]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/uci.cpp
Standardize Comments
[stockfish] / src / uci.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2023 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include "uci.h"
20
21 #include <algorithm>
22 #include <cassert>
23 #include <cctype>
24 #include <cmath>
25 #include <cstdint>
26 #include <cstdlib>
27 #include <deque>
28 #include <iostream>
29 #include <memory>
30 #include <optional>
31 #include <sstream>
32 #include <string>
33 #include <vector>
34
35 #include "benchmark.h"
36 #include "evaluate.h"
37 #include "misc.h"
38 #include "movegen.h"
39 #include "nnue/evaluate_nnue.h"
40 #include "position.h"
41 #include "search.h"
42 #include "thread.h"
43
44 namespace Stockfish {
45
46 namespace {
47
48   // FEN string for the initial position in standard chess
49   const char* StartFEN = "rnbqkbnr/pppppppp/8/8/8/8/PPPPPPPP/RNBQKBNR w KQkq - 0 1";
50
51
52   // position() is called when the engine receives the "position" UCI command.
53   // It sets up the position that is described in the given FEN string ("fen") or
54   // the initial position ("startpos") and then makes the moves given in the following
55   // move list ("moves").
56
57   void position(Position& pos, std::istringstream& is, StateListPtr& states) {
58
59     Move m;
60     std::string token, fen;
61
62     is >> token;
63
64     if (token == "startpos")
65     {
66         fen = StartFEN;
67         is >> token; // Consume the "moves" token, if any
68     }
69     else if (token == "fen")
70         while (is >> token && token != "moves")
71             fen += token + " ";
72     else
73         return;
74
75     states = StateListPtr(new std::deque<StateInfo>(1)); // Drop the old state and create a new one
76     pos.set(fen, Options["UCI_Chess960"], &states->back(), Threads.main());
77
78     // Parse the move list, if any
79     while (is >> token && (m = UCI::to_move(pos, token)) != MOVE_NONE)
80     {
81         states->emplace_back();
82         pos.do_move(m, states->back());
83     }
84   }
85
86   // trace_eval() prints the evaluation of the current position, consistent with
87   // the UCI options set so far.
88
89   void trace_eval(Position& pos) {
90
91     StateListPtr states(new std::deque<StateInfo>(1));
92     Position p;
93     p.set(pos.fen(), Options["UCI_Chess960"], &states->back(), Threads.main());
94
95     Eval::NNUE::verify();
96
97     sync_cout << "\n" << Eval::trace(p) << sync_endl;
98   }
99
100
101   // setoption() is called when the engine receives the "setoption" UCI command.
102   // The function updates the UCI option ("name") to the given value ("value").
103
104   void setoption(std::istringstream& is) {
105
106     Threads.main()->wait_for_search_finished();
107
108     std::string token, name, value;
109
110     is >> token; // Consume the "name" token
111
112     // Read the option name (can contain spaces)
113     while (is >> token && token != "value")
114         name += (name.empty() ? "" : " ") + token;
115
116     // Read the option value (can contain spaces)
117     while (is >> token)
118         value += (value.empty() ? "" : " ") + token;
119
120     if (Options.count(name))
121         Options[name] = value;
122     else
123         sync_cout << "No such option: " << name << sync_endl;
124   }
125
126
127   // go() is called when the engine receives the "go" UCI command. The function
128   // sets the thinking time and other parameters from the input string, then starts
129   // with a search.
130
131   void go(Position& pos, std::istringstream& is, StateListPtr& states) {
132
133     Search::LimitsType limits;
134     std::string token;
135     bool ponderMode = false;
136
137     limits.startTime = now(); // The search starts as early as possible
138
139     while (is >> token)
140         if (token == "searchmoves") // Needs to be the last command on the line
141             while (is >> token)
142                 limits.searchmoves.push_back(UCI::to_move(pos, token));
143
144         else if (token == "wtime")     is >> limits.time[WHITE];
145         else if (token == "btime")     is >> limits.time[BLACK];
146         else if (token == "winc")      is >> limits.inc[WHITE];
147         else if (token == "binc")      is >> limits.inc[BLACK];
148         else if (token == "movestogo") is >> limits.movestogo;
149         else if (token == "depth")     is >> limits.depth;
150         else if (token == "nodes")     is >> limits.nodes;
151         else if (token == "movetime")  is >> limits.movetime;
152         else if (token == "mate")      is >> limits.mate;
153         else if (token == "perft")     is >> limits.perft;
154         else if (token == "infinite")  limits.infinite = 1;
155         else if (token == "ponder")    ponderMode = true;
156
157     Threads.start_thinking(pos, states, limits, ponderMode);
158   }
159
160
161   // bench() is called when the engine receives the "bench" command.
162   // First, a list of UCI commands is set up according to the bench
163   // parameters, then it is run one by one, printing a summary at the end.
164
165   void bench(Position& pos, std::istream& args, StateListPtr& states) {
166
167     std::string token;
168     uint64_t num, nodes = 0, cnt = 1;
169
170     std::vector<std::string> list = setup_bench(pos, args);
171     num = count_if(list.begin(), list.end(), [](const std::string& s) { return s.find("go ") == 0 || s.find("eval") == 0; });
172
173     TimePoint elapsed = now();
174
175     for (const auto& cmd : list)
176     {
177         std::istringstream is(cmd);
178         is >> std::skipws >> token;
179
180         if (token == "go" || token == "eval")
181         {
182             std::cerr << "\nPosition: " << cnt++ << '/' << num << " (" << pos.fen() << ")" << std::endl;
183             if (token == "go")
184             {
185                go(pos, is, states);
186                Threads.main()->wait_for_search_finished();
187                nodes += Threads.nodes_searched();
188             }
189             else
190                trace_eval(pos);
191         }
192         else if (token == "setoption")  setoption(is);
193         else if (token == "position")   position(pos, is, states);
194         else if (token == "ucinewgame") { Search::clear(); elapsed = now(); } // Search::clear() may take a while
195     }
196
197     elapsed = now() - elapsed + 1; // Ensure positivity to avoid a 'divide by zero'
198
199     dbg_print();
200
201     std::cerr << "\n==========================="
202               << "\nTotal time (ms) : " << elapsed
203               << "\nNodes searched  : " << nodes
204               << "\nNodes/second    : " << 1000 * nodes / elapsed << std::endl;
205   }
206
207   // The win rate model returns the probability of winning (in per mille units) given an
208   // eval and a game ply. It fits the LTC fishtest statistics rather accurately.
209   int win_rate_model(Value v, int ply) {
210
211      // The model only captures up to 240 plies, so limit the input and then rescale
212      double m = std::min(240, ply) / 64.0;
213
214      // The coefficients of a third-order polynomial fit is based on the fishtest data
215      // for two parameters that need to transform eval to the argument of a logistic
216      // function.
217      constexpr double as[] = {   0.38036525,   -2.82015070,   23.17882135,  307.36768407};
218      constexpr double bs[] = {  -2.29434733,   13.27689788,  -14.26828904,   63.45318330 };
219
220      // Enforce that NormalizeToPawnValue corresponds to a 50% win rate at ply 64
221      static_assert(UCI::NormalizeToPawnValue == int(as[0] + as[1] + as[2] + as[3]));
222
223      double a = (((as[0] * m + as[1]) * m + as[2]) * m) + as[3];
224      double b = (((bs[0] * m + bs[1]) * m + bs[2]) * m) + bs[3];
225
226      // Transform the eval to centipawns with limited range
227      double x = std::clamp(double(v), -4000.0, 4000.0);
228
229      // Return the win rate in per mille units, rounded to the nearest integer
230      return int(0.5 + 1000 / (1 + std::exp((a - x) / b)));
231   }
232
233 } // namespace
234
235
236 // UCI::loop() waits for a command from the stdin, parses it, and then calls the appropriate
237 // function. It also intercepts an end-of-file (EOF) indication from the stdin to ensure a
238 // graceful exit if the GUI dies unexpectedly. When called with some command-line arguments,
239 // like running 'bench', the function returns immediately after the command is executed.
240 // In addition to the UCI ones, some additional debug commands are also supported.
241
242 void UCI::loop(int argc, char* argv[]) {
243
244   Position pos;
245   std::string token, cmd;
246   StateListPtr states(new std::deque<StateInfo>(1));
247
248   pos.set(StartFEN, false, &states->back(), Threads.main());
249
250   for (int i = 1; i < argc; ++i)
251       cmd += std::string(argv[i]) + " ";
252
253   do {
254       if (argc == 1 && !getline(std::cin, cmd)) // Wait for an input or an end-of-file (EOF) indication
255           cmd = "quit";
256
257       std::istringstream is(cmd);
258
259       token.clear(); // Avoid a stale if getline() returns nothing or a blank line
260       is >> std::skipws >> token;
261
262       if (    token == "quit"
263           ||  token == "stop")
264           Threads.stop = true;
265
266       // The GUI sends 'ponderhit' to tell that the user has played the expected move.
267       // So, 'ponderhit' is sent if pondering was done on the same move that the user
268       // has played. The search should continue, but should also switch from pondering
269       // to the normal search.
270       else if (token == "ponderhit")
271           Threads.main()->ponder = false; // Switch to the normal search
272
273       else if (token == "uci")
274           sync_cout << "id name " << engine_info(true)
275                     << "\n"       << Options
276                     << "\nuciok"  << sync_endl;
277
278       else if (token == "setoption")  setoption(is);
279       else if (token == "go")         go(pos, is, states);
280       else if (token == "position")   position(pos, is, states);
281       else if (token == "ucinewgame") Search::clear();
282       else if (token == "isready")    sync_cout << "readyok" << sync_endl;
283
284       // Add custom non-UCI commands, mainly for debugging purposes.
285       // These commands must not be used during a search!
286       else if (token == "flip")     pos.flip();
287       else if (token == "bench")    bench(pos, is, states);
288       else if (token == "d")        sync_cout << pos << sync_endl;
289       else if (token == "eval")     trace_eval(pos);
290       else if (token == "compiler") sync_cout << compiler_info() << sync_endl;
291       else if (token == "export_net")
292       {
293           std::optional<std::string> filename;
294           std::string f;
295           if (is >> std::skipws >> f)
296               filename = f;
297           Eval::NNUE::save_eval(filename);
298       }
299       else if (token == "--help" || token == "help" || token == "--license" || token == "license")
300           sync_cout << "\nStockfish is a powerful chess engine for playing and analyzing."
301                        "\nIt is released as free software licensed under the GNU GPLv3 License."
302                        "\nStockfish is normally used with a graphical user interface (GUI) and implements"
303                        "\nthe Universal Chess Interface (UCI) protocol to communicate with a GUI, an API, etc."
304                        "\nFor any further information, visit https://github.com/official-stockfish/Stockfish#readme"
305                        "\nor read the corresponding README.md and Copying.txt files distributed along with this program.\n" << sync_endl;
306       else if (!token.empty() && token[0] != '#')
307           sync_cout << "Unknown command: '" << cmd << "'. Type help for more information." << sync_endl;
308
309   } while (token != "quit" && argc == 1); // The command-line arguments are one-shot
310 }
311
312
313 // Turns a Value to an integer centipawn number,
314 // without treatment of mate and similar special scores.
315 int UCI::to_cp(Value v) {
316
317   return 100 * v / UCI::NormalizeToPawnValue;
318 }
319
320 // UCI::value() converts a Value to a string by adhering to the UCI protocol specification:
321 //
322 // cp <x>    The score from the engine's point of view in centipawns.
323 // mate <y>  Mate in 'y' moves (not plies). If the engine is getting mated,
324 //           uses negative values for 'y'.
325
326 std::string UCI::value(Value v) {
327
328   assert(-VALUE_INFINITE < v && v < VALUE_INFINITE);
329
330   std::stringstream ss;
331
332   if (abs(v) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
333       ss << "cp " << UCI::to_cp(v);
334   else if (abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
335   {
336       const int ply = VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1 - std::abs(v);  // recompute ss->ply
337       ss << "cp " << (v > 0 ? 20000 - ply : -20000 + ply);
338   }
339   else
340       ss << "mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
341
342   return ss.str();
343 }
344
345
346 // UCI::wdl() reports the win-draw-loss (WDL) statistics given an evaluation
347 // and a game ply based on the data gathered for fishtest LTC games.
348
349 std::string UCI::wdl(Value v, int ply) {
350
351   std::stringstream ss;
352
353   int wdl_w = win_rate_model( v, ply);
354   int wdl_l = win_rate_model(-v, ply);
355   int wdl_d = 1000 - wdl_w - wdl_l;
356   ss << " wdl " << wdl_w << " " << wdl_d << " " << wdl_l;
357
358   return ss.str();
359 }
360
361
362 // UCI::square() converts a Square to a string in algebraic notation (g1, a7, etc.)
363
364 std::string UCI::square(Square s) {
365   return std::string{ char('a' + file_of(s)), char('1' + rank_of(s)) };
366 }
367
368
369 // UCI::move() converts a Move to a string in coordinate notation (g1f3, a7a8q).
370 // The only special case is castling where the e1g1 notation is printed in
371 // standard chess mode and in e1h1 notation it is printed in Chess960 mode.
372 // Internally, all castling moves are always encoded as 'king captures rook'.
373
374 std::string UCI::move(Move m, bool chess960) {
375
376   if (m == MOVE_NONE)
377       return "(none)";
378
379   if (m == MOVE_NULL)
380       return "0000";
381
382   Square from = from_sq(m);
383   Square to = to_sq(m);
384
385   if (type_of(m) == CASTLING && !chess960)
386       to = make_square(to > from ? FILE_G : FILE_C, rank_of(from));
387
388   std::string move = UCI::square(from) + UCI::square(to);
389
390   if (type_of(m) == PROMOTION)
391       move += " pnbrqk"[promotion_type(m)];
392
393   return move;
394 }
395
396
397 // UCI::to_move() converts a string representing a move in coordinate notation
398 // (g1f3, a7a8q) to the corresponding legal Move, if any.
399
400 Move UCI::to_move(const Position& pos, std::string& str) {
401
402   if (str.length() == 5)
403       str[4] = char(tolower(str[4])); // The promotion piece character must be lowercased
404
405   for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
406       if (str == UCI::move(m, pos.is_chess960()))
407           return m;
408
409   return MOVE_NONE;
410 }
411
412 } // namespace Stockfish