Update GridTools::laplace_transform().

Incomprehensively, the function looped over all faces of a cell, and then
all vertices of the face. This visited each vertex exactly 'dim' times.
This can be done easier.

While there, also fix a number of issues where we confuse 'unsigned int'
with 'types::global_dof_index'. This doesn't matter here because the
function only works in sequential settings anyway, but we should be
consistent.

Finally, instead of setting vertex locations from each adjacent cell, only
do it once by keeping track when we touch the vertex the first time.

Merge pull request #3643 from tjhei/doc_nonzero_flux

clarify doc for compute_nonzero_normal_flux_constraints

clarify doc for compute_nonzero_normal_flux_constraints

Merge pull request #3641 from bangerth/revise-3639

Find a better way to be dimension independent.

Merge pull request #3622 from kalj/static-asserts

Add more static asserts for sensible template parameters

Add more static asserts for sensible template parameters

Find a better way to be dimension independent.

This patch revises commit 9386b1e30c in #3639. There, I tried to avoid instantiating types
that have a template signature of the kind <3,spacedim> if spacedim is less than three,
since that leads to invalid types. I did so by using <3,max(3,spacedim)>, which works
because we can only get to these places if dim==3, and consequently spacedim>=3, but the
compiler may not always recognize that if spacedim<3, then we must be in dead code.

This patch goes the other way around, which I find conceptually clearer: in code where we
have
    if (dim == 3)
      {
        typename Triangulation<3,spacedim>::cell_iterator cell = ...;
we clearly only got into the 'if' block because dim==3. Consequently, we might as well
have written
    if (dim == 3)
      {
        typename Triangulation<dim,spacedim>::cell_iterator cell = ...;
to the same effect. On the plus side, however, whenever dim<3 (i.e. in cases where
this is dead code anyway), we still do not instantiate invalid types.

This patch therefore undoes the changes made in #3639 and replaces them with the second
option above. There are a number of places where we then have to replace calls to
    GeometryInfo<3>::...
by
    GeometryInfo<dim>::...
as well as one place where we have to do a cast from
    RefinementCase<3>
to
    RefinementCase<dim>
or the other way around; the latter is the identity cast if we do get into this block.

Merge pull request #3639 from bangerth/do-not-instantiate-invalid-classes

Do not instantiate invalid classes.

Merge pull request #3637 from bangerth/fix-manifold-instantiations

Fix manifold instantiations

Merge pull request #3640 from masterleinad/fix_test_project_parallel

Fix the project_parallel_q_* tests

Fix the project_parallel_q_* tests

Do not instantiate invalid classes.

We have numerous places where we do something of the sort

  template <int dim, int spacedim>
  void foo (const Triangulation<dim,spacedim> &triangulation) {
    if (dim == 3)
      {
        typename Triangulation<3,spacedim>::cell_iterator cell = triangulation.begin();
        ...

Since we only get into this piece of code if dim==3, there is nothing wrong with
this: if dim==3, then spacedim>=3. On the other hand, the compiler will still
instantiate Triangulation<3,spacedim> even if dim==spacedim==1.

This patch works around this by replacing the type by
  Triangulation<3,max(3,spacedim)>
which for all of the cases in question leads to the exact same type, but
avoids instantiating invalid types.

Add a couple more static assertions.

remove invalid instantiations

Change the type of ChartManifold::sub_manifold.

Add necessary instantiations.

Merge pull request #3630 from spco/new_lapack_trilinos_info

Add note to enable linking against LAPACK 3.6.0 and later.

Merge pull request #3635 from masterleinad/improve_has_vmult_add

Improve has_vmult_add check

Improve has_vmult_add check

Merge pull request #3631 from bangerth/cleanups-3

Clean up some p4est-related code.

Add note to enable linking against LAPACK 3.6.0 and later.

Merge pull request #3632 from bangerth/doc-update-79

Augment discussion on scalability.

Augment discussion on scalability.

Clean up some p4est-related code.

Specifically, commit daf3146 (via #3625) introduced a dimension dependent dispatch
mechanism that allowed writing some code in a more generic way. The idea was right,
but the approach duplicated the dispatching because we already have a dispatching
mechanism via the internal::p4est::functions classes.

This patch simply merges the two approaches. It also allows to move some
code out of distributed/tria.cc into distributed/p4est_wrappers.cc, at the
cost of some code churn. The patch does not actually change any kind of
functionality -- it just moves things.

Merge pull request #3602 from bangerth/move-function

Move template function DoFHandler::n_boundary_dofs().

Merge pull request #3629 from spco/fix_readme

Fix typo in documentation.

Fix typo in documentation.

Merge pull request #3628 from kalj/correct-manifold-instantiations

Make instantiations fulfill chartdim<=spacedim

Merge pull request #3626 from kalj/templatize-hardcoded-case

Templatize the hardcoded case of compute_shape_function_values

Merge pull request #3625 from kalj/wrap-p4est-iterate

Wrap p[48]est_iterate in a template struct

make instantiations fulfill chartdim<=spacedim

change a runtime branch into a compile time one by templatization

this avoids the special hardcoded case for when dim==spacedim to be instantiated also for
 other combinations of dim and spacedim.

wrap p[48]est_iterate in a template struct to avoid invalid instantiations

Merge pull request #3262 from masterleinad/project_parallel

VectorTools::project for p::d::Triangulations

Merge pull request #3616 from kalj/refactor-mg-setup

Extract setup code from MGTransferMatrixFree

Merge pull request #3623 from bavier/petsc-conf

Add petsc conf hint for petsc>=3.7

Add petsc conf hint for petsc>=3.7

extract vectorized data structure from common code

Merge pull request #3621 from kalj/static-assert-dof-handler

Use static assert to check for correct template parameters at compile time

fix incorrect calculation of n_child_dofs_1d

Extract some common MG transfer setup code

ensure that correct template parameters have been used

Merge pull request #3484 from bangerth/initialize-members

Initialize a bunch of member variables.

Merge pull request #3605 from davydden/feature/mg_interface_matrix

add MGInterfaceOperator and use it in a few tests

Merge pull request #3594 from kalj/export-fill-copy-indices

Make multigrid function `fill_copy_indices` available internally

add guard to only compile with sensible <dim,spacedim> combinations

Merge pull request #3619 from drwells/use-PetscErrorCode

Use PetscErrorCode instead of int.

Merge pull request #3590 from bangerth/fix-geometry-update-without-data

Do compute the locations of vertices of patches also if no data is attached.

Use PetscErrorCode instead of int.

PETSc typedefs PetscErrorCode to be int (so these are equivalent) but this makes
things a bit clearer.

Use LinearAlgebra::distributed::Vector instead of Trilinos vectors in tests

moving implementations to a .cc file, with explicit instantiations

adding missing include files

Merge pull request #3618 from masterleinad/fix_changes_h

Fixup changes.h

Fixup changes.h

Merge pull request #3576 from drwells/improve-petsc-checks

Improve the output of PETSc exceptions.

Rename internal helper functions

re-break lines

export internal function fill_copy_indices for usage in other transfer classes

Merge pull request #3615 from bangerth/more-cleanups

More cleanups of GridIn::read_vtk().

More cleanups of GridIn::read_vtk().

Specifically, get rid of a pointless array. Make the assumption
that underlies it explicit by adding assertions.

Remove project_generic from public view

Make fe_values_view_30 pass

VectorTools::project uses a matrix-free implemementation if supported and can deal with parallel Triangulations in this case

Merge pull request #3610 from masterleinad/template_create_rhs

VectorType in VectorTools::create_*_hand_side

Merge pull request #3601 from bangerth/cleanups

More GridIn::write_vtk() cleanups.

Consistently check PETSc/SLEPc error codes.

Consistently format PETSc/SLEPc error codes.

Improve the output of PETSc exceptions.

Merge pull request #3611 from masterleinad/test_massoperator

Add another test for MatrixFreeOperators::MassOperator

Merge pull request #3600 from bangerth/add-instantiations

Add a few instantiations.

Merge pull request #3609 from masterleinad/fix_permissions

Fix file permissions in FETools

Add another test for MatrixFreeOperators::MassOperator that fails for insufficient Quadrature

Allow a template VectorType in VectorTools::create_right_hand_side and VectorTools::create_boundary_right_hand_side

Fix file permissions in FETools

Merge pull request #3608 from masterleinad/remove_logname

Remove logname variable in tests

Remove logname variable

Repeat the previous patch for the hp::DoFHandler.

Move template function DoFHandler::n_boundary_dofs().

This function is currently in a .cc file, and the .inst.in file actually tries to
instantiate it for all template arguments. Nonetheless, as #3599 shows, it is not
instantiated appropriately.

Rather than try to understand the exact cause, the easier solution is to just
move the function to the .h file. It turns out to have a lot of code duplicated
from the other function of same name, so shrink it down to the minimum and
simply defer to the non-templated member function.

Merge pull request #3603 from bangerth/fix-type-error

Fix a type error.

add MGInterfaceOperator and use it in a few tests

Fix a type error.

More GridIn::write_vtk() cleanups.

Add a few instantiations.

Merge pull request #3598 from bangerth/fix-compilation

Fix compilation.

Fix compilation.

Merge pull request #3592 from tamiko/fix_constraint_matrix

LAC: also allow ConstraintMatrix::distribute for std::complex

Merge pull request #3517 from drwells/improve-mpi-checks

Improve mpi checks

Merge pull request #3595 from bangerth/cleanups

Clean up GridIn::read_vtk() in several ways.

Clean up GridIn::read_vtk() in several ways.

Rename some variables. Also note that we always had
  vertex_indices[i] = i
  quad_indices[i] = i
  line_indices[i] = i
and so can get rid of these maps. They are a left-over from apparently copy-pasting
the initial version of this function from the UNV reader where this did not
have to be the case.

The function has many other problems, but I'm an incrementalist and I choose progress
over waiting for the perfect to happen :-).

add a test

LAC: also allow ConstraintMatrix::distribute for std::complex

Fix a typetrait check in ConstraintMatrix::distribute such that said class
and method can be used with complex valued vector types.

Merge pull request #3591 from bangerth/fix-off-by-one-error

Fix an off-by-one error in GridIn::read_vtk().

Merge pull request #3593 from masterleinad/fix_mapping_test

Fix mapping_q_manifold_01

Merge pull request #3587 from bangerth/add-copy-operator

Fix Trilinos SparsityPattern iterators.

Fix mapping_q_manifold_01

Add a testcase.

Add a changelog entry.

Fix an off-by-one error in GridIn::read_vtk.

Add a changelog entry.

Add tests.