]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/movepick.cpp
Retire 'os' flag from Makefile
[stockfish] / src / movepick.cpp
index 22845ba2a2a86f3f3cfb86c9ed0428fee21de582..9411b5a701d34ef4070b64d14213016b45766426 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
+  Copyright (C) 2008-2014 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
 
-
-////
-//// Includes
-////
-
-#include <algorithm>
 #include <cassert>
 
-#include "history.h"
-#include "evaluate.h"
-#include "movegen.h"
 #include "movepick.h"
-#include "search.h"
-#include "value.h"
-
-
-////
-//// Local definitions
-////
+#include "thread.h"
 
 namespace {
 
-  /// Variables
-
-  MovePicker::MovegenPhase PhaseTable[32];
-  int MainSearchPhaseIndex;
-  int EvasionsPhaseIndex;
-  int QsearchWithChecksPhaseIndex;
-  int QsearchWithoutChecksPhaseIndex;
+  enum Stages {
+    MAIN_SEARCH, CAPTURES_S1, KILLERS_S1, QUIETS_1_S1, QUIETS_2_S1, BAD_CAPTURES_S1,
+    EVASION,     EVASIONS_S2,
+    QSEARCH_0,   CAPTURES_S3, QUIET_CHECKS_S3,
+    QSEARCH_1,   CAPTURES_S4,
+    PROBCUT,     CAPTURES_S5,
+    RECAPTURE,   CAPTURES_S6,
+    STOP
+  };
+
+  // Our insertion sort, which is guaranteed (and also needed) to be stable
+  void insertion_sort(ExtMove* begin, ExtMove* end)
+  {
+    ExtMove tmp, *p, *q;
 
-}
+    for (p = begin + 1; p < end; ++p)
+    {
+        tmp = *p;
+        for (q = p; q != begin && *(q-1) < tmp; --q)
+            *q = *(q-1);
+        *q = tmp;
+    }
+  }
 
+  // Unary predicate used by std::partition to split positive values from remaining
+  // ones so as to sort the two sets separately, with the second sort delayed.
+  inline bool has_positive_value(const ExtMove& move) { return move.value > 0; }
 
-////
-//// Functions
-////
+  // Picks the best move in the range (begin, end) and moves it to the front.
+  // It's faster than sorting all the moves in advance when there are few
+  // moves e.g. possible captures.
+  inline ExtMove* pick_best(ExtMove* begin, ExtMove* end)
+  {
+      std::swap(*begin, *std::max_element(begin, end));
+      return begin;
+  }
+} // namespace
 
 
-/// Constructor for the MovePicker class.  Apart from the position for which
-/// it is asked to pick legal moves, MovePicker also wants some information
-/// to help it to return the presumably good moves first, to decide which
+/// Constructors of the MovePicker class. As arguments we pass information
+/// to help it to return the (presumably) good moves first, to decide which
 /// moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
-/// search captures, promotions and some checks) and about how important good
-/// move ordering is at the current node.
+/// search captures, promotions and some checks) and how important good move
+/// ordering is at the current node.
 
-MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d,
-                       const History& h, SearchStack* ss) : pos(p), H(h) {
-  ttMove = ttm;
-  if (ss)
-  {
-      mateKiller = (ss->mateKiller == ttm)? MOVE_NONE : ss->mateKiller;
-      killer1 = ss->killers[0];
-      killer2 = ss->killers[1];
-  } else
-      mateKiller = killer1 = killer2 = MOVE_NONE;
-
-  movesPicked = numOfMoves = numOfBadCaptures = 0;
-  checkKillers = checkLegal = finished = false;
-
-  if (p.is_check())
-      phaseIndex = EvasionsPhaseIndex;
-  else if (d > Depth(0))
-      phaseIndex = MainSearchPhaseIndex;
-  else if (d == Depth(0))
-      phaseIndex = QsearchWithChecksPhaseIndex;
-  else
-      phaseIndex = QsearchWithoutChecksPhaseIndex;
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const HistoryStats& h,
+                       Move* cm, Move* fm, Search::Stack* s) : pos(p), history(h), depth(d) {
 
-  Color us = pos.side_to_move();
+  assert(d > DEPTH_ZERO);
 
-  dc = p.discovered_check_candidates(us);
-  pinned = p.pinned_pieces(us);
+  cur = end = moves;
+  endBadCaptures = moves + MAX_MOVES - 1;
+  countermoves = cm;
+  followupmoves = fm;
+  ss = s;
 
-  finished = false;
+  if (pos.checkers())
+      stage = EVASION;
+
+  else
+      stage = MAIN_SEARCH;
+
+  ttMove = (ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
+  end += (ttMove != MOVE_NONE);
 }
 
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const HistoryStats& h,
+                       Square s) : pos(p), history(h), cur(moves), end(moves) {
 
-/// MovePicker::get_next_move() is the most important method of the MovePicker
-/// class.  It returns a new legal move every time it is called, until there
-/// are no more moves left of the types we are interested in.
+  assert(d <= DEPTH_ZERO);
 
-Move MovePicker::get_next_move() {
+  if (pos.checkers())
+      stage = EVASION;
 
-  Move move;
+  else if (d > DEPTH_QS_NO_CHECKS)
+      stage = QSEARCH_0;
 
-  while (true)
-  {
-    // If we already have a list of generated moves, pick the best move from
-    // the list, and return it.
-    move = pick_move_from_list();
-    if (move != MOVE_NONE)
-    {
-        assert(move_is_ok(move));
-        return move;
-    }
+  else if (d > DEPTH_QS_RECAPTURES)
+      stage = QSEARCH_1;
 
-    // Next phase
-    phaseIndex++;
-    switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
-
-    case PH_TT_MOVE:
-        if (ttMove != MOVE_NONE)
-        {
-            assert(move_is_ok(ttMove));
-            if (move_is_legal(pos, ttMove, pinned))
-                return ttMove;
-        }
-        break;
-
-    case PH_MATE_KILLER:
-        if (mateKiller != MOVE_NONE)
-        {
-            assert(move_is_ok(mateKiller));
-            if (move_is_legal(pos, mateKiller, pinned))
-                return mateKiller;
-        }
-        break;
-
-    case PH_GOOD_CAPTURES:
-        numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
-        score_captures();
-        std::sort(moves, moves + numOfMoves);
-        movesPicked = 0;
-        checkLegal = true;
-        break;
-
-    case PH_KILLERS:
-        movesPicked = numOfMoves = 0;
-        checkLegal = false;
-        if (killer1 != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, killer1, pinned) && !pos.move_is_capture(killer1))
-            moves[numOfMoves++].move = killer1;
-        if (killer2 != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, killer2, pinned) && !pos.move_is_capture(killer2) )
-            moves[numOfMoves++].move = killer2;
-        break;
-
-    case PH_NONCAPTURES:
-        checkKillers = (numOfMoves != 0); // previous phase is PH_KILLERS
-        numOfMoves = generate_noncaptures(pos, moves);
-        score_noncaptures();
-        std::sort(moves, moves + numOfMoves);
-        movesPicked = 0;
-        checkLegal = true;
-        break;
-
-    case PH_BAD_CAPTURES:
-        // Bad captures SEE value is already calculated by score_captures()
-        // so just sort them to get SEE move ordering.
-        std::sort(badCaptures, badCaptures + numOfBadCaptures);
-        movesPicked = 0;
-        break;
-
-    case PH_EVASIONS:
-        assert(pos.is_check());
-        numOfMoves = generate_evasions(pos, moves, pinned);
-        score_evasions();
-        std::sort(moves, moves + numOfMoves);
-        movesPicked = 0;
-        break;
-
-    case PH_QCAPTURES:
-        numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
-        score_qcaptures();
-        std::sort(moves, moves + numOfMoves);
-        movesPicked = 0;
-        break;
-
-    case PH_QCHECKS:
-        // Perhaps we should order moves move here?  FIXME
-        numOfMoves = generate_non_capture_checks(pos, moves, dc);
-        movesPicked = 0;
-        break;
-
-    case PH_STOP:
-        return MOVE_NONE;
-
-    default:
-        assert(false);
-        return MOVE_NONE;
-    }
+  else
+  {
+      stage = RECAPTURE;
+      recaptureSquare = s;
+      ttm = MOVE_NONE;
   }
+
+  ttMove = (ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
+  end += (ttMove != MOVE_NONE);
 }
 
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, const HistoryStats& h, PieceType pt)
+                       : pos(p), history(h), cur(moves), end(moves) {
 
-/// A variant of get_next_move() which takes a lock as a parameter, used to
-/// prevent multiple threads from picking the same move at a split point.
+  assert(!pos.checkers());
 
-Move MovePicker::get_next_move(Lock &lock) {
+  stage = PROBCUT;
 
-   lock_grab(&lock);
-   if (finished)
-   {
-       lock_release(&lock);
-       return MOVE_NONE;
-   }
-   Move m = get_next_move();
-   if (m == MOVE_NONE)
-       finished = true;
+  // In ProbCut we generate only captures that are better than the parent's
+  // captured piece.
+  captureThreshold = PieceValue[MG][pt];
+  ttMove = (ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
 
-   lock_release(&lock);
-   return m;
-}
+  if (ttMove && (!pos.capture(ttMove) || pos.see(ttMove) <= captureThreshold))
+      ttMove = MOVE_NONE;
 
+  end += (ttMove != MOVE_NONE);
+}
 
-/// MovePicker::score_captures(), MovePicker::score_noncaptures(),
-/// MovePicker::score_evasions() and MovePicker::score_qcaptures() assign a
-/// numerical move ordering score to each move in a move list.  The moves
-/// with highest scores will be picked first by pick_move_from_list().
 
-void MovePicker::score_captures() {
+/// score() assign a numerical value to each move in a move list. The moves with
+/// highest values will be picked first.
+template<>
+void MovePicker::score<CAPTURES>() {
   // Winning and equal captures in the main search are ordered by MVV/LVA.
   // Suprisingly, this appears to perform slightly better than SEE based
-  // move ordering.  The reason is probably that in a position with a winning
+  // move ordering. The reason is probably that in a position with a winning
   // capture, capturing a more valuable (but sufficiently defended) piece
-  // first usually doesn't hurt.  The opponent will have to recapture, and
+  // first usually doesn't hurt. The opponent will have to recapture, and
   // the hanging piece will still be hanging (except in the unusual cases
   // where it is possible to recapture with the hanging piece). Exchanging
   // big pieces before capturing a hanging piece probably helps to reduce
   // the subtree size.
-  // While scoring captures it moves all captures with negative SEE values
-  // to the badCaptures[] array.
+  // In main search we want to push captures with negative SEE values to the
+  // badCaptures[] array, but instead of doing it now we delay until the move
+  // has been picked up in pick_move_from_list(). This way we save some SEE
+  // calls in case we get a cutoff.
   Move m;
-  int seeValue;
 
-  for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
+  for (ExtMove* it = moves; it != end; ++it)
   {
-      m = moves[i].move;
-      seeValue = pos.see(m);
-      if (seeValue >= 0)
-      {
-          if (move_is_promotion(m))
-              moves[i].score = QueenValueMidgame;
-          else
-              moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
-                              -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
-      }
-      else
-      {
-          // Losing capture, move it to the badCaptures[] array
-          assert(numOfBadCaptures < 63);
-          moves[i].score = seeValue;
-          badCaptures[numOfBadCaptures++] = moves[i];
-          moves[i--] = moves[--numOfMoves];
-      }
-  }
-}
-
-void MovePicker::score_noncaptures() {
-  // First score by history, when no history is available then use
-  // piece/square tables values. This seems to be better then a
-  // random choice when we don't have an history for any move.
-  Piece piece;
-  Square from, to;
-  int hs;
-
-  for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
-  {
-      from = move_from(moves[i].move);
-      to = move_to(moves[i].move);
-      piece = pos.piece_on(from);
-      hs = H.move_ordering_score(piece, to);
+      m = it->move;
+      it->value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
+                 - Value(type_of(pos.moved_piece(m)));
 
-      // Ensure history is always preferred to pst
-      if (hs > 0)
-          hs += 1000;
+      if (type_of(m) == ENPASSANT)
+          it->value += PieceValue[MG][PAWN];
 
-      // pst based scoring
-      moves[i].score = hs + pos.pst_delta<Position::MidGame>(piece, from, to);
+      else if (type_of(m) == PROMOTION)
+          it->value += PieceValue[MG][promotion_type(m)] - PieceValue[MG][PAWN];
   }
 }
 
-void MovePicker::score_evasions() {
+template<>
+void MovePicker::score<QUIETS>() {
+
+  Move m;
 
-  for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
+  for (ExtMove* it = moves; it != end; ++it)
   {
-      Move m = moves[i].move;
-      if (m == ttMove)
-          moves[i].score = 2*HistoryMax;
-      else if (!pos.square_is_empty(move_to(m)))
-      {
-          int seeScore = pos.see(m);
-          moves[i].score = (seeScore >= 0)? seeScore + HistoryMax : seeScore;
-      } else
-          moves[i].score = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m));
+      m = it->move;
+      it->value = history[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)];
   }
 }
 
-void MovePicker::score_qcaptures() {
+template<>
+void MovePicker::score<EVASIONS>() {
+  // Try good captures ordered by MVV/LVA, then non-captures if destination square
+  // is not under attack, ordered by history value, then bad-captures and quiet
+  // moves with a negative SEE. This last group is ordered by the SEE value.
+  Move m;
+  Value see;
 
-  // Use MVV/LVA ordering
-  for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
+  for (ExtMove* it = moves; it != end; ++it)
   {
-      Move m = moves[i].move;
-      if (move_is_promotion(m))
-          moves[i].score = QueenValueMidgame;
+      m = it->move;
+      if ((see = pos.see_sign(m)) < VALUE_ZERO)
+          it->value = see - HistoryStats::Max; // At the bottom
+
+      else if (pos.capture(m))
+          it->value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
+                     - Value(type_of(pos.moved_piece(m))) + HistoryStats::Max;
       else
-          moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
-                          -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
+          it->value = history[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)];
   }
 }
 
 
-/// MovePicker::pick_move_from_list() picks the move with the biggest score
-/// from a list of generated moves (moves[] or badCaptures[], depending on
-/// the current move generation phase).  It takes care not to return the
-/// transposition table move if that has already been serched previously.
+/// generate_next_stage() generates, scores and sorts the next bunch of moves,
+/// when there are no more moves to try for the current stage.
+
+void MovePicker::generate_next_stage() {
+
+  cur = moves;
+
+  switch (++stage) {
+
+  case CAPTURES_S1: case CAPTURES_S3: case CAPTURES_S4: case CAPTURES_S5: case CAPTURES_S6:
+      end = generate<CAPTURES>(pos, moves);
+      score<CAPTURES>();
+      return;
+
+  case KILLERS_S1:
+      cur = killers;
+      end = cur + 2;
+
+      killers[0].move = ss->killers[0];
+      killers[1].move = ss->killers[1];
+      killers[2].move = killers[3].move = MOVE_NONE;
+      killers[4].move = killers[5].move = MOVE_NONE;
+
+      // Please note that following code is racy and could yield to rare (less
+      // than 1 out of a million) duplicated entries in SMP case. This is harmless.
+
+      // Be sure countermoves are different from killers
+      for (int i = 0; i < 2; ++i)
+          if (   countermoves[i] != (cur+0)->move
+              && countermoves[i] != (cur+1)->move)
+              (end++)->move = countermoves[i];
+
+      // Be sure followupmoves are different from killers and countermoves
+      for (int i = 0; i < 2; ++i)
+          if (   followupmoves[i] != (cur+0)->move
+              && followupmoves[i] != (cur+1)->move
+              && followupmoves[i] != (cur+2)->move
+              && followupmoves[i] != (cur+3)->move)
+              (end++)->move = followupmoves[i];
+      return;
+
+  case QUIETS_1_S1:
+      endQuiets = end = generate<QUIETS>(pos, moves);
+      score<QUIETS>();
+      end = std::partition(cur, end, has_positive_value);
+      insertion_sort(cur, end);
+      return;
+
+  case QUIETS_2_S1:
+      cur = end;
+      end = endQuiets;
+      if (depth >= 3 * ONE_PLY)
+          insertion_sort(cur, end);
+      return;
+
+  case BAD_CAPTURES_S1:
+      // Just pick them in reverse order to get MVV/LVA ordering
+      cur = moves + MAX_MOVES - 1;
+      end = endBadCaptures;
+      return;
+
+  case EVASIONS_S2:
+      end = generate<EVASIONS>(pos, moves);
+      if (end > moves + 1)
+          score<EVASIONS>();
+      return;
+
+  case QUIET_CHECKS_S3:
+      end = generate<QUIET_CHECKS>(pos, moves);
+      return;
+
+  case EVASION: case QSEARCH_0: case QSEARCH_1: case PROBCUT: case RECAPTURE:
+      stage = STOP;
+      /* Fall through */
+
+  case STOP:
+      end = cur + 1; // Avoid another next_phase() call
+      return;
 
-Move MovePicker::pick_move_from_list() {
+  default:
+      assert(false);
+  }
+}
 
-  assert(movesPicked >= 0);
-  assert(!pos.is_check() || PhaseTable[phaseIndex] == PH_EVASIONS || PhaseTable[phaseIndex] == PH_STOP);
-  assert( pos.is_check() || PhaseTable[phaseIndex] != PH_EVASIONS);
 
-  switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
+/// next_move() is the most important method of the MovePicker class. It returns
+/// a new pseudo legal move every time it is called, until there are no more moves
+/// left. It picks the move with the biggest value from a list of generated moves
+/// taking care not to return the ttMove if it has already been searched.
+template<>
+Move MovePicker::next_move<false>() {
+
+  Move move;
+
+  while (true)
+  {
+      while (cur == end)
+          generate_next_stage();
+
+      switch (stage) {
+
+      case MAIN_SEARCH: case EVASION: case QSEARCH_0: case QSEARCH_1: case PROBCUT:
+          ++cur;
+          return ttMove;
+
+      case CAPTURES_S1:
+          move = pick_best(cur++, end)->move;
+          if (move != ttMove)
+          {
+              if (pos.see_sign(move) >= VALUE_ZERO)
+                  return move;
+
+              // Losing capture, move it to the tail of the array
+              (endBadCaptures--)->move = move;
+          }
+          break;
+
+      case KILLERS_S1:
+          move = (cur++)->move;
+          if (    move != MOVE_NONE
+              &&  move != ttMove
+              &&  pos.pseudo_legal(move)
+              && !pos.capture(move))
+              return move;
+          break;
 
-  case PH_GOOD_CAPTURES:
-  case PH_KILLERS:
-  case PH_NONCAPTURES:
-      while (movesPicked < numOfMoves)
-      {
-          Move move = moves[movesPicked++].move;
+      case QUIETS_1_S1: case QUIETS_2_S1:
+          move = (cur++)->move;
           if (   move != ttMove
-              && move != mateKiller
-              && (!checkKillers || (move != killer1 && move != killer2))
-              && (!checkLegal || pos.pl_move_is_legal(move, pinned)))
+              && move != killers[0].move
+              && move != killers[1].move
+              && move != killers[2].move
+              && move != killers[3].move
+              && move != killers[4].move
+              && move != killers[5].move)
               return move;
-      }
-      break;
+          break;
 
-  case PH_EVASIONS:
-      if (movesPicked < numOfMoves)
-          return moves[movesPicked++].move;
+      case BAD_CAPTURES_S1:
+          return (cur--)->move;
 
-      break;
+      case EVASIONS_S2: case CAPTURES_S3: case CAPTURES_S4:
+          move = pick_best(cur++, end)->move;
+          if (move != ttMove)
+              return move;
+          break;
 
-  case PH_BAD_CAPTURES:
-      while (movesPicked < numOfBadCaptures)
-      {
-          Move move = badCaptures[movesPicked++].move;
-          if (   move != ttMove
-              && move != mateKiller
-              && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
+      case CAPTURES_S5:
+           move = pick_best(cur++, end)->move;
+           if (move != ttMove && pos.see(move) > captureThreshold)
+               return move;
+           break;
+
+      case CAPTURES_S6:
+          move = pick_best(cur++, end)->move;
+          if (to_sq(move) == recaptureSquare)
               return move;
-      }
-      break;
-
-  case PH_QCAPTURES:
-  case PH_QCHECKS:
-      while (movesPicked < numOfMoves)
-      {
-          Move move = moves[movesPicked++].move;
-          // Maybe postpone the legality check until after futility pruning?
-          if (   move != ttMove
-              && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
+          break;
+
+      case QUIET_CHECKS_S3:
+          move = (cur++)->move;
+          if (move != ttMove)
               return move;
-      }
-      break;
+          break;
 
-  default:
-      break;
+      case STOP:
+          return MOVE_NONE;
+
+      default:
+          assert(false);
+      }
   }
-  return MOVE_NONE;
 }
 
 
-/// MovePicker::init_phase_table() initializes the PhaseTable[],
-/// MainSearchPhaseIndex, EvasionPhaseIndex, QsearchWithChecksPhaseIndex
-/// and QsearchWithoutChecksPhaseIndex. It is only called once during
-/// program startup, and never again while the program is running.
-
-void MovePicker::init_phase_table() {
-
-  int i = 0;
-
-  // Main search
-  MainSearchPhaseIndex = i - 1;
-  PhaseTable[i++] = PH_TT_MOVE;
-  PhaseTable[i++] = PH_MATE_KILLER;
-  PhaseTable[i++] = PH_GOOD_CAPTURES;
-  PhaseTable[i++] = PH_KILLERS;
-  PhaseTable[i++] = PH_NONCAPTURES;
-  PhaseTable[i++] = PH_BAD_CAPTURES;
-  PhaseTable[i++] = PH_STOP;
-
-  // Check evasions
-  EvasionsPhaseIndex = i - 1;
-  PhaseTable[i++] = PH_EVASIONS;
-  PhaseTable[i++] = PH_STOP;
-
-  // Quiescence search with checks
-  QsearchWithChecksPhaseIndex = i - 1;
-  PhaseTable[i++] = PH_TT_MOVE;
-  PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
-  PhaseTable[i++] = PH_QCHECKS;
-  PhaseTable[i++] = PH_STOP;
-
-  // Quiescence search without checks
-  QsearchWithoutChecksPhaseIndex = i - 1;
-  PhaseTable[i++] = PH_TT_MOVE;
-  PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
-  PhaseTable[i++] = PH_STOP;
-}
+/// Version of next_move() to use at split point nodes where the move is grabbed
+/// from the split point's shared MovePicker object. This function is not thread
+/// safe so must be lock protected by the caller.
+template<>
+Move MovePicker::next_move<true>() { return ss->splitPoint->movePicker->next_move<false>(); }