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