src/gromacs/selection/tests/toputils.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2013,2014,2015,2016,2017,2018,2019, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35 /*! \internal \file
  36  * \brief
  37  * Implements test helper routines from toputils.h.
  38  *
  39  * \author Teemu Murtola <teemu.murtola@gmail.com>
  40  * \ingroup module_selection
  41  */
  42 #include "gmxpre.h"
  43
  44 #include "toputils.h"
  45
  46 #include <cstring>
  47
  48 #include <algorithm>
  49 #include <memory>
  50 #include <numeric>
  51
  52 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  53 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  54 #include "gromacs/math/vec.h"
  55 #include "gromacs/topology/atoms.h"
  56 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
  57 #include "gromacs/topology/topology.h"
  58 #include "gromacs/trajectory/trajectoryframe.h"
  59 #include "gromacs/utility/arrayref.h"
  60 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  61 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
  62 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  63
  64 #include "testutils/testfilemanager.h"
  65
  66 namespace gmx
  67 {
  68 namespace test
  69 {
  70
  71 TopologyManager::TopologyManager() : frame_(nullptr) {}
  72
  73 TopologyManager::~TopologyManager()
  74 {
  75     if (frame_ != nullptr)
  76     {
  77         sfree(frame_->x);
  78         sfree(frame_->v);
  79         sfree(frame_->f);
  80         sfree(frame_->index);
  81         sfree(frame_);
  82     }
  83
  84     for (char* atomtype : atomtypes_)
  85     {
  86         sfree(atomtype);
  87     }
  88 }
  89
  90 void TopologyManager::requestFrame()
  91 {
  92     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ == nullptr, "Frame must be requested before initializing topology");
  93     if (frame_ == nullptr)
  94     {
  95         snew(frame_, 1);
  96     }
  97 }
  98
  99 void TopologyManager::requestVelocities()
 100 {
 101     GMX_RELEASE_ASSERT(frame_ != nullptr, "Velocities requested before requesting a frame");
 102     frame_->bV = TRUE;
 103     if (frame_->natoms > 0)
 104     {
 105         snew(frame_->v, frame_->natoms);
 106     }
 107 }
 108
 109 void TopologyManager::requestForces()
 110 {
 111     GMX_RELEASE_ASSERT(frame_ != nullptr, "Forces requested before requesting a frame");
 112     frame_->bF = TRUE;
 113     if (frame_->natoms > 0)
 114     {
 115         snew(frame_->f, frame_->natoms);
 116     }
 117 }
 118
 119 void TopologyManager::loadTopology(const char* filename)
 120 {
 121     bool   fullTopology;
 122     int    ePBC;
 123     rvec*  xtop = nullptr;
 124     matrix box;
 125
 126     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ == nullptr, "Topology initialized more than once");
 127     mtop_ = std::make_unique<gmx_mtop_t>();
 128     readConfAndTopology(gmx::test::TestFileManager::getInputFilePath(filename).c_str(), &fullTopology,
 129                         mtop_.get(), &ePBC, frame_ != nullptr ? &xtop : nullptr, nullptr, box);
 130
 131     if (frame_ != nullptr)
 132     {
 133         GMX_ASSERT(xtop != nullptr, "Keep the static analyzer happy");
 134         frame_->natoms = mtop_->natoms;
 135         frame_->bX     = TRUE;
 136         snew(frame_->x, frame_->natoms);
 137         std::memcpy(frame_->x, xtop, sizeof(*frame_->x) * frame_->natoms);
 138         frame_->bBox = TRUE;
 139         copy_mat(box, frame_->box);
 140     }
 141
 142     sfree(xtop);
 143 }
 144
 145 void TopologyManager::initAtoms(int count)
 146 {
 147     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ == nullptr, "Topology initialized more than once");
 148     mtop_ = std::make_unique<gmx_mtop_t>();
 149     mtop_->moltype.resize(1);
 150     init_t_atoms(&mtop_->moltype[0].atoms, count, FALSE);
 151     mtop_->molblock.resize(1);
 152     mtop_->molblock[0].type = 0;
 153     mtop_->molblock[0].nmol = 1;
 154     mtop_->natoms           = count;
 155     mtop_->maxres_renum     = 0;
 156     gmx_mtop_finalize(mtop_.get());
 157     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_->maxres_renum == 0,
 158                        "maxres_renum in mtop can be modified by an env.var., that is not supported "
 159                        "in this test");
 160     t_atoms& atoms = this->atoms();
 161     for (int i = 0; i < count; ++i)
 162     {
 163         atoms.atom[i].m = (i % 3 == 0 ? 2.0 : 1.0);
 164     }
 165     atoms.haveMass = TRUE;
 166     if (frame_ != nullptr)
 167     {
 168         frame_->natoms = count;
 169         frame_->bX     = TRUE;
 170         snew(frame_->x, count);
 171         if (frame_->bV)
 172         {
 173             snew(frame_->v, count);
 174         }
 175         if (frame_->bF)
 176         {
 177             snew(frame_->f, count);
 178         }
 179     }
 180 }
 181
 182 void TopologyManager::initAtomTypes(const ArrayRef<const char* const>& types)
 183 {
 184     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ != nullptr, "Topology not initialized");
 185     atomtypes_.reserve(types.size());
 186     for (const char* type : types)
 187     {
 188         atomtypes_.push_back(gmx_strdup(type));
 189     }
 190     t_atoms& atoms = this->atoms();
 191     snew(atoms.atomtype, atoms.nr);
 192     index j = 0;
 193     for (int i = 0; i < atoms.nr; ++i, ++j)
 194     {
 195         if (j == types.ssize())
 196         {
 197             j = 0;
 198         }
 199         atoms.atomtype[i] = &atomtypes_[j];
 200     }
 201     atoms.haveType = TRUE;
 202 }
 203
 204 void TopologyManager::initTopology(const int numMoleculeTypes, const int numMoleculeBlocks)
 205 {
 206     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ == nullptr, "Topology initialized more than once");
 207     mtop_ = std::make_unique<gmx_mtop_t>();
 208     mtop_->moltype.resize(numMoleculeTypes);
 209     mtop_->molblock.resize(numMoleculeBlocks);
 210 }
 211
 212 void TopologyManager::setMoleculeType(const int moleculeTypeIndex, const ArrayRef<const int> residueSizes)
 213 {
 214     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ != nullptr, "Topology not initialized");
 215
 216     // Make a molecule block that refers to a new molecule type
 217     auto& newMoleculeType = mtop_->moltype[moleculeTypeIndex];
 218     auto& atoms           = newMoleculeType.atoms;
 219
 220     auto numAtomsInMolecule = std::accumulate(residueSizes.begin(), residueSizes.end(), 0);
 221     init_t_atoms(&atoms, numAtomsInMolecule, FALSE);
 222     atoms.nres = residueSizes.size();
 223
 224     // Fill the residues in the molecule type
 225     int  residueIndex = 0;
 226     auto residueSize  = std::begin(residueSizes);
 227     for (int i = 0; i < atoms.nr && residueSize != std::end(residueSizes); ++residueSize, ++residueIndex)
 228     {
 229         for (int j = 0; i < atoms.nr && j < *residueSize; ++i, ++j)
 230         {
 231             atoms.atom[i].resind = residueIndex;
 232             atoms.atom[i].m      = (i % 3 == 0 ? 2.0 : 1.0);
 233         }
 234     }
 235     atoms.nres     = residueIndex;
 236     atoms.haveMass = true;
 237 }
 238
 239 void TopologyManager::setMoleculeBlock(const int moleculeBlockIndex,
 240                                        const int moleculeTypeIndex,
 241                                        const int numMoleculesToAdd)
 242 {
 243     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ != nullptr, "Topology not initialized");
 244
 245     auto& newMoleculeBlock = mtop_->molblock[moleculeBlockIndex];
 246     newMoleculeBlock.type  = moleculeTypeIndex;
 247     newMoleculeBlock.nmol  = numMoleculesToAdd;
 248
 249     mtop_->natoms += numMoleculesToAdd * mtop_->moltype[moleculeTypeIndex].atoms.nr;
 250 }
 251
 252 void TopologyManager::finalizeTopology()
 253 {
 254     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ != nullptr, "Topology not initialized");
 255
 256     mtop_->maxres_renum        = 0;
 257     mtop_->haveMoleculeIndices = true;
 258     gmx_mtop_finalize(mtop_.get());
 259 }
 260
 261 void TopologyManager::initUniformResidues(int residueSize)
 262 {
 263     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ != nullptr, "Topology not initialized");
 264     t_atoms& atoms        = this->atoms();
 265     int      residueIndex = -1;
 266     for (int i = 0; i < atoms.nr; ++i)
 267     {
 268         if (i % residueSize == 0)
 269         {
 270             ++residueIndex;
 271         }
 272         atoms.atom[i].resind = residueIndex;
 273     }
 274     atoms.nres = residueIndex;
 275 }
 276
 277 void TopologyManager::initUniformMolecules(int moleculeSize)
 278 {
 279     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ != nullptr, "Topology not initialized");
 280     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_->molblock.size() == 1,
 281                        "initUniformMolecules only implemented for a single molblock");
 282     gmx_molblock_t& molblock = mtop_->molblock[0];
 283     t_atoms&        atoms    = mtop_->moltype[molblock.type].atoms;
 284     GMX_RELEASE_ASSERT(atoms.nr % moleculeSize == 0,
 285                        "The number of atoms should be a multiple of moleculeSize");
 286     molblock.nmol  = atoms.nr / moleculeSize;
 287     atoms.nr       = moleculeSize;
 288     const int nres = atoms.atom[atoms.nr].resind;
 289     GMX_RELEASE_ASSERT(atoms.atom[atoms.nr - 1].resind != nres,
 290                        "The residues should break at molecule boundaries");
 291     atoms.nres                 = nres;
 292     mtop_->haveMoleculeIndices = true;
 293     gmx_mtop_finalize(mtop_.get());
 294 }
 295
 296 void TopologyManager::initFrameIndices(const ArrayRef<const int>& index)
 297 {
 298     GMX_RELEASE_ASSERT(frame_ != nullptr, "Frame not initialized");
 299     GMX_RELEASE_ASSERT(!frame_->bIndex, "Frame atom indices can only be set once");
 300
 301     frame_->bIndex = TRUE;
 302     snew(frame_->index, index.size());
 303     std::copy(index.begin(), index.end(), frame_->index);
 304
 305     frame_->natoms = index.size();
 306 }
 307
 308 t_atoms& TopologyManager::atoms()
 309 {
 310     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_ != nullptr, "Topology not initialized");
 311     GMX_RELEASE_ASSERT(mtop_->natoms == mtop_->moltype[0].atoms.nr,
 312                        "Test setup assumes all atoms in a single molecule type");
 313     return mtop_->moltype[0].atoms;
 314 }
 315
 316 } // namespace test
 317 } // namespace gmx