]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/movepick.cpp
Use a per-thread array for generated moves
[stockfish] / src / movepick.cpp
index 9ada404b299bacc6c5c127c66eab4ce32a303987..a54398c0844726394fe4cc4cc32e3ba8222f54a0 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) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2008-2013 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/>.
 */
 
-#include <algorithm>
 #include <cassert>
 
-#include "movegen.h"
 #include "movepick.h"
-#include "search.h"
-#include "types.h"
+#include "thread.h"
 
 namespace {
 
-  enum MovegenPhase {
-    PH_TT_MOVE,       // Transposition table move
-    PH_GOOD_CAPTURES, // Queen promotions and captures with SEE values >= captureThreshold (captureThreshold <= 0)
-    PH_GOOD_PROBCUT,  // Queen promotions and captures with SEE values > captureThreshold (captureThreshold >= 0)
-    PH_KILLERS,       // Killer moves from the current ply
-    PH_NONCAPTURES_1, // Non-captures and underpromotions with positive score
-    PH_NONCAPTURES_2, // Non-captures and underpromotions with non-positive score
-    PH_BAD_CAPTURES,  // Queen promotions and captures with SEE values < captureThreshold (captureThreshold <= 0)
-    PH_EVASIONS,      // Check evasions
-    PH_QCAPTURES,     // Captures in quiescence search
-    PH_QRECAPTURES,   // Recaptures in quiescence search
-    PH_QCHECKS,       // Non-capture checks in quiescence search
-    PH_STOP
+  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
   };
 
-  CACHE_LINE_ALIGNMENT
-  const uint8_t MainSearchTable[] = { PH_TT_MOVE, PH_GOOD_CAPTURES, PH_KILLERS, PH_NONCAPTURES_1, PH_NONCAPTURES_2, PH_BAD_CAPTURES, PH_STOP };
-  const uint8_t EvasionTable[] = { PH_TT_MOVE, PH_EVASIONS, PH_STOP };
-  const uint8_t QsearchWithChecksTable[] = { PH_TT_MOVE, PH_QCAPTURES, PH_QCHECKS, PH_STOP };
-  const uint8_t QsearchWithoutChecksTable[] = { PH_TT_MOVE, PH_QCAPTURES, PH_STOP };
-  const uint8_t QsearchRecapturesTable[] = { PH_TT_MOVE, PH_QRECAPTURES, PH_STOP };
-  const uint8_t ProbCutTable[] = { PH_TT_MOVE, PH_GOOD_PROBCUT, PH_STOP };
+  // Our insertion sort, guaranteed to be stable, as is needed
+  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 scores from remaining
   // ones so to sort separately the two sets, and with the second sort delayed.
-  inline bool has_positive_score(const MoveStack& move) { return move.score > 0; }
+  inline bool has_positive_score(const ExtMove& ms) { return ms.score > 0; }
 
-  // Picks and pushes to the front the best move in range [firstMove, lastMove),
+  // Picks and moves to the front the best move in the range [begin, end),
   // it is faster than sorting all the moves in advance when moves are few, as
   // normally are the possible captures.
-  inline MoveStack* pick_best(MoveStack* firstMove, MoveStack* lastMove)
+  inline ExtMove* pick_best(ExtMove* begin, ExtMove* end)
   {
-      std::swap(*firstMove, *std::max_element(firstMove, lastMove));
-      return firstMove;
+      std::swap(*begin, *std::max_element(begin, end));
+      return begin;
   }
 }
 
-/// Constructors for the MovePicker class. As arguments we pass information
+
+/// 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.
 
-MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h,
-                       Search::Stack* ss, Value beta) : pos(p), H(h), depth(d) {
-  captureThreshold = 0;
-  badCaptures = moves + MAX_MOVES;
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const HistoryStats& h,
+                       Move* cm, Search::Stack* s) : pos(p), history(h), depth(d) {
 
   assert(d > DEPTH_ZERO);
 
-  if (p.in_check())
-  {
-      killers[0].move = killers[1].move = MOVE_NONE;
-      phasePtr = EvasionTable;
-  }
-  else
-  {
-      killers[0].move = ss->killers[0];
-      killers[1].move = ss->killers[1];
-
-      // Consider sligtly negative captures as good if at low depth and far from beta
-      if (ss && ss->eval < beta - PawnValueMidgame && d < 3 * ONE_PLY)
-          captureThreshold = -PawnValueMidgame;
+  cur = end = moves = pos.this_thread()->get_moves_array();
+  endBadCaptures = moves + MAX_MOVES - 1;
+  countermoves = cm;
+  ss = s;
 
-      // Consider negative captures as good if still enough to reach beta
-      else if (ss && ss->eval > beta)
-          captureThreshold = beta - ss->eval;
+  if (p.checkers())
+      stage = EVASION;
 
-      phasePtr = MainSearchTable;
-  }
+  else
+      stage = MAIN_SEARCH;
 
   ttMove = (ttm && pos.is_pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
-  phasePtr += int(ttMove == MOVE_NONE) - 1;
-  go_next_phase();
+  end += (ttMove != MOVE_NONE);
 }
 
-MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, Square recaptureSq)
-                      : pos(p), H(h) {
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const HistoryStats& h,
+                       Square sq) : pos(p), history(h) {
 
   assert(d <= DEPTH_ZERO);
 
-  if (p.in_check())
-      phasePtr = EvasionTable;
-  else if (d >= DEPTH_QS_CHECKS)
-      phasePtr = QsearchWithChecksTable;
-  else if (d >= DEPTH_QS_RECAPTURES)
+  cur = end = moves = pos.this_thread()->get_moves_array();
+  if (p.checkers())
+      stage = EVASION;
+
+  else if (d > DEPTH_QS_NO_CHECKS)
+      stage = QSEARCH_0;
+
+  else if (d > DEPTH_QS_RECAPTURES)
   {
-      phasePtr = QsearchWithoutChecksTable;
+      stage = QSEARCH_1;
 
-      // Skip TT move if is not a capture or a promotion, this avoids
-      // qsearch tree explosion due to a possible perpetual check or
-      // similar rare cases when TT table is full.
-      if (ttm != MOVE_NONE && !pos.is_capture_or_promotion(ttm))
+      // Skip TT move if is not a capture or a promotion, this avoids qsearch
+      // tree explosion due to a possible perpetual check or similar rare cases
+      // when TT table is full.
+      if (ttm && !pos.is_capture_or_promotion(ttm))
           ttm = MOVE_NONE;
   }
   else
   {
-      phasePtr = QsearchRecapturesTable;
-      recaptureSquare = recaptureSq;
+      stage = RECAPTURE;
+      recaptureSquare = sq;
       ttm = MOVE_NONE;
   }
 
   ttMove = (ttm && pos.is_pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
-  phasePtr += int(ttMove == MOVE_NONE) - 1;
-  go_next_phase();
+  end += (ttMove != MOVE_NONE);
 }
 
-MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, const History& h, PieceType parentCapture)
-                       : pos(p), H(h) {
-
-  assert (!pos.in_check());
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, const HistoryStats& h, PieceType pt)
+                       : pos(p), history(h) {
 
-  // In ProbCut we consider only captures better than parent's move
-  captureThreshold = PieceValueMidgame[Piece(parentCapture)];
-  phasePtr = ProbCutTable;
+  assert(!pos.checkers());
 
-  if (   ttm != MOVE_NONE
-      && (!pos.is_capture(ttm) ||  pos.see(ttm) <= captureThreshold))
-      ttm = MOVE_NONE;
+  cur = end = moves = pos.this_thread()->get_moves_array();
+  stage = PROBCUT;
 
+  // In ProbCut we generate only captures better than parent's captured piece
+  captureThreshold = PieceValue[MG][pt];
   ttMove = (ttm && pos.is_pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
-  phasePtr += int(ttMove == MOVE_NONE) - 1;
-  go_next_phase();
-}
-
-
-/// MovePicker::go_next_phase() generates, scores and sorts the next bunch
-/// of moves when there are no more moves to try for the current phase.
-
-void MovePicker::go_next_phase() {
-
-  curMove = moves;
-  phase = *(++phasePtr);
-  switch (phase) {
-
-  case PH_TT_MOVE:
-      lastMove = curMove + 1;
-      return;
-
-  case PH_GOOD_CAPTURES:
-  case PH_GOOD_PROBCUT:
-      lastMove = generate<MV_CAPTURE>(pos, moves);
-      score_captures();
-      return;
-
-  case PH_KILLERS:
-      curMove = killers;
-      lastMove = curMove + 2;
-      return;
-
-  case PH_NONCAPTURES_1:
-      lastNonCapture = lastMove = generate<MV_NON_CAPTURE>(pos, moves);
-      score_noncaptures();
-      lastMove = std::partition(curMove, lastMove, has_positive_score);
-      sort<MoveStack>(curMove, lastMove);
-      return;
-
-  case PH_NONCAPTURES_2:
-      curMove = lastMove;
-      lastMove = lastNonCapture;
-      if (depth >= 3 * ONE_PLY)
-          sort<MoveStack>(curMove, lastMove);
-      return;
-
-  case PH_BAD_CAPTURES:
-      // Bad captures SEE value is already calculated so just pick
-      // them in order to get SEE move ordering.
-      curMove = badCaptures;
-      lastMove = moves + MAX_MOVES;
-      return;
-
-  case PH_EVASIONS:
-      assert(pos.in_check());
-      lastMove = generate<MV_EVASION>(pos, moves);
-      score_evasions();
-      return;
 
-  case PH_QCAPTURES:
-      lastMove = generate<MV_CAPTURE>(pos, moves);
-      score_captures();
-      return;
-
-  case PH_QRECAPTURES:
-      lastMove = generate<MV_CAPTURE>(pos, moves);
-      return;
-
-  case PH_QCHECKS:
-      lastMove = generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(pos, moves);
-      return;
-
-  case PH_STOP:
-      lastMove = curMove + 1; // Avoid another go_next_phase() call
-      return;
+  if (ttMove && (!pos.is_capture(ttMove) ||  pos.see(ttMove) <= captureThreshold))
+      ttMove = MOVE_NONE;
 
-  default:
-      assert(false);
-      return;
-  }
+  end += (ttMove != MOVE_NONE);
 }
 
+MovePicker::~MovePicker() { pos.this_thread()->free_moves_array(); }
 
-/// MovePicker::score_captures(), MovePicker::score_noncaptures() and
-/// MovePicker::score_evasions() assign a numerical move ordering score
-/// to each move in a move list.  The moves with highest scores will be
-/// picked first by next_move().
-
-void MovePicker::score_captures() {
+/// score() assign a numerical move ordering score to each move in a move list.
+/// The moves with highest scores 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
@@ -250,150 +162,219 @@ void MovePicker::score_captures() {
   // some SEE calls in case we get a cutoff (idea from Pablo Vazquez).
   Move m;
 
-  // Use MVV/LVA ordering
-  for (MoveStack* cur = moves; cur != lastMove; cur++)
+  for (ExtMove* it = moves; it != end; ++it)
   {
-      m = cur->move;
-      cur->score =  PieceValueMidgame[pos.piece_on(to_sq(m))]
-                  - type_of(pos.piece_on(from_sq(m)));
+      m = it->move;
+      it->score =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
+                 - type_of(pos.piece_moved(m));
 
-      if (is_promotion(m))
-          cur->score += PieceValueMidgame[Piece(promotion_piece_type(m))];
+      if (type_of(m) == PROMOTION)
+          it->score += PieceValue[MG][promotion_type(m)] - PieceValue[MG][PAWN];
+
+      else if (type_of(m) == ENPASSANT)
+          it->score += PieceValue[MG][PAWN];
   }
 }
 
-void MovePicker::score_noncaptures() {
+template<>
+void MovePicker::score<QUIETS>() {
 
   Move m;
-  Square from;
 
-  for (MoveStack* cur = moves; cur != lastMove; cur++)
+  for (ExtMove* it = moves; it != end; ++it)
   {
-      m = cur->move;
-      from = from_sq(m);
-      cur->score = H.value(pos.piece_on(from), to_sq(m));
+      m = it->move;
+      it->score = history[pos.piece_moved(m)][to_sq(m)];
   }
 }
 
-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, and at the end bad-captures and non-captures with a
-  // negative SEE. This last group is ordered by the SEE score.
+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 score.
   Move m;
   int seeScore;
 
-  // Skip if we don't have at least two moves to order
-  if (lastMove < moves + 2)
-      return;
-
-  for (MoveStack* cur = moves; cur != lastMove; cur++)
+  for (ExtMove* it = moves; it != end; ++it)
   {
-      m = cur->move;
+      m = it->move;
       if ((seeScore = pos.see_sign(m)) < 0)
-          cur->score = seeScore - History::MaxValue; // Be sure we are at the bottom
+          it->score = seeScore - HistoryStats::Max; // At the bottom
+
       else if (pos.is_capture(m))
-          cur->score =  PieceValueMidgame[pos.piece_on(to_sq(m))]
-                      - type_of(pos.piece_on(from_sq(m))) + History::MaxValue;
+          it->score =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
+                     - type_of(pos.piece_moved(m)) + HistoryStats::Max;
       else
-          cur->score = H.value(pos.piece_on(from_sq(m)), to_sq(m));
+          it->score = history[pos.piece_moved(m)][to_sq(m)];
   }
 }
 
-/// MovePicker::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 score from a list
-/// of generated moves taking care not to return the tt move if has already been
-/// searched previously. Note that this function is not thread safe so should be
-/// lock protected by caller when accessed through a shared MovePicker object.
 
-Move MovePicker::next_move() {
+/// generate_next() generates, scores and sorts the next bunch of moves, when
+/// there are no more moves to try for the current phase.
+
+void MovePicker::generate_next() {
+
+  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;
+
+      // Be sure countermoves are different from killers
+      for (int i = 0; i < 2; ++i)
+          if (countermoves[i] != cur->move && countermoves[i] != (cur+1)->move)
+              (end++)->move = countermoves[i];
+
+      if (countermoves[1] && countermoves[1] == countermoves[0]) // Due to SMP races
+          killers[3].move = MOVE_NONE;
+
+      return;
+
+  case QUIETS_1_S1:
+      endQuiets = end = generate<QUIETS>(pos, moves);
+      score<QUIETS>();
+      end = std::partition(cur, end, has_positive_score);
+      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;
+  case STOP:
+      end = cur + 1; // Avoid another next_phase() call
+      return;
+
+  default:
+      assert(false);
+  }
+}
+
+
+/// next_move() is the most important method of the MovePicker class. It returns
+/// a new pseudo legal move every time is called, until there are no more moves
+/// left. It picks the move with the biggest score from a list of generated moves
+/// taking care not returning the ttMove if has already been searched previously.
+template<>
+Move MovePicker::next_move<false>() {
 
   Move move;
 
   while (true)
   {
-      while (curMove == lastMove)
-          go_next_phase();
+      while (cur == end)
+          generate_next();
 
-      switch (phase) {
+      switch (stage) {
 
-      case PH_TT_MOVE:
-          curMove++;
+      case MAIN_SEARCH: case EVASION: case QSEARCH_0: case QSEARCH_1: case PROBCUT:
+          cur++;
           return ttMove;
-          break;
 
-      case PH_GOOD_CAPTURES:
-          move = pick_best(curMove++, lastMove)->move;
+      case CAPTURES_S1:
+          move = pick_best(cur++, end)->move;
           if (move != ttMove)
           {
-              assert(captureThreshold <= 0); // Otherwise we must use see instead of see_sign
-
-              // Check for a non negative SEE now
-              int seeValue = pos.see_sign(move);
-              if (seeValue >= captureThreshold)
+              if (pos.see_sign(move) >= 0)
                   return move;
 
               // Losing capture, move it to the tail of the array
-              (--badCaptures)->move = move;
-              badCaptures->score = seeValue;
+              (endBadCaptures--)->move = move;
           }
           break;
 
-     case PH_GOOD_PROBCUT:
-          move = pick_best(curMove++, lastMove)->move;
-          if (   move != ttMove
-              && pos.see(move) > captureThreshold)
-              return move;
-          break;
-
-      case PH_KILLERS:
-          move = (curMove++)->move;
-          if (   move != MOVE_NONE
-              && pos.is_pseudo_legal(move)
-              && move != ttMove
+      case KILLERS_S1:
+          move = (cur++)->move;
+          if (    move != MOVE_NONE
+              &&  pos.is_pseudo_legal(move)
+              &&  move != ttMove
               && !pos.is_capture(move))
               return move;
           break;
 
-      case PH_NONCAPTURES_1:
-      case PH_NONCAPTURES_2:
-          move = (curMove++)->move;
+      case QUIETS_1_S1: case QUIETS_2_S1:
+          move = (cur++)->move;
           if (   move != ttMove
               && move != killers[0].move
-              && move != killers[1].move)
+              && move != killers[1].move
+              && move != killers[2].move
+              && move != killers[3].move)
               return move;
           break;
 
-      case PH_BAD_CAPTURES:
-          move = pick_best(curMove++, lastMove)->move;
-          return move;
+      case BAD_CAPTURES_S1:
+          return (cur--)->move;
 
-      case PH_EVASIONS:
-      case PH_QCAPTURES:
-          move = pick_best(curMove++, lastMove)->move;
+      case EVASIONS_S2: case CAPTURES_S3: case CAPTURES_S4:
+          move = pick_best(cur++, end)->move;
           if (move != ttMove)
               return move;
           break;
 
-      case PH_QRECAPTURES:
-          move = (curMove++)->move;
+      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_QCHECKS:
-          move = (curMove++)->move;
+      case QUIET_CHECKS_S3:
+          move = (cur++)->move;
           if (move != ttMove)
               return move;
           break;
 
-      case PH_STOP:
+      case STOP:
           return MOVE_NONE;
 
       default:
           assert(false);
-          break;
       }
   }
 }
+
+
+/// 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>(); }