Merge branch 'master' into dofhandler-cleanup-3

Merge pull request #4536 from bangerth/dofhandler-cleanup-7

Use a cheaper call.

Deprecate (hp::)DoFHandler::invalid_dof_index.

Also replace all uses by numbers::invalid_dof_index. I can't see a reason to
have both of these numbers, in particular because the only logical choice is
to have them have the same value.

Use a cheaper call.

The functions in question take an IndexSet argument that can either mean
something, or if it is empty, is ignored. In the places where an empty
IndexSet is passed, it actually has size zero, not just zero elements,
but in the existing code, we test whether 'indices.n_elements()==0'.
It turns out that 'n_elements()' is a pretty expensive function to call.
What we really wanted, of course, was 'indices.size()==0', and this
patch makes that change.

I ran all multigrid tests (the functions in question are multigrid
related), and they all succeed.

Merge pull request #4532 from bangerth/dofhandler-cleanup-6

Check whether a function call makes sense at the place where the function is called

Rename a variable for greater clarity.

Avoid a global communication by using a function that's already there.

Merge pull request #4533 from bangerth/dofhandler-cleanup-4

Remove hp::DoFHandler::MGVertexDoFs.

Merge pull request #4528 from bangerth/dofhandler-cleanup-2

Simplify the logic of CellDataTransferBuffer::(un)pack_data().

Merge pull request #4535 from drwells/compile-transfinite-1d

Compile TransfiniteInterpolationManifold<1> in the library.

Compile TransfiniteInterpolationManifold<1> in the library.

In addition, disable usage of the class by throwing an exception.

This class is not as useful in 1D as it is in higher spatial dimensions, but
compiling it in the library improves generic programming (i.e., one can write a
solver that runs in 1D and 2D and on a 2D execution path can use
TransfiniteInterpolationManifold).

Check whether a function call makes sense at the place where the function is called.

This is instead of returning early in the function. Check that the arguments are indeed
valid within the function.

Simplify the logic of CellDataTransferBuffer::(un)pack_data().

Specifically, instead of serializing by hand with memcpy etc, use the BOOST
facilities for serialization. This works for 2 out of 3 members of this class
without problem, and the last one is easy to deal with as well.

Secondly, serialize into a gzip compressed stream to reduce the amount of data to
transfer. This reduces the size of messages significantly; for example, in the
last cycle of step-40, we get the following data -- old packet size on the left,
new (compressed) data size on the right:
    6400   1694
    8440   2200
    8440   2412
    6400   1925
    7828   2042
    6060   1589
    1504    583
    1504    520
    6060   1849
    7828   2280
    6060   1947
    7828   2375
    1504    612
      76    102
      76    104
    6400   2025
    8440   2537

I did also try to run things with BOOST's bzip2 compressor instead of gzip,
given that bzip2 often does a better job than gzip, but apparently that
isn't the case here as I get the following:
    6400   1912
    8440   2381
    8440   2712
    6400   2230
    7828   2197
    1504    681
    6060   2177
    6060   1803
    1504    556
    7828   2678
    6060   2285
    7828   2738
    1504    720
      76    122
      76    123
    6400   2392
    8440   2896

Remove hp::DoFHandler::MGVertexDoFs.

The hp::DoFHandler class does not support multilevel DoFs, and so having a
remnant part of the infrastructure for them makes no sense. Removing this
part from the class, however, requires a couple of specializations of
functions in the DoFAccessor class that may have previously compiled,
but would likely have led to segmentation faults if anyone tried to use them.

Merge pull request #4526 from bangerth/dofhandler-cleanup

Clean up some DoFHandler things.

Merge pull request #4531 from bangerth/fix-typos

Fix a couple of typos.

Fix a couple of typos.

Merge pull request #4529 from bangerth/add-static-asserts

Add a couple of static asserts to SolutionTransfer.

Guard static_asserts against MS VC.

Merge pull request #4530 from drwells/fix-parameterhandler-tests

Fix two test outputs.

Fix two test outputs.

Commit 852db02945e4eedf251d528d701b0c2b10a368c2 removed the redundant
"list" (i.e., previously we printed "List list of ...") from
List::description. This commit updates the output files in the
corresponding tests.

Use constant strings in two places.

Add a couple of static asserts to SolutionTransfer.

This class (in both of its incarnations) takes both a dimension and a DoFHandler
as template argument. The dimension of the DoFHandler better match the explicitly
given dimension. The added static_assert checks that and prevents instantiation
of the class if that is not the case.

Return an object by value, rather than filling a reference argument.

In times of move assignment operators, there really is no reason any more not
to do this.

Merge pull request #4525 from drwells/ignore-no-virtual-dtor-pragma

Add a pragma for ignoring nonvirtual destructors.

Merge pull request #4476 from tamiko/add_clang_format_file

Add a .clang-format file

Merge pull request #4519 from luca-heltai/key-value-separator-in-map-pattern

Key Value separator in Patterns::Map

Merge pull request #4524 from drwells/use-d-linear-shape-function

Use GeometryInfo<dim>::d_linear_shape_function in two places.

Rename a member variable to better reflect its purpose.

Break comments.

Move the CellDataTransferBuffer class out of an enclosing (useless) class.

Rename the cellinfo structure to CellDataTransferBuffer.

Because that is what the class really represents. Also update the documentation.

Remove a commented out piece of code.

The code suggests that one could update the cell DoF cache, but the cache only
exists for non-MG DoF indices, whereas the function where the comment resides
deals with MG level DoFs.

Non-functional source cleanups at the textual level.

Remove a wrong comment. Add some code documentation.

Make control flow more obvious.

Replace an explicit by an implicit loop.

Non-functional source cleanups at the textual level.

Do not check that 'new' returned a non-NULL pointer.

'new' hasn't done that since C++98 but instead throws a std::bad_alloc itself. Consequently,
the assertion would never have failed.

Add documentation.

Explicitly delete copy constructor and operator.

Use std::unique_ptr instead of std::shared_ptr for DoFHandler::policy.

This is possible because DoFHandler has no copy constructor or operator, and consequently
there is no reason to share a policy.

Adjust serialization output for use of std::unique_ptr.

Use std::unique_ptrs instead of raw pointers for level/face objects in class DoFHandler.

Add a pragma for ignoring nonvirtual destructors.

An OpenCascade header triggers this warning, so lets ignore it in external
libraries.

Use GeometryInfo<dim>::d_linear_shape_function in two places.

Merge pull request #4523 from masterleinad/fix_uninitialized_var_dof_info

Fix uninitialized member variables in DoFInfo

Fix uninitialized member variables in DoFInfo

Merge pull request #4522 from asartori86/fix_assert

Added missing template

Remove an empty 'private:' section.

added missing spacedim template

Merge pull request #4505 from bangerth/strict-enums

Use only enum values, don't look at bits.

Merge pull request #4521 from drwells/fix-trilinos-quick-test

Fix the Trilinos quick test.

Fix the Trilinos quick test.

It looks like we did not update this constructor when we removed the serial
vector (the parallel vector's constructor needs an IndexSet, not an integer).

Merge pull request #4520 from drwells/vertex-inlining

Mark the vertex lookup functions as inline.

Fixed typos.

Mark the vertex lookup functions as inline.

This lowers the number of calls to vertex() by a lot (down from 229 million to
46 million in a benchmark) and also provides about a 5% speed improvement.

For the sake of posterity, here is the benchmark used here and also in
b584c58d95 and cbb473c59d:

#include <deal.II/base/geometry_info.h>

#include <deal.II/grid/grid_in.h>
#include <deal.II/grid/manifold_lib.h>
#include <deal.II/grid/tria.h>

#include <chrono>
#include <fstream>
#include <iostream>

using namespace dealii;

int main()
{
  constexpr int dim = 2;
  PolarManifold<dim> polar_manifold;
  TransfiniteInterpolationManifold<dim> inner_manifold;
  constexpr types::manifold_id polar_manifold_id = 1;
  constexpr types::manifold_id inner_manifold_id = 2;

  Triangulation<dim> triangulation;
  GridIn<dim> grid_in;
  std::ifstream input_grid("triangulation.msh");
  grid_in.attach_triangulation(triangulation);
  grid_in.read_msh(input_grid);
  triangulation.set_all_manifold_ids(inner_manifold_id);
  for (auto cell : triangulation.active_cell_iterators())
    {
      if (cell->at_boundary())
        {
          cell->set_all_manifold_ids(polar_manifold_id);
        }
    }
  triangulation.set_manifold(polar_manifold_id, polar_manifold);
  inner_manifold.initialize(triangulation);
  triangulation.set_manifold(inner_manifold_id, inner_manifold);

#ifdef DEBUG
  constexpr unsigned int n_refinements = 6;
#else
  constexpr unsigned int n_refinements = 8;
#endif

  for (unsigned int refinement_n = 0; refinement_n < n_refinements; ++refinement_n)
    {
      const auto t0 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
      triangulation.refine_global(1);
      const auto t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
      std::cout << "Number of active cells: "
                << triangulation.n_active_cells()
                << '\n';
      std::cout << "Refinement time: "
                << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(t1 - t0).count()
                << '\n';
    }
}

and here is triangulation.msh:

$NOD
25
1  1 0 0
2  0.70710678118654757274 0.70710678118654746172 0
3  6.1232339957367660359e-17 1 0
4  -0.70710678118654746172 0.70710678118654757274 0
5  -1 1.2246467991473532072e-16 0
6  -0.70710678118654768376 -0.70710678118654746172 0
7  -1.8369701987210296875e-16 -1 0
8  0.70710678118654735069 -0.70710678118654768376 0
9  0.5 0 0
10  0.35355339059327378637 0.35355339059327373086 0
11  3.0616169978683830179e-17 0.5 0
12  -0.35355339059327373086 0.35355339059327378637 0
13  -0.5 6.1232339957367660359e-17 0
14  -0.35355339059327384188 -0.35355339059327373086 0
15  -9.1848509936051484375e-17 -0.5 0
16  0.35355339059327367535 -0.35355339059327384188 0
17  -0.22097086912079610954 -0.22097086912079610954 0
18  0.22097086912079610954 -0.22097086912079610954 0
19  -0.22097086912079610954 0.22097086912079610954 0
20  0.22097086912079610954 0.22097086912079610954 0
21  0 -0.22097086912079610954 0
22  -0.22097086912079610954 0 0
23  0.22097086912079610954 0 0
24  0 0.22097086912079610954 0
25  0 0 0
$ENDNOD
$ELM
20
1 3 0 0 4 10 9 1 2
2 3 0 0 4 11 10 2 3
3 3 0 0 4 12 11 3 4
4 3 0 0 4 12 4 5 13
5 3 0 0 4 14 13 5 6
6 3 0 0 4 14 6 7 15
7 3 0 0 4 15 7 8 16
8 3 0 0 4 16 8 1 9
9 3 0 0 4 17 14 15 21
10 3 0 0 4 21 15 16 18
11 3 0 0 4 17 22 13 14
12 3 0 0 4 19 12 13 22
13 3 0 0 4 17 21 25 22
14 3 0 0 4 21 18 23 25
15 3 0 0 4 19 22 25 24
16 3 0 0 4 24 25 23 20
17 3 0 0 4 18 16 9 23
18 3 0 0 4 20 23 9 10
19 3 0 0 4 19 24 11 12
20 3 0 0 4 24 20 10 11
$ENDELM

Merge pull request #4515 from jppelteret/fix_tw_solverbase_ad_4443

Propogate settings set in TrilinosWrappers::Solver<XYZ> to base class.

Merge pull request #4516 from drwells/improve-vertex-caching

Improve vertex caching in a few places.

Merge pull request #4517 from masterleinad/fixup_petsc_tests

Fix up PETSc tests

Improved code in Patterns::List

Added new parameter to Patterns::Map

Merge pull request #4518 from luca-heltai/string-delimiter-in-split-string

Added split_string_list with string as separator.

Improve vertex caching in a few places.

Calling cell->vertex() requires several index lookups before indexing into the
global vertex array so this is relatively expensive. This patch lowers, in a
TransfiniteInterpolationManifold benchmark, the number of vertex lookups from
about 361 million to 229 million and lowers the total wall time by about 5%.

Added changelog.

Utilities::split_string_list take a string instead of char

Fix up PETSc tests

Propogate settings set in TrilinosWrappers::Solver<XYZ> to base class.

Also allow direct setting of AdditionalData in
TrilinosWrappers::SolverBase.

Fixes #4443.
Supersedes #4512.

Merge pull request #4514 from kronbichler/fix_derivative_form_test

Fix derivative form test by outputting numbers with spaces

Fix derivative form test by outputting numbers with spaces

Merge pull request #4513 from masterleinad/fix_parameter_handler_test

Fix parameter_handler_double_02

Merge pull request #4509 from masterleinad/deprecations_1

Remove deprecated member functions in vector classes

Fix parameter_handler_double_02

Merge pull request #4510 from masterleinad/deprecations_2

Clean up AdditionalData in SolverCG and SolverGMRES

Merge pull request #4511 from drwells/inline-line-to-cell-vertices

Inline GeometryInfo<dim>::line_to_cell_vertices.

Inline GeometryInfo<dim>::line_to_cell_vertices.

This provides about a 5% speed boost in TransfiniteInterpolationManifold since
the compiler can rewrite the loop over the line vertices.

Merge pull request #4504 from bangerth/save-flags

Save the state of the stream we're going to write into.

Cleanup AdditionalData in SolverCG and SolverGMRES

Merge pull request #4506 from kronbichler/fix_block_relaxation

Implement vmult() method in RelaxationBlock{Jacobi,SOR,SSOR}

Remove more deprecated member methods in vector classes

Remove deprecated member functions in vector classes

Merge pull request #4508 from luca-heltai/unique-ptr-parameter-handler

Changed clone and create in Patterns to return std::unique_ptr

Make clone and crete return std::unique_ptr in Patterns.

Merge pull request #4507 from luca-heltai/double-to-number

Fixed DerivativeForm.

Fixed Determinant in DerivativeForm.

Implement vmult() method in RelaxationBlock{Jacobi,SOR,SSOR}

Merge pull request #4494 from kronbichler/multigrid_performance_improvement

Use shortcut in multigrid smoothing in case we want to zero out vector

Simplify step() in PreconditionChebyshev.

Add changelog.

Use only enum values, don't look at bits.

This fixes an (undocumented) oddity in ParameterHandler::print_parameters(): We
were at times looking at individual bits instead of just the declared values
of ParameterHandler::OutputStyle. This presumably allowed for calling that
function with a combination of the OutputStyle flags, for reasons that no
longer seem particularly relevant nor obvious.

This patch removes this possibility from the current implementation of
the function, but retains it for the (deprecated) function
ParameterHandler::print_parameters_section().

Add changelog entry.

Add test.

Save the state of the stream we're going to write into.

Merge pull request #4495 from bangerth/const-prm-print-parameters

Make ParameterHandler::print_parameters() const.

Add changelog

Augment documentation

Use shortcut in multigrid smoothing in case we want to zero out vector

Merge pull request #4502 from tjhei/document_cell_id

document CellId better

Merge pull request #4383 from drwells/dof-data-cleanup-1

DataOut_DoFData cleanup

document CellId better