
1018     if (out)
1019     {
1020         gmx_fio_fclose(out);
1021     }
1022
1023     if (opts->couple_moltype)
1024     {
1025         if (nmol_couple == 0)
1026         {
1027             gmx_fatal(FARGS, "Did not find any molecules of type '%s' for coupling",
1028                       opts->couple_moltype);
1029         }
1030         fprintf(stderr, "Coupling %d copies of molecule type '%s'\n",
1031                 nmol_couple, opts->couple_moltype);
1032     }
1033
1034     /* this is not very clean, but fixes core dump on empty system name */
1035     if (!title)
1036     {
1037         title = put_symtab(symtab, "");
1038     }
1039     if (fabs(qt) > 1e-4)
1040     {
1041         sprintf(warn_buf, "System has non-zero total charge: %.6f\n%s\n", qt, floating_point_arithmetic_tip);
1042         warning_note(wi, warn_buf);
1043     }
1044     if (fabs(qBt) > 1e-4 && !gmx_within_tol(qBt, qt, 1e-6))
1045     {
1046         sprintf(warn_buf, "State B has non-zero total charge: %.6f\n%s\n", qBt, floating_point_arithmetic_tip);
1047         warning_note(wi, warn_buf);
1048     }
1049     DS_Done (&DS);
1050     for (i = 0; i < nmol; i++)
1051     {
1052         done_block2(&(block2[i]));
1053     }
1054     free(block2);
1055
1056     done_bond_atomtype(&batype);
1057
1058     *nrmols = nmol;
1059
1060     *nmolblock = nmolb;
1061     *molblock  = molb;
1062
1063     return title;
1064 }
1065
1066 char **do_top(gmx_bool          bVerbose,
1067               const char       *topfile,
1068               const char       *topppfile,
1069               t_gromppopts     *opts,
1070               gmx_bool          bZero,
1071               t_symtab         *symtab,
1072               t_params          plist[],
1073               int              *combination_rule,
1074               double           *repulsion_power,
1075               real             *fudgeQQ,
1076               gpp_atomtype_t    atype,
1077               int              *nrmols,
1078               t_molinfo       **molinfo,
1079               t_inputrec       *ir,
1080               int              *nmolblock,
1081               gmx_molblock_t  **molblock,
1082               gmx_bool          bGenborn,
1083               warninp_t         wi)
1084 {
1085     /* Tmpfile might contain a long path */
1086     const char *tmpfile;
1087     char      **title;
1088
1089     if (topppfile)
1090     {
1091         tmpfile = topppfile;
1092     }
1093     else
1094     {
1095         tmpfile = NULL;
1096     }
1097
1098     if (bVerbose)
1099     {
1100         printf("processing topology...\n");
1101     }
1102     title = read_topol(topfile, tmpfile, opts->define, opts->include,
1103                        symtab, atype, nrmols, molinfo,
1104                        plist, combination_rule, repulsion_power,
1105                        opts, fudgeQQ, nmolblock, molblock,
1106                        ir->efep != efepNO, bGenborn, bZero, wi);
1107     if ((*combination_rule != eCOMB_GEOMETRIC) &&
1108         (ir->vdwtype == evdwUSER))
1109     {
1110         warning(wi, "Using sigma/epsilon based combination rules with"
1111                 " user supplied potential function may produce unwanted"
1112                 " results");
1113     }
1114
1115     return title;
1116 }
1117
1118
1119 static void generate_qmexcl_moltype(gmx_moltype_t *molt, unsigned char *grpnr,
1120                                     t_inputrec *ir)
1121 {
1122     /* This routine expects molt->ilist to be of size F_NRE and ordered. */
1123
1124     /* generates the exclusions between the individual QM atoms, as
1125      * these interactions should be handled by the QM subroutines and
1126      * not by the gromacs routines
1127      */
1128     int
1129         i, j, l, k = 0, jmax, qm_max = 0, qm_nr = 0, nratoms = 0, link_nr = 0, link_max = 0;
1130     atom_id
1131        *qm_arr = NULL, *link_arr = NULL, a1, a2, a3, a4, ftype = 0;
1132     t_blocka
1133         qmexcl;
1134     t_block2
1135         qmexcl2;
1136     gmx_bool
1137        *bQMMM, *blink, bexcl;
1138
1139     /* First we search and select the QM atoms in an qm_arr array that
1140      * we use to create the exclusions.
1141      *
1142      * we take the possibility into account that a user has defined more
1143      * than one QM group:
1144      *
1145      * for that we also need to do this an ugly work-about just in case
1146      * the QM group contains the entire system...
1147      */
1148     jmax = ir->opts.ngQM;
1149
1150     /* we first search for all the QM atoms and put them in an array
1151      */
1152     for (j = 0; j < jmax; j++)
1153     {
1154         for (i = 0; i < molt->atoms.nr; i++)
1155         {
1156             if (qm_nr >= qm_max)
1157             {
1158                 qm_max += 100;
1159                 srenew(qm_arr, qm_max);
1160             }
1161             if ((grpnr ? grpnr[i] : 0) == j)
1162             {
1163                 qm_arr[qm_nr++] = i;
1164             }
1165         }
1166     }
1167     /* bQMMM[..] is an array containin TRUE/FALSE for atoms that are
1168      * QM/not QM. We first set all elements to false. Afterwards we use
1169      * the qm_arr to change the elements corresponding to the QM atoms
1170      * to TRUE.
1171      */
1172     snew(bQMMM, molt->atoms.nr);
1173     for (i = 0; i < molt->atoms.nr; i++)
1174     {
1175         bQMMM[i] = FALSE;
1176     }
1177     for (i = 0; i < qm_nr; i++)
1178     {
1179         bQMMM[qm_arr[i]] = TRUE;
1180     }
1181
1182     /* We remove all bonded interactions (i.e. bonds,
1183      * angles, dihedrals, 1-4's), involving the QM atoms. The way they
1184      * are removed is as follows: if the interaction invloves 2 atoms,
1185      * it is removed if both atoms are QMatoms. If it involves 3 atoms,
1186      * it is removed if at least two of the atoms are QM atoms, if the
1187      * interaction involves 4 atoms, it is removed if there are at least
1188      * 2 QM atoms.  Since this routine is called once before any forces
1189      * are computed, the top->idef.il[N].iatom[] array (see idef.h) can
1190      * be rewritten at this poitn without any problem. 25-9-2002 */
1191
1192     /* first check weter we already have CONNBONDS: */
1193     if (molt->ilist[F_CONNBONDS].nr != 0)
1194     {
1195         fprintf(stderr, "nr. of CONNBONDS present already: %d\n",
1196                 molt->ilist[F_CONNBONDS].nr/3);
1197         ftype = molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[0];
1198         k     = molt->ilist[F_CONNBONDS].nr;
1199     }
1200     /* now we delete all bonded interactions, except the ones describing
1201      * a chemical bond. These are converted to CONNBONDS
1202      */
1203     for (i = 0; i < F_LJ; i++)
1204     {
1205         if (i == F_CONNBONDS)
1206         {
1207             continue;
1208         }
1209         nratoms = interaction_function[i].nratoms;
1210         j       = 0;
1211         while (j < molt->ilist[i].nr)
1212         {
1213             bexcl = FALSE;
1214             switch (nratoms)
1215             {
1216                 case 2:
1217                     a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1218                     a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1219                     bexcl = (bQMMM[a1] && bQMMM[a2]);
1220                     /* a bonded beteen two QM atoms will be copied to the
1221                      * CONNBONDS list, for reasons mentioned above
1222                      */
1223                     if (bexcl && i < F_ANGLES)
1224                     {
1225                         srenew(molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms, k+3);
1226                         molt->ilist[F_CONNBONDS].nr         += 3;
1227                         molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[k++] = ftype;
1228                         molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[k++] = a1;
1229                         molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[k++] = a2;
1230                     }
1231                     break;
1232                 case 3:
1233                     a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1234                     a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1235                     a3    = molt->ilist[i].iatoms[j+3];
1236                     bexcl = ((bQMMM[a1] && bQMMM[a2]) ||
1237                              (bQMMM[a1] && bQMMM[a3]) ||
1238                              (bQMMM[a2] && bQMMM[a3]));
1239                     break;
1240                 case 4:
1241                     a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1242                     a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1243                     a3    = molt->ilist[i].iatoms[j+3];
1244                     a4    = molt->ilist[i].iatoms[j+4];
1245                     bexcl = ((bQMMM[a1] && bQMMM[a2] && bQMMM[a3]) ||
1246                              (bQMMM[a1] && bQMMM[a2] && bQMMM[a4]) ||
1247                              (bQMMM[a1] && bQMMM[a3] && bQMMM[a4]) ||
1248                              (bQMMM[a2] && bQMMM[a3] && bQMMM[a4]));
1249                     break;
1250                 default:
1251                     gmx_fatal(FARGS, "no such bonded interactions with %d atoms\n", nratoms);
1252             }
1253             if (bexcl)
1254             {
1255                 /* since the interaction involves QM atoms, these should be
1256                  * removed from the MM ilist
1257                  */
1258                 molt->ilist[i].nr -= (nratoms+1);
1259                 for (l = j; l < molt->ilist[i].nr; l++)
1260                 {
1261                     molt->ilist[i].iatoms[l] = molt->ilist[i].iatoms[l+(nratoms+1)];
1262                 }
1263             }
1264             else
1265             {
1266                 j += nratoms+1; /* the +1 is for the functype */
1267             }
1268         }
1269     }
1270     /* Now, we search for atoms bonded to a QM atom because we also want
1271      * to exclude their nonbonded interactions with the QM atoms. The
1272      * reason for this is that this interaction is accounted for in the
1273      * linkatoms interaction with the QMatoms and would be counted
1274      * twice.  */
1275
1276     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
1277     {
1278         if (IS_CHEMBOND(i))
1279         {
1280             j = 0;
1281             while (j < molt->ilist[i].nr)
1282             {
1283                 a1 = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1284                 a2 = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1285                 if ((bQMMM[a1] && !bQMMM[a2]) || (!bQMMM[a1] && bQMMM[a2]))
1286                 {
1287                     if (link_nr >= link_max)
1288                     {
1289                         link_max += 10;
1290                         srenew(link_arr, link_max);
1291                     }
1292                     if (bQMMM[a1])
1293                     {
1294                         link_arr[link_nr++] = a2;
1295                     }
1296                     else
1297                     {
1298                         link_arr[link_nr++] = a1;
1299                     }
1300                 }
1301                 j += 3;
1302             }
1303         }
1304     }
1305     snew(blink, molt->atoms.nr);
1306     for (i = 0; i < molt->atoms.nr; i++)
1307     {
1308         blink[i] = FALSE;
1309     }
1310     for (i = 0; i < link_nr; i++)
1311     {
1312         blink[link_arr[i]] = TRUE;
1313     }
1314     /* creating the exclusion block for the QM atoms. Each QM atom has
1315      * as excluded elements all the other QMatoms (and itself).
1316      */
1317     qmexcl.nr  = molt->atoms.nr;
1318     qmexcl.nra = qm_nr*(qm_nr+link_nr)+link_nr*qm_nr;
1319     snew(qmexcl.index, qmexcl.nr+1);
1320     snew(qmexcl.a, qmexcl.nra);
1321     j = 0;
1322     for (i = 0; i < qmexcl.nr; i++)
1323     {
1324         qmexcl.index[i] = j;
1325         if (bQMMM[i])
1326         {
1327             for (k = 0; k < qm_nr; k++)
1328             {
1329                 qmexcl.a[k+j] = qm_arr[k];
1330             }
1331             for (k = 0; k < link_nr; k++)
1332             {
1333                 qmexcl.a[qm_nr+k+j] = link_arr[k];
1334             }
1335             j += (qm_nr+link_nr);
1336         }
1337         if (blink[i])
1338         {
1339             for (k = 0; k < qm_nr; k++)
1340             {
1341                 qmexcl.a[k+j] = qm_arr[k];
1342             }
1343             j += qm_nr;
1344         }
1345     }
1346     qmexcl.index[qmexcl.nr] = j;
1347
1348     /* and merging with the exclusions already present in sys.
1349      */
1350
1351     init_block2(&qmexcl2, molt->atoms.nr);
1352     b_to_b2(&qmexcl, &qmexcl2);
1353     merge_excl(&(molt->excls), &qmexcl2);
1354     done_block2(&qmexcl2);
1355
1356     /* Finally, we also need to get rid of the pair interactions of the
1357      * classical atom bonded to the boundary QM atoms with the QMatoms,
1358      * as this interaction is already accounted for by the QM, so also
1359      * here we run the risk of double counting! We proceed in a similar
1360      * way as we did above for the other bonded interactions: */
1361     for (i = F_LJ14; i < F_COUL14; i++)
1362     {
1363         nratoms = interaction_function[i].nratoms;
1364         j       = 0;
1365         while (j < molt->ilist[i].nr)
1366         {
1367             bexcl = FALSE;
1368             a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1369             a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1370             bexcl = ((bQMMM[a1] && bQMMM[a2]) ||
1371                      (blink[a1] && bQMMM[a2]) ||
1372                      (bQMMM[a1] && blink[a2]));
1373             if (bexcl)
1374             {
1375                 /* since the interaction involves QM atoms, these should be
1376                  * removed from the MM ilist
1377                  */
1378                 molt->ilist[i].nr -= (nratoms+1);
1379                 for (k = j; k < molt->ilist[i].nr; k++)
1380                 {
1381                     molt->ilist[i].iatoms[k] = molt->ilist[i].iatoms[k+(nratoms+1)];
1382                 }
1383             }
1384             else
1385             {
1386                 j += nratoms+1; /* the +1 is for the functype */
1387             }
1388         }
1389     }
1390
1391     free(qm_arr);
1392     free(bQMMM);
1393     free(link_arr);
1394     free(blink);
1395 } /* generate_qmexcl */
1396
1397 void generate_qmexcl(gmx_mtop_t *sys, t_inputrec *ir, warninp_t    wi)
1398 {
1399     /* This routine expects molt->molt[m].ilist to be of size F_NRE and ordered.
1400      */
1401
1402     unsigned char  *grpnr;
1403     int             mb, mol, nat_mol, i, nr_mol_with_qm_atoms = 0;
1404     gmx_molblock_t *molb;
1405     gmx_bool        bQMMM;
1406
1407     grpnr = sys->groups.grpnr[egcQMMM];
1408
1409     for (mb = 0; mb < sys->nmolblock; mb++)
1410     {
1411         molb    = &sys->molblock[mb];
1412         nat_mol = sys->moltype[molb->type].atoms.nr;
1413         for (mol = 0; mol < molb->nmol; mol++)
1414         {
1415             bQMMM = FALSE;
1416             for (i = 0; i < nat_mol; i++)
1417             {
1418                 if ((grpnr ? grpnr[i] : 0) < ir->opts.ngQM)
1419                 {
1420                     bQMMM = TRUE;
1421                 }
1422             }
1423             if (bQMMM)
1424             {
1425                 nr_mol_with_qm_atoms++;
1426                 if (molb->nmol > 1)
1427                 {
1428                     /* We need to split this molblock */
1429                     if (mol > 0)
1430                     {
1431                         /* Split the molblock at this molecule */
1432                         sys->nmolblock++;
1433                         srenew(sys->molblock, sys->nmolblock);
1434                         for (i = sys->nmolblock-2; i >= mb; i--)
1435                         {
1436                             sys->molblock[i+1] = sys->molblock[i];
1437                         }
1438                         sys->molblock[mb  ].nmol  = mol;
1439                         sys->molblock[mb+1].nmol -= mol;
1440                         mb++;
1441                         molb = &sys->molblock[mb];
1442                     }
1443                     if (molb->nmol > 1)
1444                     {
1445                         /* Split the molblock after this molecule */
1446                         sys->nmolblock++;
1447                         srenew(sys->molblock, sys->nmolblock);
1448                         molb = &sys->molblock[mb];
1449                         for (i = sys->nmolblock-2; i >= mb; i--)
1450                         {
1451                             sys->molblock[i+1] = sys->molblock[i];
1452                         }
1453                         sys->molblock[mb  ].nmol  = 1;
1454                         sys->molblock[mb+1].nmol -= 1;
1455                     }
1456
1457                     /* Add a moltype for the QMMM molecule */
1458                     sys->nmoltype++;
1459                     srenew(sys->moltype, sys->nmoltype);
1460                     /* Copy the moltype struct */
1461                     sys->moltype[sys->nmoltype-1] = sys->moltype[molb->type];
1462                     /* Copy the exclusions to a new array, since this is the only
1463                      * thing that needs to be modified for QMMM.
1464                      */
1465                     copy_blocka(&sys->moltype[molb->type     ].excls,
1466                                 &sys->moltype[sys->nmoltype-1].excls);
1467                     /* Set the molecule type for the QMMM molblock */
1468                     molb->type = sys->nmoltype - 1;
1469                 }
1470                 generate_qmexcl_moltype(&sys->moltype[molb->type], grpnr, ir);
1471             }
1472             if (grpnr)
1473             {
1474                 grpnr += nat_mol;
1475             }
1476         }
1477     }
1478     if (nr_mol_with_qm_atoms > 1)
1479     {
1480         /* generate a warning is there are QM atoms in different
1481          * topologies. In this case it is not possible at this stage to
1482          * mutualy exclude the non-bonded interactions via the
1483          * exclusions (AFAIK). Instead, the user is advised to use the
1484          * energy group exclusions in the mdp file
1485          */
1486         warning_note(wi,
1487                      "\nThe QM subsystem is divided over multiple topologies. "
1488                      "The mutual non-bonded interactions cannot be excluded. "
1489                      "There are two ways to achieve this:\n\n"
1490                      "1) merge the topologies, such that the atoms of the QM "
1491                      "subsystem are all present in one single topology file. "
1492                      "In this case this warning will dissappear\n\n"
1493                      "2) exclude the non-bonded interactions explicitly via the "
1494                      "energygrp-excl option in the mdp file. if this is the case "
1495                      "this warning may be ignored"
1496                      "\n\n");
1497     }
1498 }