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[stockfish] / src / uci.cpp
index 9c84ade312896eec2f6052977ac6922abaa47e14..81bf7aff768ae7b27288d3ed8e87a547a36f541e 100644 (file)
@@ -1,8 +1,6 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
-  Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
-  Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2004-2023 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
 
   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 "uci.h"
+
+#include <algorithm>
 #include <cassert>
+#include <cctype>
+#include <cmath>
+#include <cstdint>
+#include <cstdlib>
+#include <deque>
 #include <iostream>
+#include <memory>
+#include <optional>
 #include <sstream>
 #include <string>
+#include <vector>
 
+#include "benchmark.h"
 #include "evaluate.h"
+#include "misc.h"
 #include "movegen.h"
+#include "nnue/evaluate_nnue.h"
 #include "position.h"
 #include "search.h"
 #include "thread.h"
-#include "timeman.h"
-#include "tt.h"
-#include "uci.h"
-#include "syzygy/tbprobe.h"
 
-using namespace std;
-
-extern vector<string> setup_bench(const Position&, istream&);
+namespace Stockfish {
 
 namespace {
 
-  // FEN string of the initial position, normal chess
+  // FEN string for the initial position in standard chess
   const char* StartFEN = "rnbqkbnr/pppppppp/8/8/8/8/PPPPPPPP/RNBQKBNR w KQkq - 0 1";
 
 
-  // position() is called when engine receives the "position" UCI command.
-  // The function sets up the position described in the given FEN string ("fen")
-  // or the starting position ("startpos") and then makes the moves given in the
-  // following move list ("moves").
+  // position() is called when the engine receives the "position" UCI command.
+  // It sets up the position that is described in the given FEN string ("fen") or
+  // the initial position ("startpos") and then makes the moves given in the following
+  // move list ("moves").
 
-  void position(Position& pos, istringstream& is, StateListPtr& states) {
+  void position(Position& pos, std::istringstream& is, StateListPtr& states) {
 
     Move m;
-    string token, fen;
+    std::string token, fen;
 
     is >> token;
 
     if (token == "startpos")
     {
         fen = StartFEN;
-        is >> token; // Consume "moves" token if any
+        is >> token; // Consume the "moves" token, if any
     }
     else if (token == "fen")
         while (is >> token && token != "moves")
@@ -66,10 +72,10 @@ namespace {
     else
         return;
 
-    states = StateListPtr(new std::deque<StateInfo>(1)); // Drop old and create a new one
+    states = StateListPtr(new std::deque<StateInfo>(1)); // Drop the old state and create a new one
     pos.set(fen, Options["UCI_Chess960"], &states->back(), Threads.main());
 
-    // Parse move list (if any)
+    // Parse the move list, if any
     while (is >> token && (m = UCI::to_move(pos, token)) != MOVE_NONE)
     {
         states->emplace_back();
@@ -77,21 +83,37 @@ namespace {
     }
   }
 
+  // trace_eval() prints the evaluation of the current position, consistent with
+  // the UCI options set so far.
+
+  void trace_eval(Position& pos) {
+
+    StateListPtr states(new std::deque<StateInfo>(1));
+    Position p;
+    p.set(pos.fen(), Options["UCI_Chess960"], &states->back(), Threads.main());
+
+    Eval::NNUE::verify();
+
+    sync_cout << "\n" << Eval::trace(p) << sync_endl;
+  }
+
 
-  // setoption() is called when engine receives the "setoption" UCI command. The
-  // function updates the UCI option ("name") to the given value ("value").
+  // setoption() is called when the engine receives the "setoption" UCI command.
+  // The function updates the UCI option ("name") to the given value ("value").
 
-  void setoption(istringstream& is) {
+  void setoption(std::istringstream& is) {
 
-    string token, name, value;
+    Threads.main()->wait_for_search_finished();
 
-    is >> token; // Consume "name" token
+    std::string token, name, value;
 
-    // Read option name (can contain spaces)
+    is >> token; // Consume the "name" token
+
+    // Read the option name (can contain spaces)
     while (is >> token && token != "value")
         name += (name.empty() ? "" : " ") + token;
 
-    // Read option value (can contain spaces)
+    // Read the option value (can contain spaces)
     while (is >> token)
         value += (value.empty() ? "" : " ") + token;
 
@@ -102,20 +124,20 @@ namespace {
   }
 
 
-  // go() is called when engine receives the "go" UCI command. The function sets
-  // the thinking time and other parameters from the input string, then starts
-  // the search.
+  // go() is called when the engine receives the "go" UCI command. The function
+  // sets the thinking time and other parameters from the input string, then starts
+  // with a search.
 
-  void go(Position& pos, istringstream& is, StateListPtr& states) {
+  void go(Position& pos, std::istringstream& is, StateListPtr& states) {
 
     Search::LimitsType limits;
-    string token;
+    std::string token;
     bool ponderMode = false;
 
-    limits.startTime = now(); // As early as possible!
+    limits.startTime = now(); // The search starts as early as possible
 
     while (is >> token)
-        if (token == "searchmoves")
+        if (token == "searchmoves") // Needs to be the last command on the line
             while (is >> token)
                 limits.searchmoves.push_back(UCI::to_move(pos, token));
 
@@ -136,28 +158,28 @@ namespace {
   }
 
 
-  // bench() is called when engine receives the "bench" command. Firstly
-  // a list of UCI commands is setup according to bench parameters, then
-  // it is run one by one printing a summary at the end.
+  // bench() is called when the engine receives the "bench" command.
+  // First, a list of UCI commands is set up according to the bench
+  // parameters, then it is run one by one, printing a summary at the end.
 
-  void bench(Position& pos, istream& args, StateListPtr& states) {
+  void bench(Position& pos, std::istream& args, StateListPtr& states) {
 
-    string token;
+    std::string token;
     uint64_t num, nodes = 0, cnt = 1;
 
-    vector<string> list = setup_bench(pos, args);
-    num = count_if(list.begin(), list.end(), [](string s) { return s.find("go ") == 0 || s.find("eval") == 0; });
+    std::vector<std::string> list = setup_bench(pos, args);
+    num = count_if(list.begin(), list.end(), [](const std::string& s) { return s.find("go ") == 0 || s.find("eval") == 0; });
 
     TimePoint elapsed = now();
 
     for (const auto& cmd : list)
     {
-        istringstream is(cmd);
-        is >> skipws >> token;
+        std::istringstream is(cmd);
+        is >> std::skipws >> token;
 
         if (token == "go" || token == "eval")
         {
-            cerr << "\nPosition: " << cnt++ << '/' << num << endl;
+            std::cerr << "\nPosition: " << cnt++ << '/' << num << " (" << pos.fen() << ")" << std::endl;
             if (token == "go")
             {
                go(pos, is, states);
@@ -165,36 +187,62 @@ namespace {
                nodes += Threads.nodes_searched();
             }
             else
-               sync_cout << "\n" << Eval::trace(pos) << sync_endl;
+               trace_eval(pos);
         }
         else if (token == "setoption")  setoption(is);
         else if (token == "position")   position(pos, is, states);
-        else if (token == "ucinewgame") { Search::clear(); elapsed = now(); } // Search::clear() may take some while
+        else if (token == "ucinewgame") { Search::clear(); elapsed = now(); } // Search::clear() may take a while
     }
 
     elapsed = now() - elapsed + 1; // Ensure positivity to avoid a 'divide by zero'
 
-    dbg_print(); // Just before exiting
+    dbg_print();
+
+    std::cerr << "\n==========================="
+              << "\nTotal time (ms) : " << elapsed
+              << "\nNodes searched  : " << nodes
+              << "\nNodes/second    : " << 1000 * nodes / elapsed << std::endl;
+  }
+
+  // The win rate model returns the probability of winning (in per mille units) given an
+  // eval and a game ply. It fits the LTC fishtest statistics rather accurately.
+  int win_rate_model(Value v, int ply) {
+
+     // The model only captures up to 240 plies, so limit the input and then rescale
+     double m = std::min(240, ply) / 64.0;
 
-    cerr << "\n==========================="
-         << "\nTotal time (ms) : " << elapsed
-         << "\nNodes searched  : " << nodes
-         << "\nNodes/second    : " << 1000 * nodes / elapsed << endl;
+     // The coefficients of a third-order polynomial fit is based on the fishtest data
+     // for two parameters that need to transform eval to the argument of a logistic
+     // function.
+     constexpr double as[] = {   0.38036525,   -2.82015070,   23.17882135,  307.36768407};
+     constexpr double bs[] = {  -2.29434733,   13.27689788,  -14.26828904,   63.45318330 };
+
+     // Enforce that NormalizeToPawnValue corresponds to a 50% win rate at ply 64
+     static_assert(UCI::NormalizeToPawnValue == int(as[0] + as[1] + as[2] + as[3]));
+
+     double a = (((as[0] * m + as[1]) * m + as[2]) * m) + as[3];
+     double b = (((bs[0] * m + bs[1]) * m + bs[2]) * m) + bs[3];
+
+     // Transform the eval to centipawns with limited range
+     double x = std::clamp(double(v), -4000.0, 4000.0);
+
+     // Return the win rate in per mille units, rounded to the nearest integer
+     return int(0.5 + 1000 / (1 + std::exp((a - x) / b)));
   }
 
 } // namespace
 
 
-/// UCI::loop() waits for a command from stdin, parses it and calls the appropriate
-/// function. Also intercepts EOF from stdin to ensure gracefully exiting if the
-/// GUI dies unexpectedly. When called with some command line arguments, e.g. to
-/// run 'bench', once the command is executed the function returns immediately.
-/// In addition to the UCI ones, also some additional debug commands are supported.
+// UCI::loop() waits for a command from the stdin, parses it, and then calls the appropriate
+// function. It also intercepts an end-of-file (EOF) indication from the stdin to ensure a
+// graceful exit if the GUI dies unexpectedly. When called with some command-line arguments,
+// like running 'bench', the function returns immediately after the command is executed.
+// In addition to the UCI ones, some additional debug commands are also supported.
 
 void UCI::loop(int argc, char* argv[]) {
 
   Position pos;
-  string token, cmd;
+  std::string token, cmd;
   StateListPtr states(new std::deque<StateInfo>(1));
 
   pos.set(StartFEN, false, &states->back(), Threads.main());
@@ -203,24 +251,24 @@ void UCI::loop(int argc, char* argv[]) {
       cmd += std::string(argv[i]) + " ";
 
   do {
-      if (argc == 1 && !getline(cin, cmd)) // Block here waiting for input or EOF
+      if (argc == 1 && !getline(std::cin, cmd)) // Wait for an input or an end-of-file (EOF) indication
           cmd = "quit";
 
-      istringstream is(cmd);
+      std::istringstream is(cmd);
 
-      token.clear(); // Avoid a stale if getline() returns empty or blank line
-      is >> skipws >> token;
+      token.clear(); // Avoid a stale if getline() returns nothing or a blank line
+      is >> std::skipws >> token;
 
       if (    token == "quit"
           ||  token == "stop")
           Threads.stop = true;
 
-      // The GUI sends 'ponderhit' to tell us the user has played the expected move.
-      // So 'ponderhit' will be sent if we were told to ponder on the same move the
-      // user has played. We should continue searching but switch from pondering to
-      // normal search.
+      // The GUI sends 'ponderhit' to tell that the user has played the expected move.
+      // So, 'ponderhit' is sent if pondering was done on the same move that the user
+      // has played. The search should continue, but should also switch from pondering
+      // to the normal search.
       else if (token == "ponderhit")
-          Threads.main()->ponder = false; // Switch to normal search
+          Threads.main()->ponder = false; // Switch to the normal search
 
       else if (token == "uci")
           sync_cout << "id name " << engine_info(true)
@@ -233,34 +281,61 @@ void UCI::loop(int argc, char* argv[]) {
       else if (token == "ucinewgame") Search::clear();
       else if (token == "isready")    sync_cout << "readyok" << sync_endl;
 
-      // Additional custom non-UCI commands, mainly for debugging.
-      // Do not use these commands during a search!
-      else if (token == "flip")  pos.flip();
-      else if (token == "bench") bench(pos, is, states);
-      else if (token == "d")     sync_cout << pos << sync_endl;
-      else if (token == "eval")  sync_cout << Eval::trace(pos) << sync_endl;
-      else
-          sync_cout << "Unknown command: " << cmd << sync_endl;
-
-  } while (token != "quit" && argc == 1); // Command line args are one-shot
+      // Add custom non-UCI commands, mainly for debugging purposes.
+      // These commands must not be used during a search!
+      else if (token == "flip")     pos.flip();
+      else if (token == "bench")    bench(pos, is, states);
+      else if (token == "d")        sync_cout << pos << sync_endl;
+      else if (token == "eval")     trace_eval(pos);
+      else if (token == "compiler") sync_cout << compiler_info() << sync_endl;
+      else if (token == "export_net")
+      {
+          std::optional<std::string> filename;
+          std::string f;
+          if (is >> std::skipws >> f)
+              filename = f;
+          Eval::NNUE::save_eval(filename);
+      }
+      else if (token == "--help" || token == "help" || token == "--license" || token == "license")
+          sync_cout << "\nStockfish is a powerful chess engine for playing and analyzing."
+                       "\nIt is released as free software licensed under the GNU GPLv3 License."
+                       "\nStockfish is normally used with a graphical user interface (GUI) and implements"
+                       "\nthe Universal Chess Interface (UCI) protocol to communicate with a GUI, an API, etc."
+                       "\nFor any further information, visit https://github.com/official-stockfish/Stockfish#readme"
+                       "\nor read the corresponding README.md and Copying.txt files distributed along with this program.\n" << sync_endl;
+      else if (!token.empty() && token[0] != '#')
+          sync_cout << "Unknown command: '" << cmd << "'. Type help for more information." << sync_endl;
+
+  } while (token != "quit" && argc == 1); // The command-line arguments are one-shot
 }
 
 
-/// UCI::value() converts a Value to a string suitable for use with the UCI
-/// protocol specification:
-///
-/// cp <x>    The score from the engine's point of view in centipawns.
-/// mate <y>  Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
-///           use negative values for y.
+// Turns a Value to an integer centipawn number,
+// without treatment of mate and similar special scores.
+int UCI::to_cp(Value v) {
 
-string UCI::value(Value v) {
+  return 100 * v / UCI::NormalizeToPawnValue;
+}
+
+// UCI::value() converts a Value to a string by adhering to the UCI protocol specification:
+//
+// cp <x>    The score from the engine's point of view in centipawns.
+// mate <y>  Mate in 'y' moves (not plies). If the engine is getting mated,
+//           uses negative values for 'y'.
+
+std::string UCI::value(Value v) {
 
   assert(-VALUE_INFINITE < v && v < VALUE_INFINITE);
 
-  stringstream ss;
+  std::stringstream ss;
 
-  if (abs(v) < VALUE_MATE - MAX_PLY)
-      ss << "cp " << v * 100 / PawnValueEg;
+  if (abs(v) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
+      ss << "cp " << UCI::to_cp(v);
+  else if (abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
+  {
+      const int ply = VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1 - std::abs(v);  // recompute ss->ply
+      ss << "cp " << (v > 0 ? 20000 - ply : -20000 + ply);
+  }
   else
       ss << "mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
 
@@ -268,22 +343,35 @@ string UCI::value(Value v) {
 }
 
 
-/// UCI::square() converts a Square to a string in algebraic notation (g1, a7, etc.)
+// UCI::wdl() reports the win-draw-loss (WDL) statistics given an evaluation
+// and a game ply based on the data gathered for fishtest LTC games.
+
+std::string UCI::wdl(Value v, int ply) {
+
+  std::stringstream ss;
+
+  int wdl_w = win_rate_model( v, ply);
+  int wdl_l = win_rate_model(-v, ply);
+  int wdl_d = 1000 - wdl_w - wdl_l;
+  ss << " wdl " << wdl_w << " " << wdl_d << " " << wdl_l;
+
+  return ss.str();
+}
+
+
+// UCI::square() converts a Square to a string in algebraic notation (g1, a7, etc.)
 
 std::string UCI::square(Square s) {
   return std::string{ char('a' + file_of(s)), char('1' + rank_of(s)) };
 }
 
 
-/// UCI::move() converts a Move to a string in coordinate notation (g1f3, a7a8q).
-/// The only special case is castling, where we print in the e1g1 notation in
-/// normal chess mode, and in e1h1 notation in chess960 mode. Internally all
-/// castling moves are always encoded as 'king captures rook'.
-
-string UCI::move(Move m, bool chess960) {
+// UCI::move() converts a Move to a string in coordinate notation (g1f3, a7a8q).
+// The only special case is castling where the e1g1 notation is printed in
+// standard chess mode and in e1h1 notation it is printed in Chess960 mode.
+// Internally, all castling moves are always encoded as 'king captures rook'.
 
-  Square from = from_sq(m);
-  Square to = to_sq(m);
+std::string UCI::move(Move m, bool chess960) {
 
   if (m == MOVE_NONE)
       return "(none)";
@@ -291,10 +379,13 @@ string UCI::move(Move m, bool chess960) {
   if (m == MOVE_NULL)
       return "0000";
 
+  Square from = from_sq(m);
+  Square to = to_sq(m);
+
   if (type_of(m) == CASTLING && !chess960)
       to = make_square(to > from ? FILE_G : FILE_C, rank_of(from));
 
-  string move = UCI::square(from) + UCI::square(to);
+  std::string move = UCI::square(from) + UCI::square(to);
 
   if (type_of(m) == PROMOTION)
       move += " pnbrqk"[promotion_type(m)];
@@ -303,13 +394,13 @@ string UCI::move(Move m, bool chess960) {
 }
 
 
-/// UCI::to_move() converts a string representing a move in coordinate notation
-/// (g1f3, a7a8q) to the corresponding legal Move, if any.
+// UCI::to_move() converts a string representing a move in coordinate notation
+// (g1f3, a7a8q) to the corresponding legal Move, if any.
 
-Move UCI::to_move(const Position& pos, string& str) {
+Move UCI::to_move(const Position& pos, std::string& str) {
 
-  if (str.length() == 5) // Junior could send promotion piece in uppercase
-      str[4] = char(tolower(str[4]));
+  if (str.length() == 5)
+      str[4] = char(tolower(str[4])); // The promotion piece character must be lowercased
 
   for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
       if (str == UCI::move(m, pos.is_chess960()))
@@ -317,3 +408,5 @@ Move UCI::to_move(const Position& pos, string& str) {
 
   return MOVE_NONE;
 }
+
+} // namespace Stockfish