src/programs/mdrun/tests/energyreader.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2016,2018, 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
  36 /*! \internal \file
  37  * \brief Interfaces of related classes for tests that want to
  38  * inspect energies produced by mdrun.
  39  *
  40  * The responsibilities for reading and sharing information from .edr
  41  * files in an exception-safe manner are shared between two
  42  * classes. Intended usage is to call openEnergyFileToReadFields() to
  43  * return an EnergyFrameReader that knows it expects to read the named
  44  * .edr fields from each frame. Successive calls to its
  45  * EnergyFrameReader::readNextFrame() and EnergyFrameReader::frame()
  46  * methods will return EnergyFrame objects that contain the values for
  47  * the .edr fields registered earlier.
  48  *
  49  * \author Mark Abraham <mark.j.abraham@gmail.com>
  50  * \ingroup module_mdrun_integration_tests
  51  */
  52 #ifndef GMX_PROGRAMS_MDRUN_TESTS_ENERGYREADER_H
  53 #define GMX_PROGRAMS_MDRUN_TESTS_ENERGYREADER_H
  54
  55 #include <cstdint>
  56
  57 #include <memory>
  58 #include <string>
  59 #include <unordered_map>
  60 #include <vector>
  61
  62 #include "gromacs/fileio/enxio.h"
  63 #include "gromacs/utility/unique_cptr.h"
  64
  65 #include "testutils/testasserts.h"
  66
  67 namespace gmx
  68 {
  69
  70 class EnergyFrame;
  71
  72 namespace test
  73 {
  74
  75 /*! \brief Convenience function to get std::string keys from a map.
  76  *
  77  * This function can be used to provide an input for
  78  * openEnergyFileToReadFields().
  79  *
  80  * \todo This returns a copy of the keys, which is convenient, but
  81  * inefficient. Alternatively, this could return a view of the keys
  82  * from a range rather than a container, but there's no implementation
  83  * of that in C++11 at the moment. */
  84 template <typename Map>
  85 std::vector<std::string> getKeys(const Map &m)
  86 {
  87     std::vector<std::string> keys;
  88     keys.reserve(m.size());
  89     for (const auto &it : m)
  90     {
  91         keys.push_back(it.first);
  92     }
  93     return keys;
  94 }
  95
  96 //! Forward declaration
  97 class EnergyFrameReader;
  98 //! Convenience smart pointer typedef
  99 typedef std::unique_ptr<EnergyFrameReader> EnergyFrameReaderPtr;
 100
 101 /*! \brief Open the file and return an object that can read the required fields from frames of an .edr file.
 102  *
 103  * \param[in] filename                 Name of the energy file to use
 104  * \param[in] requiredEnergyFieldNames Names of the energy fields that the caller requires to
 105  *                                     be present for an .edr file frame to be considered valid
 106  * \throws    FileIOError              If the .edr file cannot be opened
 107  * \throws    APIError                 If any required energy field is not present in the file
 108  * \throws    std::bad_alloc           When out of memory
 109  *
 110  * This function is intended to have the main responsibility for
 111  * making EnergyFrameReader objects. */
 112 EnergyFrameReaderPtr openEnergyFileToReadFields(const std::string              &filename,
 113                                                 const std::vector<std::string> &requiredEnergyFieldNames);
 114
 115 //! Convenience smart pointer typedef
 116 typedef unique_cptr<ener_file, done_ener_file> ener_file_ptr;
 117 //! Helper function to free resources (NB free_enxframe only frees the contents, not the pointer itself)
 118 void done_enxframe(t_enxframe *fr);
 119 //! Convenience smart pointer typedef
 120 typedef unique_cptr<t_enxframe, done_enxframe> enxframe_ptr;
 121
 122 /*! \internal
 123  * \brief Manages returning an EnergyFrame containing required energy
 124  * field values read from successive frames of an .edr file. */
 125 class EnergyFrameReader
 126 {
 127     public:
 128         /*! \brief Attempt to read the next frame from the energy file.
 129          *
 130          * \return Whether a frame was available to read.
 131          *
 132          * If true is returned, then frame() should be called
 133          * to get access to the data. If false is returned, then no
 134          * further data exists and no further call to
 135          * readNextFrame() or frame() should occur.
 136          *
 137          * \throws APIError  if an earlier probe has not been properly handled
 138          *                   (by calling frame(), or stopping trying to read
 139          *                   from the file). */
 140         bool readNextFrame();
 141         /*! \brief Make an EnergyFrame from the contents of the next frame in the energy file.
 142          *
 143          * If the next frame has not been probed for, then probe for
 144          * it. If no next frame exists, then throw APIError, because
 145          * user code should have called readNextFrame() itself if this
 146          * is possible. (This permits user code to avoid making calls
 147          * to readNextFrame() in a case where it already knows that
 148          * the frame exists.)
 149          *
 150          * \throws APIError        if no next frame exists.
 151          * \throws std::bad_alloc  when out of memory. */
 152         EnergyFrame frame();
 153         /*! \brief Constructor
 154          *
 155          * \param[in] indicesOfEnergyFields  Looks up energy fields by name to get the index into a t_enxframe structure read by the legacy API.
 156          * \param[in] energyFile             Open energy file object to manage, and from which to read frames */
 157         explicit EnergyFrameReader(const std::map<std::string, int> &indicesOfEnergyFields,
 158                                    ener_file *energyFile);
 159     private:
 160         //! Convert energy field name to its index within a t_enxframe from this file.
 161         std::map<std::string, int> indicesOfEnergyFields_;
 162         //! Owning handle of an open energy file ready to read frames.
 163         const ener_file_ptr        energyFileGuard_;
 164         //! Owning handle of contents of .edr file frame after reading.
 165         const enxframe_ptr         enxframeGuard_;
 166         //! Whether the API has been used properly (ie. probe before reading).
 167         bool                       haveProbedForNextFrame_;
 168         //! Whether there has been a probe that found a next frame.
 169         bool                       nextFrameExists_;
 170
 171         // Multiple owners of these resources isn't very sensible, so prevent it
 172         GMX_DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(EnergyFrameReader);
 173 };
 174
 175 }  // namespace test
 176 }  // namespace gmx
 177
 178 #endif