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 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "config.h"
  40
  41 #include <assert.h>
  42 #include <ctype.h>
  43 #include <errno.h>
  44 #include <math.h>
  45 #include <stdio.h>
  46 #include <stdlib.h>
  47 #include <string.h>
  48
  49 #include <sys/types.h>
  50
  51 #include "gromacs/utility/futil.h"
  52 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  53 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  54 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  55 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  56 #include "gromacs/legacyheaders/txtdump.h"
  57 #include "gromacs/math/units.h"
  58 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  59 #include "gromacs/legacyheaders/names.h"
  60 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  61 #include "gromacs/topology/block.h"
  62 #include "gromacs/topology/symtab.h"
  63 #include "gromacs/topology/topology.h"
  64 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  65 #include "gromacs/legacyheaders/warninp.h"
  66 #include "vsite_parm.h"
  67
  68 #include "grompp-impl.h"
  69 #include "toputil.h"
  70 #include "toppush.h"
  71 #include "topdirs.h"
  72 #include "gpp_nextnb.h"
  73 #include "topio.h"
  74 #include "topshake.h"
  75 #include "gmxcpp.h"
  76 #include "gpp_bond_atomtype.h"
  77 #include "gromacs/legacyheaders/genborn.h"
  78 #include "gromacs/math/utilities.h"
  79
  80 #define OPENDIR     '[' /* starting sign for directive */
  81 #define CLOSEDIR    ']' /* ending sign for directive   */
  82
  83 static void free_nbparam(t_nbparam **param, int nr)
  84 {
  85     int i;
  86
  87     for (i = 0; i < nr; i++)
  88     {
  89         sfree(param[i]);
  90     }
  91     sfree(param);
  92 }
  93
  94 static int copy_nbparams(t_nbparam **param, int ftype, t_params *plist, int nr)
  95 {
  96     int i, j, f;
  97     int nrfp, ncopy;
  98
  99     nrfp = NRFP(ftype);
 100
 101     ncopy = 0;
 102     for (i = 0; i < nr; i++)
 103     {
 104         for (j = 0; j <= i; j++)
 105         {
 106             if (param[i][j].bSet)
 107             {
 108                 for (f = 0; f < nrfp; f++)
 109                 {
 110                     plist->param[nr*i+j].c[f] = param[i][j].c[f];
 111                     plist->param[nr*j+i].c[f] = param[i][j].c[f];
 112                 }
 113                 ncopy++;
 114             }
 115         }
 116     }
 117
 118     return ncopy;
 119 }
 120
 121 static void gen_pairs(t_params *nbs, t_params *pairs, real fudge, int comb)
 122 {
 123     int     i, j, ntp, nrfp, nrfpA, nrfpB, nnn;
 124     real    scaling;
 125     ntp       = nbs->nr;
 126     nnn       = sqrt(ntp);
 127     nrfp      = NRFP(F_LJ);
 128     nrfpA     = interaction_function[F_LJ14].nrfpA;
 129     nrfpB     = interaction_function[F_LJ14].nrfpB;
 130     pairs->nr = ntp;
 131
 132     if ((nrfp  != nrfpA) || (nrfpA != nrfpB))
 133     {
 134         gmx_incons("Number of force parameters in gen_pairs wrong");
 135     }
 136
 137     fprintf(stderr, "Generating 1-4 interactions: fudge = %g\n", fudge);
 138     if (debug)
 139     {
 140         fprintf(debug, "Fudge factor for 1-4 interactions: %g\n", fudge);
 141         fprintf(debug, "Holy Cow! there are %d types\n", ntp);
 142     }
 143     snew(pairs->param, pairs->nr);
 144     for (i = 0; (i < ntp); i++)
 145     {
 146         /* Copy param.a */
 147         pairs->param[i].a[0] = i / nnn;
 148         pairs->param[i].a[1] = i % nnn;
 149         /* Copy normal and FEP parameters and multiply by fudge factor */
 150
 151
 152
 153         for (j = 0; (j < nrfp); j++)
 154         {
 155             /* If we are using sigma/epsilon values, only the epsilon values
 156              * should be scaled, but not sigma.
 157              * The sigma values have even indices 0,2, etc.
 158              */
 159             if ((comb == eCOMB_ARITHMETIC || comb == eCOMB_GEOM_SIG_EPS) && (j%2 == 0))
 160             {
 161                 scaling = 1.0;
 162             }
 163             else
 164             {
 165                 scaling = fudge;
 166             }
 167
 168             pairs->param[i].c[j]      = scaling*nbs->param[i].c[j];
 169             pairs->param[i].c[nrfp+j] = scaling*nbs->param[i].c[j];
 170         }
 171     }
 172 }
 173
 174 double check_mol(gmx_mtop_t *mtop, warninp_t wi)
 175 {
 176     char     buf[256];
 177     int      i, mb, nmol, ri, pt;
 178     double   q;
 179     real     m, mB;
 180     t_atoms *atoms;
 181
 182     /* Check mass and charge */
 183     q = 0.0;
 184
 185     for (mb = 0; mb < mtop->nmoltype; mb++)
 186     {
 187         atoms = &mtop->moltype[mtop->molblock[mb].type].atoms;
 188         nmol  = mtop->molblock[mb].nmol;
 189         for (i = 0; (i < atoms->nr); i++)
 190         {
 191             q += nmol*atoms->atom[i].q;
 192             m  = atoms->atom[i].m;
 193             mB = atoms->atom[i].mB;
 194             pt = atoms->atom[i].ptype;
 195             /* If the particle is an atom or a nucleus it must have a mass,
 196              * else, if it is a shell, a vsite or a bondshell it can have mass zero
 197              */
 198             if (((m <= 0.0) || (mB <= 0.0)) && ((pt == eptAtom) || (pt == eptNucleus)))
 199             {
 200                 ri = atoms->atom[i].resind;
 201                 sprintf(buf, "atom %s (Res %s-%d) has mass %g (state A) / %g (state B)\n",
 202                         *(atoms->atomname[i]),
 203                         *(atoms->resinfo[ri].name),
 204                         atoms->resinfo[ri].nr,
 205                         m, mB);
 206                 warning_error(wi, buf);
 207             }
 208             else
 209             if (((m != 0) || (mB != 0)) && (pt == eptVSite))
 210             {
 211                 ri = atoms->atom[i].resind;
 212                 sprintf(buf, "virtual site %s (Res %s-%d) has non-zero mass %g (state A) / %g (state B)\n"
 213                         "     Check your topology.\n",
 214                         *(atoms->atomname[i]),
 215                         *(atoms->resinfo[ri].name),
 216                         atoms->resinfo[ri].nr,
 217                         m, mB);
 218                 warning_error(wi, buf);
 219                 /* The following statements make LINCS break! */
 220                 /* atoms->atom[i].m=0; */
 221             }
 222         }
 223     }
 224     return q;
 225 }
 226
 227 static void sum_q(t_atoms *atoms, int n, double *qt, double *qBt)
 228 {
 229     double  qmolA, qmolB;
 230     int     i;
 231
 232     /* sum charge */
 233     qmolA = 0;
 234     qmolB = 0;
 235     for (i = 0; i < atoms->nr; i++)
 236     {
 237         qmolA += atoms->atom[i].q;
 238         qmolB += atoms->atom[i].qB;
 239     }
 240     /* Unfortunately an absolute comparison,
 241      * but this avoids unnecessary warnings and gmx-users mails.
 242      */
 243     if (fabs(qmolA) >= 1e-6 || fabs(qmolB) >= 1e-6)
 244     {
 245         *qt  += n*qmolA;
 246         *qBt += n*qmolB;
 247     }
 248 }
 249
 250 static void get_nbparm(char *nb_str, char *comb_str, int *nb, int *comb,
 251                        warninp_t wi)
 252 {
 253     int  i;
 254     char warn_buf[STRLEN];
 255
 256     *nb   = -1;
 257     for (i = 1; (i < eNBF_NR); i++)
 258     {
 259         if (gmx_strcasecmp(nb_str, enbf_names[i]) == 0)
 260         {
 261             *nb = i;
 262         }
 263     }
 264     if (*nb == -1)
 265     {
 266         *nb = strtol(nb_str, NULL, 10);
 267     }
 268     if ((*nb < 1) || (*nb >= eNBF_NR))
 269     {
 270         sprintf(warn_buf, "Invalid nonbond function selector '%s' using %s",
 271                 nb_str, enbf_names[1]);
 272         warning_error(wi, warn_buf);
 273         *nb = 1;
 274     }
 275     *comb = -1;
 276     for (i = 1; (i < eCOMB_NR); i++)
 277     {
 278         if (gmx_strcasecmp(comb_str, ecomb_names[i]) == 0)
 279         {
 280             *comb = i;
 281         }
 282     }
 283     if (*comb == -1)
 284     {
 285         *comb = strtol(comb_str, NULL, 10);
 286     }
 287     if ((*comb < 1) || (*comb >= eCOMB_NR))
 288     {
 289         sprintf(warn_buf, "Invalid combination rule selector '%s' using %s",
 290                 comb_str, ecomb_names[1]);
 291         warning_error(wi, warn_buf);
 292         *comb = 1;
 293     }
 294 }
 295
 296 static char ** cpp_opts(const char *define, const char *include,
 297                         warninp_t wi)
 298 {
 299     int         n, len;
 300     int         ncppopts = 0;
 301     const char *cppadds[2];
 302     char      **cppopts   = NULL;
 303     const char *option[2] = { "-D", "-I" };
 304     const char *nopt[2]   = { "define", "include" };
 305     const char *ptr;
 306     const char *rptr;
 307     char       *buf;
 308     char        warn_buf[STRLEN];
 309
 310     cppadds[0] = define;
 311     cppadds[1] = include;
 312     for (n = 0; (n < 2); n++)
 313     {
 314         if (cppadds[n])
 315         {
 316             ptr = cppadds[n];
 317             while (*ptr != '\0')
 318             {
 319                 while ((*ptr != '\0') && isspace(*ptr))
 320                 {
 321                     ptr++;
 322                 }
 323                 rptr = ptr;
 324                 while ((*rptr != '\0') && !isspace(*rptr))
 325                 {
 326                     rptr++;
 327                 }
 328                 len = (rptr - ptr);
 329                 if (len > 2)
 330                 {
 331                     snew(buf, (len+1));
 332                     strncpy(buf, ptr, len);
 333                     if (strstr(ptr, option[n]) != ptr)
 334                     {
 335                         set_warning_line(wi, "mdp file", -1);
 336                         sprintf(warn_buf, "Malformed %s option %s", nopt[n], buf);
 337                         warning(wi, warn_buf);
 338                     }
 339                     else
 340                     {
 341                         srenew(cppopts, ++ncppopts);
 342                         cppopts[ncppopts-1] = gmx_strdup(buf);
 343                     }
 344                     sfree(buf);
 345                     ptr = rptr;
 346                 }
 347             }
 348         }
 349     }
 350     srenew(cppopts, ++ncppopts);
 351     cppopts[ncppopts-1] = NULL;
 352
 353     return cppopts;
 354 }
 355
 356
 357 int
 358 find_gb_bondlength(t_params *plist, int ai, int aj, real *length)
 359 {
 360     int i, j, a1, a2;
 361
 362     int found = 0;
 363     int status;
 364
 365     for (i = 0; i < F_NRE && !found; i++)
 366     {
 367         if (IS_CHEMBOND(i))
 368         {
 369             for (j = 0; j < plist[i].nr; j++)
 370             {
 371                 a1 = plist[i].param[j].a[0];
 372                 a2 = plist[i].param[j].a[1];
 373
 374                 if ( (a1 == ai && a2 == aj) || (a1 == aj && a2 == ai))
 375                 {
 376                     /* Equilibrium bond distance */
 377                     *length = plist[i].param[j].c[0];
 378                     found   = 1;
 379                 }
 380             }
 381         }
 382     }
 383     status = !found;
 384
 385     return status;
 386 }
 387
 388
 389 int
 390 find_gb_anglelength(t_params *plist, int ai, int ak, real *length)
 391 {
 392     int  i, j, a1, a2, a3;
 393     real r12, r23, a123;
 394     int  found = 0;
 395     int  status, status1, status2;
 396
 397     r12 = r23 = 0;
 398
 399     for (i = 0; i < F_NRE && !found; i++)
 400     {
 401         if (IS_ANGLE(i))
 402         {
 403             for (j = 0; j < plist[i].nr; j++)
 404             {
 405                 a1 = plist[i].param[j].a[0];
 406                 a2 = plist[i].param[j].a[1];
 407                 a3 = plist[i].param[j].a[2];
 408
 409                 /* We dont care what the middle atom is, but use it below */
 410                 if ( (a1 == ai && a3 == ak) || (a1 == ak && a3 == ai) )
 411                 {
 412                     /* Equilibrium bond distance */
 413                     a123 = plist[i].param[j].c[0];
 414                     /* Use middle atom to find reference distances r12 and r23 */
 415                     status1 = find_gb_bondlength(plist, a1, a2, &r12);
 416                     status2 = find_gb_bondlength(plist, a2, a3, &r23);
 417
 418                     if (status1 == 0 && status2 == 0)
 419                     {
 420                         /* cosine theorem to get r13 */
 421                         *length = sqrt(r12*r12+r23*r23-(2*r12*r23*cos(a123/RAD2DEG)));
 422                         found   = 1;
 423                     }
 424                 }
 425             }
 426         }
 427     }
 428     status = !found;
 429
 430     return status;
 431 }
 432
 433 int
 434 generate_gb_exclusion_interactions(t_molinfo *mi, gpp_atomtype_t atype, t_nextnb *nnb)
 435 {
 436     int          i, j, k, n, ai, aj, ti, tj;
 437     int          n12, n13, n14;
 438     int          ftype;
 439     t_param      param;
 440     t_params *   plist;
 441     t_atoms *    at;
 442     real         radiusi, radiusj;
 443     real         gb_radiusi, gb_radiusj;
 444     real         param_c2, param_c4;
 445     real         distance;
 446
 447     plist = mi->plist;
 448     at    = &mi->atoms;
 449
 450     for (n = 1; n <= nnb->nrex; n++)
 451     {
 452         switch (n)
 453         {
 454             case 1:
 455                 ftype    = F_GB12;
 456                 param_c2 = STILL_P2;
 457                 param_c4 = 0.8875;
 458                 break;
 459             case 2:
 460                 ftype    = F_GB13;
 461                 param_c2 = STILL_P3;
 462                 param_c4 = 0.3516;
 463                 break;
 464             default:
 465                 /* Put all higher-order exclusions into 1,4 list so we dont miss them */
 466                 ftype    = F_GB14;
 467                 param_c2 = STILL_P3;
 468                 param_c4 = 0.3516;
 469                 break;
 470         }
 471
 472         for (ai = 0; ai < nnb->nr; ai++)
 473         {
 474             ti         = at->atom[ai].type;
 475             radiusi    = get_atomtype_radius(ti, atype);
 476             gb_radiusi = get_atomtype_gb_radius(ti, atype);
 477
 478             for (j = 0; j < nnb->nrexcl[ai][n]; j++)
 479             {
 480                 aj = nnb->a[ai][n][j];
 481
 482                 /* Only add the interactions once */
 483                 if (aj > ai)
 484                 {
 485                     tj         = at->atom[aj].type;
 486                     radiusj    = get_atomtype_radius(tj, atype);
 487                     gb_radiusj = get_atomtype_gb_radius(tj, atype);
 488
 489                     /* There is an exclusion of type "ftype" between atoms ai and aj */
 490                     param.a[0] = ai;
 491                     param.a[1] = aj;
 492
 493                     /* Reference distance, not used for 1-4 interactions */
 494                     switch (ftype)
 495                     {
 496                         case F_GB12:
 497                             if (find_gb_bondlength(plist, ai, aj, &distance) != 0)
 498                             {
 499                                 gmx_fatal(FARGS, "Cannot find bond length for atoms %d-%d", ai, aj);
 500                             }
 501                             break;
 502                         case F_GB13:
 503                             if (find_gb_anglelength(plist, ai, aj, &distance) != 0)
 504                             {
 505                                 gmx_fatal(FARGS, "Cannot find length for atoms %d-%d involved in angle", ai, aj);
 506                             }
 507                             break;
 508                         default:
 509                             distance = -1;
 510                             break;
 511                     }
 512                     /* Assign GB parameters */
 513                     /* Sum of radii */
 514                     param.c[0] = radiusi+radiusj;
 515                     /* Reference distance distance */
 516                     param.c[1] = distance;
 517                     /* Still parameter */
 518                     param.c[2] = param_c2;
 519                     /* GB radius */
 520                     param.c[3] = gb_radiusi+gb_radiusj;
 521                     /* Parameter */
 522                     param.c[4] = param_c4;
 523
 524                     /* Add it to the parameter list */
 525                     add_param_to_list(&plist[ftype], &param);
 526                 }
 527             }
 528         }
 529     }
 530     return 0;
 531 }
 532
 533
 534
 535
 536 static char **read_topol(const char *infile, const char *outfile,
 537                          const char *define, const char *include,
 538                          t_symtab    *symtab,
 539                          gpp_atomtype_t atype,
 540                          int         *nrmols,
 541                          t_molinfo   **molinfo,
 542                          t_params    plist[],
 543                          int         *combination_rule,
 544                          double      *reppow,
 545                          t_gromppopts *opts,
 546                          real        *fudgeQQ,
 547                          int         *nmolblock,
 548                          gmx_molblock_t **molblock,
 549                          gmx_bool        bFEP,
 550                          gmx_bool        bGenborn,
 551                          gmx_bool        bZero,
 552                          warninp_t   wi)
 553 {
 554     FILE           *out;
 555     int             i, sl, nb_funct, comb;
 556     char           *pline = NULL, **title = NULL;
 557     char            line[STRLEN], errbuf[256], comb_str[256], nb_str[256];
 558     char            genpairs[32];
 559     char           *dirstr, *dummy2;
 560     int             nrcopies, nmol, nmolb = 0, nscan, ncombs, ncopy;
 561     double          fLJ, fQQ, fPOW;
 562     gmx_molblock_t *molb  = NULL;
 563     t_topology     *block = NULL;
 564     t_molinfo      *mi0   = NULL;
 565     DirStack       *DS;
 566     directive       d, newd;
 567     t_nbparam     **nbparam, **pair;
 568     t_block2       *block2;
 569     real            fudgeLJ = -1;    /* Multiplication factor to generate 1-4 from LJ */
 570     gmx_bool        bReadDefaults, bReadMolType, bGenPairs, bWarn_copy_A_B;
 571     double          qt = 0, qBt = 0; /* total charge */
 572     t_bond_atomtype batype;
 573     int             lastcg = -1;
 574     int             dcatt  = -1, nmol_couple;
 575     /* File handling variables */
 576     int             status, done;
 577     gmx_cpp_t       handle;
 578     char           *tmp_line = NULL;
 579     char            warn_buf[STRLEN];
 580     const char     *floating_point_arithmetic_tip =
 581         "Total charge should normally be an integer. See\n"
 582         "http://www.gromacs.org/Documentation/Floating_Point_Arithmetic\n"
 583         "for discussion on how close it should be to an integer.\n";
 584     /* We need to open the output file before opening the input file,
 585      * because cpp_open_file can change the current working directory.
 586      */
 587     if (outfile)
 588     {
 589         out = gmx_fio_fopen(outfile, "w");
 590     }
 591     else
 592     {
 593         out = NULL;
 594     }
 595
 596     /* open input file */
 597     status = cpp_open_file(infile, &handle, cpp_opts(define, include, wi));
 598     if (status != 0)
 599     {
 600         gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
 601     }
 602
 603     /* some local variables */
 604     DS_Init(&DS);         /* directive stack                     */
 605     nmol     = 0;         /* no molecules yet...                         */
 606     d        = d_invalid; /* first thing should be a directive   */
 607     nbparam  = NULL;      /* The temporary non-bonded matrix       */
 608     pair     = NULL;      /* The temporary pair interaction matrix */
 609     block2   = NULL;      /* the extra exclusions                        */
 610     nb_funct = F_LJ;
 611     *reppow  = 12.0;      /* Default value for repulsion power     */
 612
 613     comb     = 0;
 614
 615     /* Init the number of CMAP torsion angles  and grid spacing */
 616     plist[F_CMAP].grid_spacing = 0;
 617     plist[F_CMAP].nc           = 0;
 618
 619     bWarn_copy_A_B = bFEP;
 620
 621     batype = init_bond_atomtype();
 622     /* parse the actual file */
 623     bReadDefaults = FALSE;
 624     bGenPairs     = FALSE;
 625     bReadMolType  = FALSE;
 626     nmol_couple   = 0;
 627
 628     do
 629     {
 630         status = cpp_read_line(&handle, STRLEN, line);
 631         done   = (status == eCPP_EOF);
 632         if (!done)
 633         {
 634             if (status != eCPP_OK)
 635             {
 636                 gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
 637             }
 638             else if (out)
 639             {
 640                 fprintf(out, "%s\n", line);
 641             }
 642
 643             set_warning_line(wi, cpp_cur_file(&handle), cpp_cur_linenr(&handle));
 644
 645             pline = gmx_strdup(line);
 646
 647             /* Strip trailing '\' from pline, if it exists */
 648             sl = strlen(pline);
 649             if ((sl > 0) && (pline[sl-1] == CONTINUE))
 650             {
 651                 pline[sl-1] = ' ';
 652             }
 653
 654             /* build one long line from several fragments - necessary for CMAP */
 655             while (continuing(line))
 656             {
 657                 status = cpp_read_line(&handle, STRLEN, line);
 658                 set_warning_line(wi, cpp_cur_file(&handle), cpp_cur_linenr(&handle));
 659
 660                 /* Since we depend on the '\' being present to continue to read, we copy line
 661                  * to a tmp string, strip the '\' from that string, and cat it to pline
 662                  */
 663                 tmp_line = gmx_strdup(line);
 664
 665                 sl = strlen(tmp_line);
 666                 if ((sl > 0) && (tmp_line[sl-1] == CONTINUE))
 667                 {
 668                     tmp_line[sl-1] = ' ';
 669                 }
 670
 671                 done = (status == eCPP_EOF);
 672                 if (!done)
 673                 {
 674                     if (status != eCPP_OK)
 675                     {
 676                         gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
 677                     }
 678                     else if (out)
 679                     {
 680                         fprintf(out, "%s\n", line);
 681                     }
 682                 }
 683
 684                 srenew(pline, strlen(pline)+strlen(tmp_line)+1);
 685                 strcat(pline, tmp_line);
 686                 sfree(tmp_line);
 687             }
 688
 689             /* skip trailing and leading spaces and comment text */
 690             strip_comment (pline);
 691             trim (pline);
 692
 693             /* if there is something left... */
 694             if ((int)strlen(pline) > 0)
 695             {
 696                 if (pline[0] == OPENDIR)
 697                 {
 698                     /* A directive on this line: copy the directive
 699                      * without the brackets into dirstr, then
 700                      * skip spaces and tabs on either side of directive
 701                      */
 702                     dirstr = gmx_strdup((pline+1));
 703                     if ((dummy2 = strchr (dirstr, CLOSEDIR)) != NULL)
 704                     {
 705                         (*dummy2) = 0;
 706                     }
 707                     trim (dirstr);
 708
 709                     if ((newd = str2dir(dirstr)) == d_invalid)
 710                     {
 711                         sprintf(errbuf, "Invalid directive %s", dirstr);
 712                         warning_error(wi, errbuf);
 713                     }
 714                     else
 715                     {
 716                         /* Directive found */
 717                         if (debug)
 718                         {
 719                             fprintf(debug, "found directive '%s'\n", dir2str(newd));
 720                         }
 721                         if (DS_Check_Order (DS, newd))
 722                         {
 723                             DS_Push (&DS, newd);
 724                             d = newd;
 725                         }
 726                         else
 727                         {
 728                             /* we should print here which directives should have
 729                                been present, and which actually are */
 730                             gmx_fatal(FARGS, "%s\nInvalid order for directive %s",
 731                                       cpp_error(&handle, eCPP_SYNTAX), dir2str(newd));
 732                             /* d = d_invalid; */
 733                         }
 734                     }
 735                     sfree(dirstr);
 736                 }
 737                 else if (d != d_invalid)
 738                 {
 739                     /* Not a directive, just a plain string
 740                      * use a gigantic switch to decode,
 741                      * if there is a valid directive!
 742                      */
 743                     switch (d)
 744                     {
 745                         case d_defaults:
 746                             if (bReadDefaults)
 747                             {
 748                                 gmx_fatal(FARGS, "%s\nFound a second defaults directive.\n",
 749                                           cpp_error(&handle, eCPP_SYNTAX));
 750                             }
 751                             bReadDefaults = TRUE;
 752                             nscan         = sscanf(pline, "%s%s%s%lf%lf%lf",
 753                                                    nb_str, comb_str, genpairs, &fLJ, &fQQ, &fPOW);
 754                             if (nscan < 2)
 755                             {
 756                                 too_few(wi);
 757                             }
 758                             else
 759                             {
 760                                 bGenPairs = FALSE;
 761                                 fudgeLJ   = 1.0;
 762                                 *fudgeQQ  = 1.0;
 763
 764                                 get_nbparm(nb_str, comb_str, &nb_funct, &comb, wi);
 765                                 *combination_rule = comb;
 766                                 if (nscan >= 3)
 767                                 {
 768                                     bGenPairs = (gmx_strncasecmp(genpairs, "Y", 1) == 0);
 769                                     if (nb_funct != eNBF_LJ && bGenPairs)
 770                                     {
 771                                         gmx_fatal(FARGS, "Generating pair parameters is only supported with LJ non-bonded interactions");
 772                                     }
 773                                 }
 774                                 if (nscan >= 4)
 775                                 {
 776                                     fudgeLJ   = fLJ;
 777                                 }
 778                                 if (nscan >= 5)
 779                                 {
 780                                     *fudgeQQ  = fQQ;
 781                                 }
 782                                 if (nscan >= 6)
 783                                 {
 784                                     *reppow   = fPOW;
 785                                 }
 786                             }
 787                             nb_funct = ifunc_index(d_nonbond_params, nb_funct);
 788
 789                             break;
 790                         case d_atomtypes:
 791                             push_at(symtab, atype, batype, pline, nb_funct,
 792                                     &nbparam, bGenPairs ? &pair : NULL, wi);
 793                             break;
 794
 795                         case d_bondtypes:
 796                             push_bt(d, plist, 2, NULL, batype, pline, wi);
 797                             break;
 798                         case d_constrainttypes:
 799                             push_bt(d, plist, 2, NULL, batype, pline, wi);
 800                             break;
 801                         case d_pairtypes:
 802                             if (bGenPairs)
 803                             {
 804                                 push_nbt(d, pair, atype, pline, F_LJ14, wi);
 805                             }
 806                             else
 807                             {
 808                                 push_bt(d, plist, 2, atype, NULL, pline, wi);
 809                             }
 810                             break;
 811                         case d_angletypes:
 812                             push_bt(d, plist, 3, NULL, batype, pline, wi);
 813                             break;
 814                         case d_dihedraltypes:
 815                             /* Special routine that can read both 2 and 4 atom dihedral definitions. */
 816                             push_dihedraltype(d, plist, batype, pline, wi);
 817                             break;
 818
 819                         case d_nonbond_params:
 820                             push_nbt(d, nbparam, atype, pline, nb_funct, wi);
 821                             break;
 822                         /*
 823                            case d_blocktype:
 824                            nblock++;
 825                            srenew(block,nblock);
 826                            srenew(blockinfo,nblock);
 827                            blk0=&(block[nblock-1]);
 828                            bi0=&(blockinfo[nblock-1]);
 829                            init_top(blk0);
 830                            init_molinfo(bi0);
 831                            push_molt(symtab,bi0,pline);
 832                            break;
 833                          */
 834
 835                         case d_implicit_genborn_params:
 836                             push_gb_params(atype, pline, wi);
 837                             break;
 838
 839                         case d_implicit_surface_params:
 840                             gmx_fatal(FARGS, "Implicit surface directive not supported yet.");
 841                             break;
 842
 843                         case d_cmaptypes:
 844                             push_cmaptype(d, plist, 5, atype, batype, pline, wi);
 845                             break;
 846
 847                         case d_moleculetype:
 848                         {
 849                             if (!bReadMolType)
 850                             {
 851                                 int ntype;
 852                                 if (opts->couple_moltype != NULL &&
 853                                     (opts->couple_lam0 == ecouplamNONE ||
 854                                      opts->couple_lam0 == ecouplamQ ||
 855                                      opts->couple_lam1 == ecouplamNONE ||
 856                                      opts->couple_lam1 == ecouplamQ))
 857                                 {
 858                                     dcatt = add_atomtype_decoupled(symtab, atype,
 859                                                                    &nbparam, bGenPairs ? &pair : NULL);
 860                                 }
 861                                 ntype  = get_atomtype_ntypes(atype);
 862                                 ncombs = (ntype*(ntype+1))/2;
 863                                 generate_nbparams(comb, nb_funct, &(plist[nb_funct]), atype, wi);
 864                                 ncopy = copy_nbparams(nbparam, nb_funct, &(plist[nb_funct]),
 865                                                       ntype);
 866                                 fprintf(stderr, "Generated %d of the %d non-bonded parameter combinations\n", ncombs-ncopy, ncombs);
 867                                 free_nbparam(nbparam, ntype);
 868                                 if (bGenPairs)
 869                                 {
 870                                     gen_pairs(&(plist[nb_funct]), &(plist[F_LJ14]), fudgeLJ, comb);
 871                                     ncopy = copy_nbparams(pair, nb_funct, &(plist[F_LJ14]),
 872                                                           ntype);
 873                                     fprintf(stderr, "Generated %d of the %d 1-4 parameter combinations\n", ncombs-ncopy, ncombs);
 874                                     free_nbparam(pair, ntype);
 875                                 }
 876                                 /* Copy GBSA parameters to atomtype array? */
 877
 878                                 bReadMolType = TRUE;
 879                             }
 880
 881                             push_molt(symtab, &nmol, molinfo, pline, wi);
 882                             srenew(block2, nmol);
 883                             block2[nmol-1].nr = 0;
 884                             mi0               = &((*molinfo)[nmol-1]);
 885                             break;
 886                         }
 887                         case d_atoms:
 888                             push_atom(symtab, &(mi0->cgs), &(mi0->atoms), atype, pline, &lastcg, wi);
 889                             break;
 890
 891                         case d_pairs:
 892                             push_bond(d, plist, mi0->plist, &(mi0->atoms), atype, pline, FALSE,
 893                                       bGenPairs, *fudgeQQ, bZero, &bWarn_copy_A_B, wi);
 894                             break;
 895
 896                         case d_vsites2:
 897                         case d_vsites3:
 898                         case d_vsites4:
 899                         case d_bonds:
 900                         case d_angles:
 901                         case d_constraints:
 902                         case d_settles:
 903                         case d_position_restraints:
 904                         case d_angle_restraints:
 905                         case d_angle_restraints_z:
 906                         case d_distance_restraints:
 907                         case d_orientation_restraints:
 908                         case d_dihedral_restraints:
 909                         case d_dihedrals:
 910                         case d_polarization:
 911                         case d_water_polarization:
 912                         case d_thole_polarization:
 913                             push_bond(d, plist, mi0->plist, &(mi0->atoms), atype, pline, TRUE,
 914                                       bGenPairs, *fudgeQQ, bZero, &bWarn_copy_A_B, wi);
 915                             break;
 916                         case d_cmap:
 917                             push_cmap(d, plist, mi0->plist, &(mi0->atoms), atype, pline, wi);
 918                             break;
 919
 920                         case d_vsitesn:
 921                             push_vsitesn(d, mi0->plist, &(mi0->atoms), pline, wi);
 922                             break;
 923                         case d_exclusions:
 924                             assert(block2);
 925                             if (!block2[nmol-1].nr)
 926                             {
 927                                 init_block2(&(block2[nmol-1]), mi0->atoms.nr);
 928                             }
 929                             push_excl(pline, &(block2[nmol-1]));
 930                             break;
 931                         case d_system:
 932                             trim(pline);
 933                             title = put_symtab(symtab, pline);
 934                             break;
 935                         case d_molecules:
 936                         {
 937                             int      whichmol;
 938                             gmx_bool bCouple;
 939
 940                             push_mol(nmol, *molinfo, pline, &whichmol, &nrcopies, wi);
 941                             mi0 = &((*molinfo)[whichmol]);
 942                             srenew(molb, nmolb+1);
 943                             molb[nmolb].type = whichmol;
 944                             molb[nmolb].nmol = nrcopies;
 945                             nmolb++;
 946
 947                             bCouple = (opts->couple_moltype != NULL &&
 948                                        (gmx_strcasecmp("system", opts->couple_moltype) == 0 ||
 949                                         gmx_strcasecmp(*(mi0->name), opts->couple_moltype) == 0));
 950                             if (bCouple)
 951                             {
 952                                 nmol_couple += nrcopies;
 953                             }
 954
 955                             if (mi0->atoms.nr == 0)
 956                             {
 957                                 gmx_fatal(FARGS, "Molecule type '%s' contains no atoms",
 958                                           *mi0->name);
 959                             }
 960                             fprintf(stderr,
 961                                     "Excluding %d bonded neighbours molecule type '%s'\n",
 962                                     mi0->nrexcl, *mi0->name);
 963                             sum_q(&mi0->atoms, nrcopies, &qt, &qBt);
 964                             if (!mi0->bProcessed)
 965                             {
 966                                 t_nextnb nnb;
 967                                 generate_excl(mi0->nrexcl,
 968                                               mi0->atoms.nr,
 969                                               mi0->plist,
 970                                               &nnb,
 971                                               &(mi0->excls));
 972                                 merge_excl(&(mi0->excls), &(block2[whichmol]));
 973                                 done_block2(&(block2[whichmol]));
 974                                 make_shake(mi0->plist, &mi0->atoms, opts->nshake);
 975
 976
 977
 978                                 /* nnb contains information about first,2nd,3rd bonded neighbors.
 979                                  * Use this to generate GB 1-2,1-3,1-4 interactions when necessary.
 980                                  */
 981                                 if (bGenborn == TRUE)
 982                                 {
 983                                     generate_gb_exclusion_interactions(mi0, atype, &nnb);
 984                                 }
 985
 986                                 done_nnb(&nnb);
 987
 988                                 if (bCouple)
 989                                 {
 990                                     convert_moltype_couple(mi0, dcatt, *fudgeQQ,
 991                                                            opts->couple_lam0, opts->couple_lam1,
 992                                                            opts->bCoupleIntra,
 993                                                            nb_funct, &(plist[nb_funct]));
 994                                 }
 995                                 stupid_fill_block(&mi0->mols, mi0->atoms.nr, TRUE);
 996                                 mi0->bProcessed = TRUE;
 997                             }
 998                             break;
 999                         }
1000                         default:
1001                             fprintf (stderr, "case: %d\n", d);
1002                             gmx_incons("unknown directive");
1003                     }
1004                 }
1005             }
1006             sfree(pline);
1007             pline = NULL;
1008         }
1009     }
1010     while (!done);
1011     status = cpp_close_file(&handle);
1012     if (status != eCPP_OK)
1013     {
1014         gmx_fatal(FARGS, cpp_error(&handle, status));
1015     }
1016     cpp_done();
1017     if (out)
1018     {
1019         gmx_fio_fclose(out);
1020     }
1021
1022     if (opts->couple_moltype)
1023     {
1024         if (nmol_couple == 0)
1025         {
1026             gmx_fatal(FARGS, "Did not find any molecules of type '%s' for coupling",
1027                       opts->couple_moltype);
1028         }
1029         fprintf(stderr, "Coupling %d copies of molecule type '%s'\n",
1030                 nmol_couple, opts->couple_moltype);
1031     }
1032
1033     /* this is not very clean, but fixes core dump on empty system name */
1034     if (!title)
1035     {
1036         title = put_symtab(symtab, "");
1037     }
1038     if (fabs(qt) > 1e-4)
1039     {
1040         sprintf(warn_buf, "System has non-zero total charge: %.6f\n%s\n", qt, floating_point_arithmetic_tip);
1041         warning_note(wi, warn_buf);
1042     }
1043     if (fabs(qBt) > 1e-4 && !gmx_within_tol(qBt, qt, 1e-6))
1044     {
1045         sprintf(warn_buf, "State B has non-zero total charge: %.6f\n%s\n", qBt, floating_point_arithmetic_tip);
1046         warning_note(wi, warn_buf);
1047     }
1048     DS_Done (&DS);
1049     for (i = 0; i < nmol; i++)
1050     {
1051         done_block2(&(block2[i]));
1052     }
1053     free(block2);
1054
1055     done_bond_atomtype(&batype);
1056
1057     *nrmols = nmol;
1058
1059     *nmolblock = nmolb;
1060     *molblock  = molb;
1061
1062     return title;
1063 }
1064
1065 char **do_top(gmx_bool          bVerbose,
1066               const char       *topfile,
1067               const char       *topppfile,
1068               t_gromppopts     *opts,
1069               gmx_bool          bZero,
1070               t_symtab         *symtab,
1071               t_params          plist[],
1072               int              *combination_rule,
1073               double           *repulsion_power,
1074               real             *fudgeQQ,
1075               gpp_atomtype_t    atype,
1076               int              *nrmols,
1077               t_molinfo       **molinfo,
1078               t_inputrec       *ir,
1079               int              *nmolblock,
1080               gmx_molblock_t  **molblock,
1081               gmx_bool          bGenborn,
1082               warninp_t         wi)
1083 {
1084     /* Tmpfile might contain a long path */
1085     const char *tmpfile;
1086     char      **title;
1087
1088     if (topppfile)
1089     {
1090         tmpfile = topppfile;
1091     }
1092     else
1093     {
1094         tmpfile = NULL;
1095     }
1096
1097     if (bVerbose)
1098     {
1099         printf("processing topology...\n");
1100     }
1101     title = read_topol(topfile, tmpfile, opts->define, opts->include,
1102                        symtab, atype, nrmols, molinfo,
1103                        plist, combination_rule, repulsion_power,
1104                        opts, fudgeQQ, nmolblock, molblock,
1105                        ir->efep != efepNO, bGenborn, bZero, wi);
1106     if ((*combination_rule != eCOMB_GEOMETRIC) &&
1107         (ir->vdwtype == evdwUSER))
1108     {
1109         warning(wi, "Using sigma/epsilon based combination rules with"
1110                 " user supplied potential function may produce unwanted"
1111                 " results");
1112     }
1113
1114     return title;
1115 }
1116
1117
1118 static void generate_qmexcl_moltype(gmx_moltype_t *molt, unsigned char *grpnr,
1119                                     t_inputrec *ir)
1120 {
1121     /* This routine expects molt->ilist to be of size F_NRE and ordered. */
1122
1123     /* generates the exclusions between the individual QM atoms, as
1124      * these interactions should be handled by the QM subroutines and
1125      * not by the gromacs routines
1126      */
1127     int
1128         i, j, l, k = 0, jmax, qm_max = 0, qm_nr = 0, nratoms = 0, link_nr = 0, link_max = 0;
1129     atom_id
1130        *qm_arr = NULL, *link_arr = NULL, a1, a2, a3, a4, ftype = 0;
1131     t_blocka
1132         qmexcl;
1133     t_block2
1134         qmexcl2;
1135     gmx_bool
1136        *bQMMM, *blink, bexcl;
1137
1138     /* First we search and select the QM atoms in an qm_arr array that
1139      * we use to create the exclusions.
1140      *
1141      * we take the possibility into account that a user has defined more
1142      * than one QM group:
1143      *
1144      * for that we also need to do this an ugly work-about just in case
1145      * the QM group contains the entire system...
1146      */
1147     jmax = ir->opts.ngQM;
1148
1149     /* we first search for all the QM atoms and put them in an array
1150      */
1151     for (j = 0; j < jmax; j++)
1152     {
1153         for (i = 0; i < molt->atoms.nr; i++)
1154         {
1155             if (qm_nr >= qm_max)
1156             {
1157                 qm_max += 100;
1158                 srenew(qm_arr, qm_max);
1159             }
1160             if ((grpnr ? grpnr[i] : 0) == j)
1161             {
1162                 qm_arr[qm_nr++] = i;
1163             }
1164         }
1165     }
1166     /* bQMMM[..] is an array containin TRUE/FALSE for atoms that are
1167      * QM/not QM. We first set all elements to false. Afterwards we use
1168      * the qm_arr to change the elements corresponding to the QM atoms
1169      * to TRUE.
1170      */
1171     snew(bQMMM, molt->atoms.nr);
1172     for (i = 0; i < molt->atoms.nr; i++)
1173     {
1174         bQMMM[i] = FALSE;
1175     }
1176     for (i = 0; i < qm_nr; i++)
1177     {
1178         bQMMM[qm_arr[i]] = TRUE;
1179     }
1180
1181     /* We remove all bonded interactions (i.e. bonds,
1182      * angles, dihedrals, 1-4's), involving the QM atoms. The way they
1183      * are removed is as follows: if the interaction invloves 2 atoms,
1184      * it is removed if both atoms are QMatoms. If it involves 3 atoms,
1185      * it is removed if at least two of the atoms are QM atoms, if the
1186      * interaction involves 4 atoms, it is removed if there are at least
1187      * 2 QM atoms.  Since this routine is called once before any forces
1188      * are computed, the top->idef.il[N].iatom[] array (see idef.h) can
1189      * be rewritten at this poitn without any problem. 25-9-2002 */
1190
1191     /* first check weter we already have CONNBONDS: */
1192     if (molt->ilist[F_CONNBONDS].nr != 0)
1193     {
1194         fprintf(stderr, "nr. of CONNBONDS present already: %d\n",
1195                 molt->ilist[F_CONNBONDS].nr/3);
1196         ftype = molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[0];
1197         k     = molt->ilist[F_CONNBONDS].nr;
1198     }
1199     /* now we delete all bonded interactions, except the ones describing
1200      * a chemical bond. These are converted to CONNBONDS
1201      */
1202     for (i = 0; i < F_LJ; i++)
1203     {
1204         if (i == F_CONNBONDS)
1205         {
1206             continue;
1207         }
1208         nratoms = interaction_function[i].nratoms;
1209         j       = 0;
1210         while (j < molt->ilist[i].nr)
1211         {
1212             bexcl = FALSE;
1213             switch (nratoms)
1214             {
1215                 case 2:
1216                     a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1217                     a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1218                     bexcl = (bQMMM[a1] && bQMMM[a2]);
1219                     /* a bonded beteen two QM atoms will be copied to the
1220                      * CONNBONDS list, for reasons mentioned above
1221                      */
1222                     if (bexcl && i < F_ANGLES)
1223                     {
1224                         srenew(molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms, k+3);
1225                         molt->ilist[F_CONNBONDS].nr         += 3;
1226                         molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[k++] = ftype;
1227                         molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[k++] = a1;
1228                         molt->ilist[F_CONNBONDS].iatoms[k++] = a2;
1229                     }
1230                     break;
1231                 case 3:
1232                     a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1233                     a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1234                     a3    = molt->ilist[i].iatoms[j+3];
1235                     bexcl = ((bQMMM[a1] && bQMMM[a2]) ||
1236                              (bQMMM[a1] && bQMMM[a3]) ||
1237                              (bQMMM[a2] && bQMMM[a3]));
1238                     break;
1239                 case 4:
1240                     a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1241                     a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1242                     a3    = molt->ilist[i].iatoms[j+3];
1243                     a4    = molt->ilist[i].iatoms[j+4];
1244                     bexcl = ((bQMMM[a1] && bQMMM[a2] && bQMMM[a3]) ||
1245                              (bQMMM[a1] && bQMMM[a2] && bQMMM[a4]) ||
1246                              (bQMMM[a1] && bQMMM[a3] && bQMMM[a4]) ||
1247                              (bQMMM[a2] && bQMMM[a3] && bQMMM[a4]));
1248                     break;
1249                 default:
1250                     gmx_fatal(FARGS, "no such bonded interactions with %d atoms\n", nratoms);
1251             }
1252             if (bexcl)
1253             {
1254                 /* since the interaction involves QM atoms, these should be
1255                  * removed from the MM ilist
1256                  */
1257                 molt->ilist[i].nr -= (nratoms+1);
1258                 for (l = j; l < molt->ilist[i].nr; l++)
1259                 {
1260                     molt->ilist[i].iatoms[l] = molt->ilist[i].iatoms[l+(nratoms+1)];
1261                 }
1262             }
1263             else
1264             {
1265                 j += nratoms+1; /* the +1 is for the functype */
1266             }
1267         }
1268     }
1269     /* Now, we search for atoms bonded to a QM atom because we also want
1270      * to exclude their nonbonded interactions with the QM atoms. The
1271      * reason for this is that this interaction is accounted for in the
1272      * linkatoms interaction with the QMatoms and would be counted
1273      * twice.  */
1274
1275     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
1276     {
1277         if (IS_CHEMBOND(i))
1278         {
1279             j = 0;
1280             while (j < molt->ilist[i].nr)
1281             {
1282                 a1 = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1283                 a2 = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1284                 if ((bQMMM[a1] && !bQMMM[a2]) || (!bQMMM[a1] && bQMMM[a2]))
1285                 {
1286                     if (link_nr >= link_max)
1287                     {
1288                         link_max += 10;
1289                         srenew(link_arr, link_max);
1290                     }
1291                     if (bQMMM[a1])
1292                     {
1293                         link_arr[link_nr++] = a2;
1294                     }
1295                     else
1296                     {
1297                         link_arr[link_nr++] = a1;
1298                     }
1299                 }
1300                 j += 3;
1301             }
1302         }
1303     }
1304     snew(blink, molt->atoms.nr);
1305     for (i = 0; i < molt->atoms.nr; i++)
1306     {
1307         blink[i] = FALSE;
1308     }
1309     for (i = 0; i < link_nr; i++)
1310     {
1311         blink[link_arr[i]] = TRUE;
1312     }
1313     /* creating the exclusion block for the QM atoms. Each QM atom has
1314      * as excluded elements all the other QMatoms (and itself).
1315      */
1316     qmexcl.nr  = molt->atoms.nr;
1317     qmexcl.nra = qm_nr*(qm_nr+link_nr)+link_nr*qm_nr;
1318     snew(qmexcl.index, qmexcl.nr+1);
1319     snew(qmexcl.a, qmexcl.nra);
1320     j = 0;
1321     for (i = 0; i < qmexcl.nr; i++)
1322     {
1323         qmexcl.index[i] = j;
1324         if (bQMMM[i])
1325         {
1326             for (k = 0; k < qm_nr; k++)
1327             {
1328                 qmexcl.a[k+j] = qm_arr[k];
1329             }
1330             for (k = 0; k < link_nr; k++)
1331             {
1332                 qmexcl.a[qm_nr+k+j] = link_arr[k];
1333             }
1334             j += (qm_nr+link_nr);
1335         }
1336         if (blink[i])
1337         {
1338             for (k = 0; k < qm_nr; k++)
1339             {
1340                 qmexcl.a[k+j] = qm_arr[k];
1341             }
1342             j += qm_nr;
1343         }
1344     }
1345     qmexcl.index[qmexcl.nr] = j;
1346
1347     /* and merging with the exclusions already present in sys.
1348      */
1349
1350     init_block2(&qmexcl2, molt->atoms.nr);
1351     b_to_b2(&qmexcl, &qmexcl2);
1352     merge_excl(&(molt->excls), &qmexcl2);
1353     done_block2(&qmexcl2);
1354
1355     /* Finally, we also need to get rid of the pair interactions of the
1356      * classical atom bonded to the boundary QM atoms with the QMatoms,
1357      * as this interaction is already accounted for by the QM, so also
1358      * here we run the risk of double counting! We proceed in a similar
1359      * way as we did above for the other bonded interactions: */
1360     for (i = F_LJ14; i < F_COUL14; i++)
1361     {
1362         nratoms = interaction_function[i].nratoms;
1363         j       = 0;
1364         while (j < molt->ilist[i].nr)
1365         {
1366             a1    = molt->ilist[i].iatoms[j+1];
1367             a2    = molt->ilist[i].iatoms[j+2];
1368             bexcl = ((bQMMM[a1] && bQMMM[a2]) ||
1369                      (blink[a1] && bQMMM[a2]) ||
1370                      (bQMMM[a1] && blink[a2]));
1371             if (bexcl)
1372             {
1373                 /* since the interaction involves QM atoms, these should be
1374                  * removed from the MM ilist
1375                  */
1376                 molt->ilist[i].nr -= (nratoms+1);
1377                 for (k = j; k < molt->ilist[i].nr; k++)
1378                 {
1379                     molt->ilist[i].iatoms[k] = molt->ilist[i].iatoms[k+(nratoms+1)];
1380                 }
1381             }
1382             else
1383             {
1384                 j += nratoms+1; /* the +1 is for the functype */
1385             }
1386         }
1387     }
1388
1389     free(qm_arr);
1390     free(bQMMM);
1391     free(link_arr);
1392     free(blink);
1393 } /* generate_qmexcl */
1394
1395 void generate_qmexcl(gmx_mtop_t *sys, t_inputrec *ir, warninp_t    wi)
1396 {
1397     /* This routine expects molt->molt[m].ilist to be of size F_NRE and ordered.
1398      */
1399
1400     unsigned char  *grpnr;
1401     int             mb, mol, nat_mol, i, nr_mol_with_qm_atoms = 0;
1402     gmx_molblock_t *molb;
1403     gmx_bool        bQMMM;
1404
1405     grpnr = sys->groups.grpnr[egcQMMM];
1406
1407     for (mb = 0; mb < sys->nmolblock; mb++)
1408     {
1409         molb    = &sys->molblock[mb];
1410         nat_mol = sys->moltype[molb->type].atoms.nr;
1411         for (mol = 0; mol < molb->nmol; mol++)
1412         {
1413             bQMMM = FALSE;
1414             for (i = 0; i < nat_mol; i++)
1415             {
1416                 if ((grpnr ? grpnr[i] : 0) < ir->opts.ngQM)
1417                 {
1418                     bQMMM = TRUE;
1419                 }
1420             }
1421             if (bQMMM)
1422             {
1423                 nr_mol_with_qm_atoms++;
1424                 if (molb->nmol > 1)
1425                 {
1426                     /* We need to split this molblock */
1427                     if (mol > 0)
1428                     {
1429                         /* Split the molblock at this molecule */
1430                         sys->nmolblock++;
1431                         srenew(sys->molblock, sys->nmolblock);
1432                         for (i = sys->nmolblock-2; i >= mb; i--)
1433                         {
1434                             sys->molblock[i+1] = sys->molblock[i];
1435                         }
1436                         sys->molblock[mb  ].nmol  = mol;
1437                         sys->molblock[mb+1].nmol -= mol;
1438                         mb++;
1439                         molb = &sys->molblock[mb];
1440                     }
1441                     if (molb->nmol > 1)
1442                     {
1443                         /* Split the molblock after this molecule */
1444                         sys->nmolblock++;
1445                         srenew(sys->molblock, sys->nmolblock);
1446                         molb = &sys->molblock[mb];
1447                         for (i = sys->nmolblock-2; i >= mb; i--)
1448                         {
1449                             sys->molblock[i+1] = sys->molblock[i];
1450                         }
1451                         sys->molblock[mb  ].nmol  = 1;
1452                         sys->molblock[mb+1].nmol -= 1;
1453                     }
1454
1455                     /* Add a moltype for the QMMM molecule */
1456                     sys->nmoltype++;
1457                     srenew(sys->moltype, sys->nmoltype);
1458                     /* Copy the moltype struct */
1459                     sys->moltype[sys->nmoltype-1] = sys->moltype[molb->type];
1460                     /* Copy the exclusions to a new array, since this is the only
1461                      * thing that needs to be modified for QMMM.
1462                      */
1463                     copy_blocka(&sys->moltype[molb->type     ].excls,
1464                                 &sys->moltype[sys->nmoltype-1].excls);
1465                     /* Set the molecule type for the QMMM molblock */
1466                     molb->type = sys->nmoltype - 1;
1467                 }
1468                 generate_qmexcl_moltype(&sys->moltype[molb->type], grpnr, ir);
1469             }
1470             if (grpnr)
1471             {
1472                 grpnr += nat_mol;
1473             }
1474         }
1475     }
1476     if (nr_mol_with_qm_atoms > 1)
1477     {
1478         /* generate a warning is there are QM atoms in different
1479          * topologies. In this case it is not possible at this stage to
1480          * mutualy exclude the non-bonded interactions via the
1481          * exclusions (AFAIK). Instead, the user is advised to use the
1482          * energy group exclusions in the mdp file
1483          */
1484         warning_note(wi,
1485                      "\nThe QM subsystem is divided over multiple topologies. "
1486                      "The mutual non-bonded interactions cannot be excluded. "
1487                      "There are two ways to achieve this:\n\n"
1488                      "1) merge the topologies, such that the atoms of the QM "
1489                      "subsystem are all present in one single topology file. "
1490                      "In this case this warning will dissappear\n\n"
1491                      "2) exclude the non-bonded interactions explicitly via the "
1492                      "energygrp-excl option in the mdp file. if this is the case "
1493                      "this warning may be ignored"
1494                      "\n\n");
1495     }
1496 }