Sort all includes in src/gromacs
[alexxy/gromacs.git] / src / gromacs / analysisdata / analysisdata.h
index a53923b94c73bac19bfe6347e667d4eea1751ddb..b8849769ea847b06f19d5f4e32e9d0e95f185f2d 100644 (file)
@@ -1,45 +1,50 @@
 /*
+ * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
  *
- *                This source code is part of
+ * Copyright (c) 2010,2011,2012,2013,2014, by the GROMACS development team, led by
+ * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
+ * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
+ * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  *
- *                 G   R   O   M   A   C   S
+ * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
+ * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
+ * of the License, or (at your option) any later version.
  *
- *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
+ * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+ * Lesser General Public License for more details.
  *
- * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
- * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
- * Copyright (c) 2001-2009, The GROMACS development team,
- * check out http://www.gromacs.org for more information.
-
- * This program is free software; you can redistribute it and/or
- * modify it under the terms of the GNU General Public License
- * as published by the Free Software Foundation; either version 2
- * of the License, or (at your option) any later version.
+ * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
+ * License along with GROMACS; if not, see
+ * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
+ * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  *
- * If you want to redistribute modifications, please consider that
- * scientific software is very special. Version control is crucial -
- * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
- * inclusion in the official distribution, but derived work must not
- * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
- * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
+ * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
+ * consider that scientific software is very special. Version
+ * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
+ * consider code for inclusion in the official distribution, but
+ * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
+ * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
+ * official version at http://www.gromacs.org.
  *
  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
- * the papers on the package - you can find them in the top README file.
- *
- * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
+ * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  */
 /*! \file
  * \brief
- * Declares gmx::AnalysisData and related classes.
+ * Declares gmx::AnalysisData and gmx::AnalysisDataHandle.
  *
- * \author Teemu Murtola <teemu.murtola@cbr.su.se>
+ * \author Teemu Murtola <teemu.murtola@gmail.com>
  * \inpublicapi
  * \ingroup module_analysisdata
  */
 #ifndef GMX_ANALYSISDATA_ANALYSISDATA_H
 #define GMX_ANALYSISDATA_ANALYSISDATA_H
 
-#include "abstractdata.h"
+#include "gromacs/analysisdata/abstractdata.h"
+#include "gromacs/utility/real.h"
 
 namespace gmx
 {
@@ -50,6 +55,22 @@ class AnalysisDataParallelOptions;
 /*! \brief
  * Parallelizable data container for raw data.
  *
+ * This is the main class used to implement parallelizable data processing in
+ * analysis tools.  It is used by first creating an object and setting its
+ * properties using setDataSetCount(), setColumnCount() and setMultipoint(),
+ * and attaching necessary modules using addModule() etc.  Then one or more
+ * AnalysisDataHandle objects can be created using startData().  Each data
+ * handle can then be independently used to provide data frames (each frame
+ * must be provided by a single handle, but different frames can be freely
+ * mixed between the handles).  When all data has been provided, the handles
+ * are destroyed using finishData() (or AnalysisDataHandle::finishData()).
+ * The AnalysisData object takes care of internally sorting the frames and
+ * passing them to the attached modules in the order in which the modules
+ * expect them.
+ *
+ * \todo
+ * Parallel implementation is not complete.
+ *
  * \if internal
  * Special note for MPI implementation: assuming that the initialization of
  * data objects is identical in all processes, associating the data objects
@@ -57,7 +78,8 @@ class AnalysisDataParallelOptions;
  * interface.
  * Alternative, more robust implementation could get a unique ID as parameter
  * to the constructor or a separate function, but would require all tools to
- * provide it.
+ * provide it.  With the current registration mechanism in
+ * TrajectoryAnalysisModule, this should be straightforward.
  * \endif
  *
  * \inpublicapi
@@ -66,39 +88,90 @@ class AnalysisDataParallelOptions;
 class AnalysisData : public AbstractAnalysisData
 {
     public:
-        //! Creates an empty analysis data object.
+        /*! \brief
+         * Creates an empty analysis data object.
+         *
+         * \throws std::bad_alloc if out of memory.
+         */
         AnalysisData();
         virtual ~AnalysisData();
 
         /*! \brief
-         * Sets the number of columns in the data.
+         * Sets the number of data sets.
+         *
+         * \param[in] dataSetCount  Number of data sets (must be > 0).
+         * \throws    std::bad_alloc if out of memory.
+         * \throws    APIError if modules have been added that are not
+         *      compatible with the new data set count.
+         *
+         * Must not be called after startData() has been called.
+         * If not called, a single data set is assumed.
+         * If called multiple times, the last call takes effect.
+         */
+        void setDataSetCount(int dataSetCount);
+        /*! \brief
+         * Sets the number of columns in a data set.
+         *
+         * \param[in] dataSet      Zero-based data set index.
+         * \param[in] columnCount  Number of columns in the data (must be > 0).
+         * \throws    APIError if modules have been added that are not
+         *      compatible with the new column count.
+         *
+         * Must be called before startData() for each data set.
+         * Must not be called after startData() has been called.
+         * If called multiple times for a data set, the last call takes effect.
          */
-        void setColumnCount(int ncol);
+        void setColumnCount(int dataSet, int columnCount);
         /*! \brief
          * Sets whether the data contains multiple points per column per frame.
          *
+         * \param[in] bMultipoint  Whether the data will allow multiple points
+         *      per column within a single frame.
+         * \throws    APIError if modules have been added that are not
+         *      compatible with the new setting.
+         *
+         * If this method is not called, the data is not multipoint.
+         *
+         * Must not be called after startData() has been called.
+         *
          * \see isMultipoint()
          */
         void setMultipoint(bool bMultipoint);
 
+        virtual int frameCount() const;
+
         /*! \brief
          * Create a handle for adding data.
          *
          * \param[in]  opt     Options for setting how this handle will be
          *     used.
          * \returns The created handle.
+         * \throws  std::bad_alloc if out of memory.
+         * \throws  APIError if any attached data module is not compatible.
+         * \throws  unspecified  Any exception thrown by attached data modules
+         *      in AnalysisDataModuleInterface::dataStarted().
          *
          * The caller should retain the returned handle (or a copy of it), and
          * pass it to finishData() after successfully adding all data.
          * The caller should discard the returned handle if an error occurs;
          * memory allocated for the handle will be freed when the AnalysisData
          * object is destroyed.
+         *
+         * The \p opt options should be the same for all calls to this method,
+         * and the number of calls should match the parallelization factor
+         * defined in \p opt.
          */
         AnalysisDataHandle startData(const AnalysisDataParallelOptions &opt);
         /*! \brief
          * Destroy a handle after all data has been added.
          *
          * \param[in]  handle  Handle to destroy.
+         * \throws  unspecified  Any exception thrown by attached data modules
+         *      in AnalysisDataModuleInterface::dataFinished().
+         *
+         * \p handle must have been obtained from startData() of this object.
+         * The order of the calls with respect to the corresponding startData()
+         * calls is not important.
          *
          * The \p handle (and any copies) are invalid after the call.
          */
@@ -118,15 +191,38 @@ class AnalysisData : public AbstractAnalysisData
 namespace internal
 {
 class AnalysisDataHandleImpl;
-} // namespace internal
+}   // namespace internal
 
 /*! \brief
  * Handle for inserting data into AnalysisData.
  *
+ * This class provides an interface for adding data frames into an AnalysisData
+ * object.  After a handle is obtained from AnalysisData::startData(), new
+ * frames can be added using startFrame().  Then values for that frame are set
+ * using provided methods (see below), and finishFrame() is called.  After all
+ * frames have been added, finishData() (or AnalysisData::finishData()) must be
+ * called.
+ *
+ * For simple (non-multipoint) data, within a frame values can be set using
+ * selectDataSet(), setPoint() and setPoints().  Setting the same column in the
+ * same data set multiple times overrides previously set values.
+ * When the frame is finished, attached modules are notified.
+ *
+ * Multipoint data works otherwise similarly, but requires finishPointSet() to
+ * be called for each set of points for which the modules need to be notified.
+ * Each point set starts empty (after startFrame() or finishPointSet()), and
+ * values can be set using setPoint()/setPoints().
+ * A single point set can contain values only for a single data set, which must
+ * be selected with selectDataSet() before setting any values.
+ * finishPointSet() must also be called for the last point set just before
+ * finishFrame().
+ *
  * This class works like a pointer type: copying and assignment is lightweight,
  * and all copies work interchangeably, accessing the same internal handle.
- *
- * Several handles can exist concurrently.
+ * However, normally you should only keep one copy of a handle, i.e., treat
+ * this type as movable.
+ * Several handles created from the same AnalysisData object can exist
+ * concurrently, but must currently operate on separate frames.
  *
  * \inpublicapi
  * \ingroup module_analysisdata
@@ -142,18 +238,105 @@ class AnalysisDataHandle
          * assigning a value to it.  Any attempt to call methods without first
          * assigning a value from AnalysisData::startData() to the handle
          * causes an assert.
+         *
+         * Does not throw.
          */
         AnalysisDataHandle();
 
-        //! Start data for a new frame.
+        //! Returns whether this data handle is valid.
+        bool isValid() const { return impl_ != NULL; }
+
+        /*! \brief
+         * Start data for a new frame.
+         *
+         * \param[in] index  Zero-based index for the frame to start.
+         * \param[in] x      x value for the frame.
+         * \param[in] dx     Error in x for the frame if applicable.
+         *
+         * \throws    unspecified  Any exception thrown by attached data
+         *      modules in AnalysisDataModuleInterface::frameStarted().
+         *
+         * Each \p index value 0, 1, ..., N (where N is the total number of
+         * frames) should be started exactly once by exactly one handle of an
+         * AnalysisData object.  The frames may be started out of order, but
+         * currently the implementation places some limitations on how far
+         * the index can be in the future (as counted from the first frame that
+         * is not finished).
+         */
         void startFrame(int index, real x, real dx = 0.0);
-        //! Set a value for a single column for the current frame.
-        void setPoint(int col, real y, real dy = 0.0, bool present = true);
-        //! Set values for consecutive columns for the current frame.
-        void setPoints(int firstcol, int n, const real *y);
-        //! Finish data for the current point set.
+        /*! \brief
+         * Selects a data set for subsequent setPoint()/setPoints() calls.
+         *
+         * \param[in] index  Zero-based data set index.
+         *
+         * After startFrame(), the first data set is always selected.
+         * The set value is remembered until the end of the current frame, also
+         * across finishPointSet() calls.
+         *
+         * Does not throw.
+         */
+        void selectDataSet(int index);
+        /*! \brief
+         * Set a value for a single column for the current frame.
+         *
+         * \param[in] column  Zero-based column index.
+         * \param[in] value   Value to set for the column.
+         * \param[in] bPresent Present flag to set for the column.
+         *
+         * If called multiple times for a column (within one point set for
+         * multipoint data), old values are overwritten.
+         *
+         * Does not throw.
+         */
+        void setPoint(int column, real value, bool bPresent = true);
+        /*! \brief
+         * Set a value and its error estimate for a single column for the
+         * current frame.
+         *
+         * \param[in] column  Zero-based column index.
+         * \param[in] value   Value to set for the column.
+         * \param[in] error   Error estimate to set for the column.
+         * \param[in] bPresent Present flag to set for the column.
+         *
+         * If called multiple times for a column (within one point set for
+         * multipoint data), old values are overwritten.
+         *
+         * Does not throw.
+         */
+        void setPoint(int column, real value, real error, bool bPresent = true);
+        /*! \brief
+         * Set values for consecutive columns for the current frame.
+         *
+         * \param[in] firstColumn  Zero-based column index.
+         * \param[in] count        Number of columns to set.
+         * \param[in] values       Value array of \p column items.
+         *
+         * Equivalent to calling setPoint(firstColumn + i, values[i]) for
+         * i from 0 to count.
+         *
+         * Does not throw.
+         */
+        void setPoints(int firstColumn, int count, const real *values);
+        /*! \brief
+         * Finish data for the current point set.
+         *
+         * \throws    APIError if any attached data module is not compatible.
+         * \throws    unspecified  Any exception thrown by attached data
+         *      modules in AnalysisDataModuleInterface::pointsAdded().
+         *
+         * Must be called after each point set for multipoint data, including
+         * the last (i.e., no values must be set between the last call to this
+         * method and AnalysisDataStorage::finishFrame()).
+         * Must not be called for non-multipoint data.
+         */
         void finishPointSet();
-        //! Finish data for the current frame.
+        /*! \brief
+         * Finish data for the current frame.
+         *
+         * \throws    APIError if any attached data module is not compatible.
+         * \throws    unspecified  Any exception thrown by attached data
+         *      modules in frame notification methods.
+         */
         void finishFrame();
         //! Calls AnalysisData::finishData() for this handle.
         void finishData();
@@ -162,10 +345,12 @@ class AnalysisDataHandle
         /*! \brief
          * Creates a new data handle associated with \p data.
          *
-         * \param  data Data to associate the handle with.
+         * \param  impl Data to associate the handle with.
          *
          * The constructor is private because data handles should only be
          * constructed through AnalysisData::startData().
+         *
+         * Does not throw.
          */
         explicit AnalysisDataHandle(internal::AnalysisDataHandleImpl *impl);
 
@@ -178,6 +363,9 @@ class AnalysisDataHandle
          */
         internal::AnalysisDataHandleImpl *impl_;
 
+        /*! \brief
+         * Needed to access the non-public implementation.
+         */
         friend class AnalysisData;
 };