]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Retire hackish support for aCC and HP-UX from Makefile
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2014 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <algorithm>
21 #include <cassert>
22 #include <cmath>
23 #include <cstring>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26
27 #include "evaluate.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "movepick.h"
30 #include "rkiss.h"
31 #include "search.h"
32 #include "timeman.h"
33 #include "thread.h"
34 #include "tt.h"
35 #include "uci.h"
36 #include "syzygy/tbprobe.h"
37
38 namespace Search {
39
40   volatile SignalsType Signals;
41   LimitsType Limits;
42   std::vector<RootMove> RootMoves;
43   Position RootPos;
44   Time::point SearchTime;
45   StateStackPtr SetupStates;
46   int TBCardinality;
47   uint64_t TBHits;
48   bool RootInTB;
49   bool TB50MoveRule;
50   Depth TBProbeDepth;
51   Value TBScore;
52 }
53
54 using std::string;
55 using Eval::evaluate;
56 using namespace Search;
57
58 namespace {
59
60   // Different node types, used as template parameter
61   enum NodeType { Root, PV, NonPV };
62
63   // Dynamic razoring margin based on depth
64   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(512 + 32 * d); }
65
66   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
67   int FutilityMoveCounts[2][16]; // [improving][depth]
68
69   inline Value futility_margin(Depth d) {
70     return Value(200 * d);
71   }
72
73   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
74   int8_t Reductions[2][2][64][64]; // [pv][improving][depth][moveNumber]
75
76   template <bool PvNode> inline Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
77     return (Depth) Reductions[PvNode][i][std::min(int(d), 63)][std::min(mn, 63)];
78   }
79
80   size_t PVIdx;
81   TimeManager TimeMgr;
82   double BestMoveChanges;
83   Value DrawValue[COLOR_NB];
84   HistoryStats History;
85   GainsStats Gains;
86   MovesStats Countermoves, Followupmoves;
87
88   template <NodeType NT, bool SpNode>
89   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
90
91   template <NodeType NT, bool InCheck>
92   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
93
94   void id_loop(Position& pos);
95   Value value_to_tt(Value v, int ply);
96   Value value_from_tt(Value v, int ply);
97   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
98   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Depth depth, Move* quiets, int quietsCnt);
99   string uci_pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta);
100
101   struct Skill {
102     Skill(int l, size_t rootSize) : level(l),
103                                     candidates(l < 20 ? std::min(4, (int)rootSize) : 0),
104                                     best(MOVE_NONE) {}
105    ~Skill() {
106       if (candidates) // Swap best PV line with the sub-optimal one
107           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(),
108                     RootMoves.end(), best ? best : pick_move()));
109     }
110
111     size_t candidates_size() const { return candidates; }
112     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth / ONE_PLY == 1 + level; }
113     Move pick_move();
114
115     int level;
116     size_t candidates;
117     Move best;
118   };
119
120 } // namespace
121
122
123 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
124
125 void Search::init() {
126
127   // Init reductions array
128   for (int d = 1; d < 64; ++d)
129       for (int mc = 1; mc < 64; ++mc)
130       {
131           double    pvRed = 0.00 + log(double(d)) * log(double(mc)) / 3.00;
132           double nonPVRed = 0.33 + log(double(d)) * log(double(mc)) / 2.25;
133
134           Reductions[1][1][d][mc] = int8_t(   pvRed >= 1.0 ?    pvRed + 0.5: 0);
135           Reductions[0][1][d][mc] = int8_t(nonPVRed >= 1.0 ? nonPVRed + 0.5: 0);
136
137           Reductions[1][0][d][mc] = Reductions[1][1][d][mc];
138           Reductions[0][0][d][mc] = Reductions[0][1][d][mc];
139
140           // Increase reduction when eval is not improving
141           if (Reductions[0][0][d][mc] >= 2)
142               Reductions[0][0][d][mc] += 1;
143       }
144
145   // Init futility move count array
146   for (int d = 0; d < 16; ++d)
147   {
148       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.773 * pow(d + 0.00, 1.8));
149       FutilityMoveCounts[1][d] = int(2.9 + 1.045 * pow(d + 0.49, 1.8));
150   }
151 }
152
153
154 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
155 /// up to the given depth are generated and counted and the sum returned.
156 template<bool Root>
157 uint64_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
158
159   StateInfo st;
160   uint64_t cnt, nodes = 0;
161   CheckInfo ci(pos);
162   const bool leaf = (depth == 2 * ONE_PLY);
163
164   for (MoveList<LEGAL> it(pos); *it; ++it)
165   {
166       if (Root && depth <= ONE_PLY)
167           cnt = 1, nodes++;
168       else
169       {
170           pos.do_move(*it, st, ci, pos.gives_check(*it, ci));
171           cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - ONE_PLY);
172           nodes += cnt;
173           pos.undo_move(*it);
174       }
175       if (Root)
176           sync_cout << UCI::format_move(*it, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
177   }
178   return nodes;
179 }
180
181 template uint64_t Search::perft<true>(Position& pos, Depth depth);
182
183
184 /// Search::think() is the external interface to Stockfish's search, and is
185 /// called by the main thread when the program receives the UCI 'go' command. It
186 /// searches from RootPos and at the end prints the "bestmove" to output.
187
188 void Search::think() {
189
190   TimeMgr.init(Limits, RootPos.game_ply(), RootPos.side_to_move());
191   TBHits = TBCardinality = 0;
192   RootInTB = false;
193
194   int cf = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100; // From centipawns
195   DrawValue[ RootPos.side_to_move()] = VALUE_DRAW - Value(cf);
196   DrawValue[~RootPos.side_to_move()] = VALUE_DRAW + Value(cf);
197
198   if (RootMoves.empty())
199   {
200       RootMoves.push_back(MOVE_NONE);
201       sync_cout << "info depth 0 score "
202                 << UCI::format_value(RootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
203                 << sync_endl;
204   }
205   else
206   {
207       // Check Tablebases at root
208       int piecesCnt = RootPos.count<ALL_PIECES>(WHITE) + RootPos.count<ALL_PIECES>(BLACK);
209       TBCardinality = Options["SyzygyProbeLimit"];
210       TBProbeDepth = Options["SyzygyProbeDepth"] * ONE_PLY;
211       if (TBCardinality > Tablebases::TBLargest)
212       {
213           TBCardinality = Tablebases::TBLargest;
214           TBProbeDepth = 0 * ONE_PLY;
215       }
216       TB50MoveRule = Options["Syzygy50MoveRule"];
217
218       if (piecesCnt <= TBCardinality)
219       {
220           TBHits = RootMoves.size();
221
222           // If the current root position is in the tablebases then RootMoves
223           // contains only moves that preserve the draw or win.
224           RootInTB = Tablebases::root_probe(RootPos, TBScore);
225
226           if (RootInTB)
227           {
228               TBCardinality = 0; // Do not probe tablebases during the search
229
230               // It might be a good idea to mangle the hash key (xor it
231               // with a fixed value) in order to "clear" the hash table of
232               // the results of previous probes. However, that would have to
233               // be done from within the Position class, so we skip it for now.
234
235               // Optional: decrease target time.
236           }
237           else // If DTZ tables are missing, use WDL tables as a fallback
238           {
239               // Filter out moves that do not preserve a draw or win
240               RootInTB = Tablebases::root_probe_wdl(RootPos, TBScore);
241
242               // Only probe during search if winning
243               if (TBScore <= VALUE_DRAW)
244                   TBCardinality = 0;
245           }
246
247           if (!RootInTB)
248           {
249               TBHits = 0;
250           }
251           else if (!TB50MoveRule)
252           {
253               TBScore = TBScore > VALUE_DRAW ? VALUE_MATE - MAX_PLY - 1
254                       : TBScore < VALUE_DRAW ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + 1
255                       : TBScore;
256           }
257       }
258
259       for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
260           Threads[i]->maxPly = 0;
261
262       Threads.timer->run = true;
263       Threads.timer->notify_one(); // Wake up the recurring timer
264
265       id_loop(RootPos); // Let's start searching !
266
267       Threads.timer->run = false;
268   }
269
270   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
271   // Signals.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
272   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
273   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
274   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Signals.stop).
275   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
276   {
277       Signals.stopOnPonderhit = true;
278       RootPos.this_thread()->wait_for(Signals.stop);
279   }
280
281   sync_cout << "bestmove " << UCI::format_move(RootMoves[0].pv[0], RootPos.is_chess960());
282
283   if (RootMoves[0].pv.size() > 1)
284       std::cout << " ponder " << UCI::format_move(RootMoves[0].pv[1], RootPos.is_chess960());
285
286   std::cout << sync_endl;
287 }
288
289
290 namespace {
291
292   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
293   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
294   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
295
296   void id_loop(Position& pos) {
297
298     Stack stack[MAX_PLY+4], *ss = stack+2; // To allow referencing (ss-2) and (ss+2)
299     Depth depth;
300     Value bestValue, alpha, beta, delta;
301
302     std::memset(ss-2, 0, 5 * sizeof(Stack));
303
304     depth = DEPTH_ZERO;
305     BestMoveChanges = 0;
306     bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
307     beta = VALUE_INFINITE;
308
309     TT.new_search();
310     History.clear();
311     Gains.clear();
312     Countermoves.clear();
313     Followupmoves.clear();
314
315     size_t multiPV = Options["MultiPV"];
316     Skill skill(Options["Skill Level"], RootMoves.size());
317
318     // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV search
319     // that we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
320     multiPV = std::max(multiPV, skill.candidates_size());
321
322     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
323     while (++depth < DEPTH_MAX && !Signals.stop && (!Limits.depth || depth <= Limits.depth))
324     {
325         // Age out PV variability metric
326         BestMoveChanges *= 0.5;
327
328         // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
329         // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
330         for (size_t i = 0; i < RootMoves.size(); ++i)
331             RootMoves[i].prevScore = RootMoves[i].score;
332
333         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
334         for (PVIdx = 0; PVIdx < std::min(multiPV, RootMoves.size()) && !Signals.stop; ++PVIdx)
335         {
336             // Reset aspiration window starting size
337             if (depth >= 5 * ONE_PLY)
338             {
339                 delta = Value(16);
340                 alpha = std::max(RootMoves[PVIdx].prevScore - delta,-VALUE_INFINITE);
341                 beta  = std::min(RootMoves[PVIdx].prevScore + delta, VALUE_INFINITE);
342             }
343
344             // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
345             // high/low, re-search with a bigger window until we're not failing
346             // high/low anymore.
347             while (true)
348             {
349                 bestValue = search<Root, false>(pos, ss, alpha, beta, depth, false);
350
351                 // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
352                 // is done with a stable algorithm because all the values but the
353                 // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
354                 // and we want to keep the same order for all the moves except the
355                 // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
356                 // search the already searched PV lines are preserved.
357                 std::stable_sort(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end());
358
359                 // Write PV back to transposition table in case the relevant
360                 // entries have been overwritten during the search.
361                 for (size_t i = 0; i <= PVIdx; ++i)
362                     RootMoves[i].insert_pv_in_tt(pos);
363
364                 // If search has been stopped break immediately. Sorting and
365                 // writing PV back to TT is safe because RootMoves is still
366                 // valid, although it refers to previous iteration.
367                 if (Signals.stop)
368                     break;
369
370                 // When failing high/low give some update (without cluttering
371                 // the UI) before a re-search.
372                 if (  (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
373                     && Time::now() - SearchTime > 3000)
374                     sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
375
376                 // In case of failing low/high increase aspiration window and
377                 // re-search, otherwise exit the loop.
378                 if (bestValue <= alpha)
379                 {
380                     beta = (alpha + beta) / 2;
381                     alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
382
383                     Signals.failedLowAtRoot = true;
384                     Signals.stopOnPonderhit = false;
385                 }
386                 else if (bestValue >= beta)
387                 {
388                     alpha = (alpha + beta) / 2;
389                     beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
390                 }
391                 else
392                     break;
393
394                 delta += delta / 2;
395
396                 assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
397             }
398
399             // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
400             std::stable_sort(RootMoves.begin(), RootMoves.begin() + PVIdx + 1);
401
402             if (Signals.stop)
403                 sync_cout << "info nodes " << RootPos.nodes_searched()
404                           << " time " << Time::now() - SearchTime << sync_endl;
405
406             else if (   PVIdx + 1 == std::min(multiPV, RootMoves.size())
407                      || Time::now() - SearchTime > 3000)
408                 sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
409         }
410
411         // If skill levels are enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
412         if (skill.candidates_size() && skill.time_to_pick(depth))
413             skill.pick_move();
414
415         // Have we found a "mate in x"?
416         if (   Limits.mate
417             && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
418             && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
419             Signals.stop = true;
420
421         // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
422         if (Limits.use_time_management() && !Signals.stop && !Signals.stopOnPonderhit)
423         {
424             // Take some extra time if the best move has changed
425             if (depth > 4 * ONE_PLY && multiPV == 1)
426                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChanges);
427
428             // Stop the search if only one legal move is available or all
429             // of the available time has been used.
430             if (   RootMoves.size() == 1
431                 || Time::now() - SearchTime > TimeMgr.available_time())
432             {
433                 // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
434                 // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
435                 if (Limits.ponder)
436                     Signals.stopOnPonderhit = true;
437                 else
438                     Signals.stop = true;
439             }
440         }
441     }
442   }
443
444
445   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
446   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
447   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
448   // search, and searched the first move before splitting, so we don't have to
449   // repeat all this work again. We also don't need to store anything to the hash
450   // table here: This is taken care of after we return from the split point.
451
452   template <NodeType NT, bool SpNode>
453   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
454
455     const bool RootNode = NT == Root;
456     const bool PvNode   = NT == PV || NT == Root;
457
458     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
459     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
460     assert(depth > DEPTH_ZERO);
461
462     Move pv[MAX_PLY+1], quietsSearched[64];
463     StateInfo st;
464     const TTEntry *tte;
465     SplitPoint* splitPoint;
466     Key posKey;
467     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
468     Depth ext, newDepth, predictedDepth;
469     Value bestValue, value, ttValue, eval, nullValue, futilityValue;
470     bool inCheck, givesCheck, singularExtensionNode, improving;
471     bool captureOrPromotion, dangerous, doFullDepthSearch;
472     int moveCount, quietCount;
473     int piecesCnt;
474
475     // Step 1. Initialize node
476     Thread* thisThread = pos.this_thread();
477     inCheck = pos.checkers();
478
479     if (SpNode)
480     {
481         splitPoint = ss->splitPoint;
482         bestMove   = splitPoint->bestMove;
483         bestValue  = splitPoint->bestValue;
484         tte = NULL;
485         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
486         ttValue = VALUE_NONE;
487
488         assert(splitPoint->bestValue > -VALUE_INFINITE && splitPoint->moveCount > 0);
489
490         goto moves_loop;
491     }
492
493     moveCount = quietCount = 0;
494     bestValue = -VALUE_INFINITE;
495     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
496
497     // Used to send selDepth info to GUI
498     if (PvNode && thisThread->maxPly < ss->ply)
499         thisThread->maxPly = ss->ply;
500
501     if (!RootNode)
502     {
503         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
504         if (Signals.stop || pos.is_draw() || ss->ply >= MAX_PLY)
505             return ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck ? evaluate(pos) : DrawValue[pos.side_to_move()];
506
507         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
508         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
509         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
510         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
511         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
512         // mate. In this case return a fail-high score.
513         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
514         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
515         if (alpha >= beta)
516             return alpha;
517     }
518
519     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
520
521     ss->currentMove = ss->ttMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
522     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
523     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
524
525     // Step 4. Transposition table lookup
526     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
527     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
528     excludedMove = ss->excludedMove;
529     posKey = excludedMove ? pos.exclusion_key() : pos.key();
530     tte = TT.probe(posKey);
531     ss->ttMove = ttMove = RootNode ? RootMoves[PVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
532     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
533
534     // At non-PV nodes we check for a fail high/low. We don't probe at PV nodes
535     if (  !PvNode
536         && tte
537         && tte->depth() >= depth
538         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
539         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
540                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
541     {
542         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
543
544         // If ttMove is quiet, update killers, history, counter move and followup move on TT hit
545         if (ttValue >= beta && ttMove && !pos.capture_or_promotion(ttMove) && !inCheck)
546             update_stats(pos, ss, ttMove, depth, NULL, 0);
547
548         return ttValue;
549     }
550
551     // Step 4a. Tablebase probe
552     piecesCnt = pos.count<ALL_PIECES>(WHITE) + pos.count<ALL_PIECES>(BLACK);
553
554     if (   !RootNode
555         &&  piecesCnt <= TBCardinality
556         && (piecesCnt < TBCardinality || depth >= TBProbeDepth)
557         &&  pos.rule50_count() == 0)
558     {
559         int found, v = Tablebases::probe_wdl(pos, &found);
560
561         if (found)
562         {
563             TBHits++;
564
565             if (TB50MoveRule) {
566                 value = v < -1 ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + ss->ply
567                       : v >  1 ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - ss->ply
568                       : VALUE_DRAW + 2 * v;
569             }
570             else
571             {
572                 value = v < 0 ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + ss->ply
573                       : v > 0 ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - ss->ply
574                       : VALUE_DRAW;
575             }
576
577             TT.store(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_EXACT,
578                      std::min(DEPTH_MAX - ONE_PLY, depth + 6 * ONE_PLY), MOVE_NONE, VALUE_NONE);
579
580             return value;
581         }
582     }
583
584     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
585     if (inCheck)
586     {
587         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
588         goto moves_loop;
589     }
590
591     else if (tte)
592     {
593         // Never assume anything on values stored in TT
594         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval_value()) == VALUE_NONE)
595             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
596
597         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
598         if (ttValue != VALUE_NONE)
599             if (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
600                 eval = ttValue;
601     }
602     else
603     {
604         eval = ss->staticEval =
605         (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos) : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
606
607         TT.store(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
608     }
609
610     if (   !pos.captured_piece_type()
611         &&  ss->staticEval != VALUE_NONE
612         && (ss-1)->staticEval != VALUE_NONE
613         && (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
614         &&  move != MOVE_NONE
615         &&  type_of(move) == NORMAL)
616     {
617         Square to = to_sq(move);
618         Gains.update(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->staticEval - ss->staticEval);
619     }
620
621     // Step 6. Razoring (skipped when in check)
622     if (   !PvNode
623         &&  depth < 4 * ONE_PLY
624         &&  eval + razor_margin(depth) <= alpha
625         &&  ttMove == MOVE_NONE
626         && !pos.pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
627     {
628         if (   depth <= ONE_PLY
629             && eval + razor_margin(3 * ONE_PLY) <= alpha)
630             return qsearch<NonPV, false>(pos, ss, alpha, beta, DEPTH_ZERO);
631
632         Value ralpha = alpha - razor_margin(depth);
633         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, ralpha, ralpha+1, DEPTH_ZERO);
634         if (v <= ralpha)
635             return v;
636     }
637
638     // Step 7. Futility pruning: child node (skipped when in check)
639     if (   !PvNode
640         && !ss->skipNullMove
641         &&  depth < 7 * ONE_PLY
642         &&  eval - futility_margin(depth) >= beta
643         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN  // Do not return unproven wins
644         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
645         return eval - futility_margin(depth);
646
647     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
648     if (   !PvNode
649         && !ss->skipNullMove
650         &&  depth >= 2 * ONE_PLY
651         &&  eval >= beta
652         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
653     {
654         ss->currentMove = MOVE_NULL;
655
656         assert(eval - beta >= 0);
657
658         // Null move dynamic reduction based on depth and value
659         Depth R = (3 + depth / 4 + std::min((eval - beta) / PawnValueMg, 3)) * ONE_PLY;
660
661         pos.do_null_move(st);
662         (ss+1)->skipNullMove = true;
663         nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, DEPTH_ZERO)
664                                       : - search<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
665         (ss+1)->skipNullMove = false;
666         pos.undo_null_move();
667
668         if (nullValue >= beta)
669         {
670             // Do not return unproven mate scores
671             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
672                 nullValue = beta;
673
674             if (depth < 12 * ONE_PLY && abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN)
675                 return nullValue;
676
677             // Do verification search at high depths
678             ss->skipNullMove = true;
679             Value v = depth-R < ONE_PLY ? qsearch<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta, DEPTH_ZERO)
680                                         :  search<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
681             ss->skipNullMove = false;
682
683             if (v >= beta)
684                 return nullValue;
685         }
686     }
687
688     // Step 9. ProbCut (skipped when in check)
689     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
690     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
691     // prune the previous move.
692     if (   !PvNode
693         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
694         && !ss->skipNullMove
695         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
696     {
697         Value rbeta = std::min(beta + 200, VALUE_INFINITE);
698         Depth rdepth = depth - 4 * ONE_PLY;
699
700         assert(rdepth >= ONE_PLY);
701         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NONE);
702         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL);
703
704         MovePicker mp(pos, ttMove, History, pos.captured_piece_type());
705         CheckInfo ci(pos);
706
707         while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
708             if (pos.legal(move, ci.pinned))
709             {
710                 ss->currentMove = move;
711                 pos.do_move(move, st, ci, pos.gives_check(move, ci));
712                 value = -search<NonPV, false>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth, !cutNode);
713                 pos.undo_move(move);
714                 if (value >= rbeta)
715                     return value;
716             }
717     }
718
719     // Step 10. Internal iterative deepening (skipped when in check)
720     if (    depth >= (PvNode ? 5 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
721         && !ttMove
722         && (PvNode || ss->staticEval + 256 >= beta))
723     {
724         Depth d = 2 * (depth - 2 * ONE_PLY) - (PvNode ? DEPTH_ZERO : depth / 2);
725         ss->skipNullMove = true;
726         search<PvNode ? PV : NonPV, false>(pos, ss, alpha, beta, d / 2, true);
727         ss->skipNullMove = false;
728
729         tte = TT.probe(posKey);
730         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
731     }
732
733 moves_loop: // When in check and at SpNode search starts from here
734
735     Square prevMoveSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
736     Move countermoves[] = { Countermoves[pos.piece_on(prevMoveSq)][prevMoveSq].first,
737                             Countermoves[pos.piece_on(prevMoveSq)][prevMoveSq].second };
738
739     Square prevOwnMoveSq = to_sq((ss-2)->currentMove);
740     Move followupmoves[] = { Followupmoves[pos.piece_on(prevOwnMoveSq)][prevOwnMoveSq].first,
741                              Followupmoves[pos.piece_on(prevOwnMoveSq)][prevOwnMoveSq].second };
742
743     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, History, countermoves, followupmoves, ss);
744     CheckInfo ci(pos);
745     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
746     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
747                || ss->staticEval == VALUE_NONE
748                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
749
750     singularExtensionNode =   !RootNode
751                            && !SpNode
752                            &&  depth >= 8 * ONE_PLY
753                            &&  ttMove != MOVE_NONE
754                        /*  &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
755                            &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
756                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
757                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
758                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
759
760     // Step 11. Loop through moves
761     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
762     while ((move = mp.next_move<SpNode>()) != MOVE_NONE)
763     {
764       assert(is_ok(move));
765
766       if (move == excludedMove)
767           continue;
768
769       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
770       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
771       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
772       if (RootNode && !std::count(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end(), move))
773           continue;
774
775       if (SpNode)
776       {
777           // Shared counter cannot be decremented later if the move turns out to be illegal
778           if (!pos.legal(move, ci.pinned))
779               continue;
780
781           moveCount = ++splitPoint->moveCount;
782           splitPoint->mutex.unlock();
783       }
784       else
785           ++moveCount;
786
787       if (RootNode)
788       {
789           Signals.firstRootMove = (moveCount == 1);
790
791           if (thisThread == Threads.main() && Time::now() - SearchTime > 3000)
792               sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
793                         << " currmove " << UCI::format_move(move, pos.is_chess960())
794                         << " currmovenumber " << moveCount + PVIdx << sync_endl;
795       }
796
797       if (PvNode)
798           (ss+1)->pv = NULL;
799
800       ext = DEPTH_ZERO;
801       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
802
803       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !ci.dcCandidates
804                   ? ci.checkSq[type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))] & to_sq(move)
805                   : pos.gives_check(move, ci);
806
807       dangerous =   givesCheck
808                  || type_of(move) != NORMAL
809                  || pos.advanced_pawn_push(move);
810
811       // Step 12. Extend checks
812       if (givesCheck && pos.see_sign(move) >= VALUE_ZERO)
813           ext = ONE_PLY;
814
815       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
816       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
817       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
818       // on all the other moves but the ttMove and if the result is lower than
819       // ttValue minus a margin then we extend the ttMove.
820       if (    singularExtensionNode
821           &&  move == ttMove
822           && !ext
823           &&  pos.legal(move, ci.pinned))
824       {
825           Value rBeta = ttValue - 2 * depth / ONE_PLY;
826           ss->excludedMove = move;
827           ss->skipNullMove = true;
828           value = search<NonPV, false>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2, cutNode);
829           ss->skipNullMove = false;
830           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
831
832           if (value < rBeta)
833               ext = ONE_PLY;
834       }
835
836       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
837       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
838
839       // Step 13. Pruning at shallow depth (exclude PV nodes)
840       if (   !PvNode
841           && !captureOrPromotion
842           && !inCheck
843           && !dangerous
844           &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
845       {
846           // Move count based pruning
847           if (   depth < 16 * ONE_PLY
848               && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth])
849           {
850               if (SpNode)
851                   splitPoint->mutex.lock();
852
853               continue;
854           }
855
856           predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
857
858           // Futility pruning: parent node
859           if (predictedDepth < 7 * ONE_PLY)
860           {
861               futilityValue =  ss->staticEval + futility_margin(predictedDepth)
862                              + 128 + Gains[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)];
863
864               if (futilityValue <= alpha)
865               {
866                   bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
867
868                   if (SpNode)
869                   {
870                       splitPoint->mutex.lock();
871                       if (bestValue > splitPoint->bestValue)
872                           splitPoint->bestValue = bestValue;
873                   }
874                   continue;
875               }
876           }
877
878           // Prune moves with negative SEE at low depths
879           if (predictedDepth < 4 * ONE_PLY && pos.see_sign(move) < VALUE_ZERO)
880           {
881               if (SpNode)
882                   splitPoint->mutex.lock();
883
884               continue;
885           }
886       }
887
888       // Speculative prefetch as early as possible
889       prefetch((char*)TT.first_entry(pos.key_after(move)));
890
891       // Check for legality just before making the move
892       if (!RootNode && !SpNode && !pos.legal(move, ci.pinned))
893       {
894           moveCount--;
895           continue;
896       }
897
898       ss->currentMove = move;
899       if (!SpNode && !captureOrPromotion && quietCount < 64)
900           quietsSearched[quietCount++] = move;
901
902       // Step 14. Make the move
903       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
904
905       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
906       // re-searched at full depth.
907       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
908           &&  moveCount > 1
909           && !captureOrPromotion
910           &&  move != ss->killers[0]
911           &&  move != ss->killers[1])
912       {
913           ss->reduction = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
914
915           if (   (!PvNode && cutNode)
916               ||  History[pos.piece_on(to_sq(move))][to_sq(move)] < 0)
917               ss->reduction += ONE_PLY;
918
919           if (move == countermoves[0] || move == countermoves[1])
920               ss->reduction = std::max(DEPTH_ZERO, ss->reduction - ONE_PLY);
921
922           // Decrease reduction for moves that escape a capture
923           if (   ss->reduction
924               && type_of(move) == NORMAL
925               && type_of(pos.piece_on(to_sq(move))) != PAWN
926               && pos.see(make_move(to_sq(move), from_sq(move))) < 0)
927               ss->reduction = std::max(DEPTH_ZERO, ss->reduction - ONE_PLY);
928
929           Depth d = std::max(newDepth - ss->reduction, ONE_PLY);
930           if (SpNode)
931               alpha = splitPoint->alpha;
932
933           value = -search<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
934
935           // Re-search at intermediate depth if reduction is very high
936           if (value > alpha && ss->reduction >= 4 * ONE_PLY)
937           {
938               Depth d2 = std::max(newDepth - 2 * ONE_PLY, ONE_PLY);
939               value = -search<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d2, true);
940           }
941
942           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
943           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
944       }
945       else
946           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
947
948       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
949       if (doFullDepthSearch)
950       {
951           if (SpNode)
952               alpha = splitPoint->alpha;
953
954           value = newDepth <   ONE_PLY ?
955                             givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
956                                        : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
957                                        : - search<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
958       }
959
960       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
961       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
962       // parent node fail low with value <= alpha and to try another move.
963       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
964       {
965           (ss+1)->pv = pv;
966           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
967
968           value = newDepth <   ONE_PLY ?
969                             givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
970                                        : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
971                                        : - search<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
972       }
973
974       // Step 17. Undo move
975       pos.undo_move(move);
976
977       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
978
979       // Step 18. Check for new best move
980       if (SpNode)
981       {
982           splitPoint->mutex.lock();
983           bestValue = splitPoint->bestValue;
984           alpha = splitPoint->alpha;
985       }
986
987       // Finished searching the move. If a stop or a cutoff occurred, the return
988       // value of the search cannot be trusted, and we return immediately without
989       // updating best move, PV and TT.
990       if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
991           return VALUE_ZERO;
992
993       if (RootNode)
994       {
995           RootMove& rm = *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), move);
996
997           // PV move or new best move ?
998           if (moveCount == 1 || value > alpha)
999           {
1000               rm.score = value;
1001               rm.pv.resize(1);
1002
1003               assert((ss+1)->pv);
1004
1005               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1006                   rm.pv.push_back(*m);
1007
1008               // We record how often the best move has been changed in each
1009               // iteration. This information is used for time management: When
1010               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1011               if (moveCount > 1)
1012                   ++BestMoveChanges;
1013           }
1014           else
1015               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this is
1016               // not a problem when sorting because the sort is stable and the
1017               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1018               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1019       }
1020
1021       if (value > bestValue)
1022       {
1023           bestValue = SpNode ? splitPoint->bestValue = value : value;
1024
1025           if (value > alpha)
1026           {
1027               bestMove = SpNode ? splitPoint->bestMove = move : move;
1028
1029               if (PvNode && !RootNode) // Update pv even in fail-high case
1030                   update_pv(SpNode ? splitPoint->ss->pv : ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1031
1032               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1033                   alpha = SpNode ? splitPoint->alpha = value : value;
1034               else
1035               {
1036                   assert(value >= beta); // Fail high
1037
1038                   if (SpNode)
1039                       splitPoint->cutoff = true;
1040
1041                   break;
1042               }
1043           }
1044       }
1045
1046       // Step 19. Check for splitting the search
1047       if (   !SpNode
1048           &&  Threads.size() >= 2
1049           &&  depth >= Threads.minimumSplitDepth
1050           &&  (   !thisThread->activeSplitPoint
1051                || !thisThread->activeSplitPoint->allSlavesSearching)
1052           &&  thisThread->splitPointsSize < MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
1053       {
1054           assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < beta);
1055
1056           thisThread->split(pos, ss, alpha, beta, &bestValue, &bestMove,
1057                             depth, moveCount, &mp, NT, cutNode);
1058
1059           if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
1060               return VALUE_ZERO;
1061
1062           if (bestValue >= beta)
1063               break;
1064       }
1065     }
1066
1067     if (SpNode)
1068         return bestValue;
1069
1070     // Following condition would detect a stop or a cutoff set only after move
1071     // loop has been completed. But in this case bestValue is valid because we
1072     // have fully searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1073     /*
1074        if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
1075         return VALUE_DRAW;
1076     */
1077
1078     // Step 20. Check for mate and stalemate
1079     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1080     // must be mate or stalemate. If we are in a singular extension search then
1081     // return a fail low score.
1082     if (!moveCount)
1083         bestValue = excludedMove ? alpha
1084                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1085
1086     // Quiet best move: update killers, history, countermoves and followupmoves
1087     else if (bestValue >= beta && !pos.capture_or_promotion(bestMove) && !inCheck)
1088         update_stats(pos, ss, bestMove, depth, quietsSearched, quietCount - 1);
1089
1090     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1091              bestValue >= beta  ? BOUND_LOWER :
1092              PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1093              depth, bestMove, ss->staticEval);
1094
1095     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1096
1097     return bestValue;
1098   }
1099
1100
1101   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1102   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1103   // less than ONE_PLY).
1104
1105   template <NodeType NT, bool InCheck>
1106   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1107
1108     const bool PvNode = NT == PV;
1109
1110     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1111     assert(InCheck == !!pos.checkers());
1112     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1113     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1114     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1115
1116     Move pv[MAX_PLY+1];
1117     StateInfo st;
1118     const TTEntry* tte;
1119     Key posKey;
1120     Move ttMove, move, bestMove;
1121     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1122     bool givesCheck, evasionPrunable;
1123     Depth ttDepth;
1124
1125     if (PvNode)
1126     {
1127         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1128         (ss+1)->pv = pv;
1129         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1130     }
1131
1132     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1133     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1134
1135     // Check for an instant draw or if the maximum ply has been reached
1136     if (pos.is_draw() || ss->ply >= MAX_PLY)
1137         return ss->ply >= MAX_PLY && !InCheck ? evaluate(pos) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1138
1139     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1140
1141     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1142     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1143     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1144     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1145                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1146
1147     // Transposition table lookup
1148     posKey = pos.key();
1149     tte = TT.probe(posKey);
1150     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1151     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(),ss->ply) : VALUE_NONE;
1152
1153     if (  !PvNode
1154         && tte
1155         && tte->depth() >= ttDepth
1156         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1157         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1158                             : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1159     {
1160         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1161         return ttValue;
1162     }
1163
1164     // Evaluate the position statically
1165     if (InCheck)
1166     {
1167         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1168         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1169     }
1170     else
1171     {
1172         if (tte)
1173         {
1174             // Never assume anything on values stored in TT
1175             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval_value()) == VALUE_NONE)
1176                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1177
1178             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1179             if (ttValue != VALUE_NONE)
1180                 if (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
1181                     bestValue = ttValue;
1182         }
1183         else
1184             ss->staticEval = bestValue =
1185             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos) : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
1186
1187         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1188         if (bestValue >= beta)
1189         {
1190             if (!tte)
1191                 TT.store(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1192                          DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1193
1194             return bestValue;
1195         }
1196
1197         if (PvNode && bestValue > alpha)
1198             alpha = bestValue;
1199
1200         futilityBase = bestValue + 128;
1201     }
1202
1203     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1204     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1205     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1206     // be generated.
1207     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, History, to_sq((ss-1)->currentMove));
1208     CheckInfo ci(pos);
1209
1210     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1211     while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
1212     {
1213       assert(is_ok(move));
1214
1215       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !ci.dcCandidates
1216                   ? ci.checkSq[type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))] & to_sq(move)
1217                   : pos.gives_check(move, ci);
1218
1219       // Futility pruning
1220       if (   !PvNode
1221           && !InCheck
1222           && !givesCheck
1223           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1224           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1225       {
1226           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1227
1228           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1229
1230           if (futilityValue < beta)
1231           {
1232               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1233               continue;
1234           }
1235
1236           if (futilityBase < beta && pos.see(move) <= VALUE_ZERO)
1237           {
1238               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1239               continue;
1240           }
1241       }
1242
1243       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1244       evasionPrunable =    InCheck
1245                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1246                        && !pos.capture(move)
1247                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1248
1249       // Don't search moves with negative SEE values
1250       if (   !PvNode
1251           && (!InCheck || evasionPrunable)
1252           &&  type_of(move) != PROMOTION
1253           &&  pos.see_sign(move) < VALUE_ZERO)
1254           continue;
1255
1256       // Speculative prefetch as early as possible
1257       prefetch((char*)TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1258
1259       // Check for legality just before making the move
1260       if (!pos.legal(move, ci.pinned))
1261           continue;
1262
1263       ss->currentMove = move;
1264
1265       // Make and search the move
1266       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1267       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1268                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1269       pos.undo_move(move);
1270
1271       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1272
1273       // Check for new best move
1274       if (value > bestValue)
1275       {
1276           bestValue = value;
1277
1278           if (value > alpha)
1279           {
1280               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1281                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1282
1283               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here! Always alpha < beta
1284               {
1285                   alpha = value;
1286                   bestMove = move;
1287               }
1288               else // Fail high
1289               {
1290                   TT.store(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1291                            ttDepth, move, ss->staticEval);
1292
1293                   return value;
1294               }
1295           }
1296        }
1297     }
1298
1299     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1300     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1301     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1302         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1303
1304     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1305              PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1306              ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1307
1308     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1309
1310     return bestValue;
1311   }
1312
1313
1314   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1315   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1316   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1317
1318   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1319
1320     assert(v != VALUE_NONE);
1321
1322     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1323           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1324   }
1325
1326
1327   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1328   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1329   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1330
1331   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1332
1333     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1334           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1335           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1336   }
1337
1338
1339   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1340
1341   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1342
1343     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1344         *pv++ = *childPv++;
1345     *pv = MOVE_NONE;
1346   }
1347
1348   // update_stats() updates killers, history, countermoves and followupmoves stats after a fail-high
1349   // of a quiet move.
1350
1351   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Depth depth, Move* quiets, int quietsCnt) {
1352
1353     if (ss->killers[0] != move)
1354     {
1355         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1356         ss->killers[0] = move;
1357     }
1358
1359     // Increase history value of the cut-off move and decrease all the other
1360     // played quiet moves.
1361     Value bonus = Value((depth / ONE_PLY) * (depth / ONE_PLY));
1362     History.update(pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1363     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1364     {
1365         Move m = quiets[i];
1366         History.update(pos.moved_piece(m), to_sq(m), -bonus);
1367     }
1368
1369     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1370     {
1371         Square prevMoveSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1372         Countermoves.update(pos.piece_on(prevMoveSq), prevMoveSq, move);
1373     }
1374
1375     if (is_ok((ss-2)->currentMove) && (ss-1)->currentMove == (ss-1)->ttMove)
1376     {
1377         Square prevOwnMoveSq = to_sq((ss-2)->currentMove);
1378         Followupmoves.update(pos.piece_on(prevOwnMoveSq), prevOwnMoveSq, move);
1379     }
1380   }
1381
1382
1383   // When playing with a strength handicap, choose best move among the first 'candidates'
1384   // RootMoves using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1385
1386   Move Skill::pick_move() {
1387
1388     static RKISS rk;
1389
1390     // PRNG sequence should be not deterministic
1391     for (int i = Time::now() % 50; i > 0; --i)
1392         rk.rand<unsigned>();
1393
1394     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1395     int variance = std::min(RootMoves[0].score - RootMoves[candidates - 1].score, PawnValueMg);
1396     int weakness = 120 - 2 * level;
1397     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1398     best = MOVE_NONE;
1399
1400     // Choose best move. For each move score we add two terms both dependent on
1401     // weakness. One deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1402     // then we choose the move with the resulting highest score.
1403     for (size_t i = 0; i < candidates; ++i)
1404     {
1405         int s = RootMoves[i].score;
1406
1407         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1408         if (i > 0 && RootMoves[i - 1].score > s + 2 * PawnValueMg)
1409             break;
1410
1411         // This is our magic formula
1412         s += (  weakness * int(RootMoves[0].score - s)
1413               + variance * (rk.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1414
1415         if (s > max_s)
1416         {
1417             max_s = s;
1418             best = RootMoves[i].pv[0];
1419         }
1420     }
1421     return best;
1422   }
1423
1424
1425   // uci_pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI
1426   // requires that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous
1427   // search score.
1428
1429   string uci_pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1430
1431     std::stringstream ss;
1432     Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime + 1;
1433     size_t uciPVSize = std::min((size_t)Options["MultiPV"], RootMoves.size());
1434     int selDepth = 0;
1435
1436     for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1437         if (Threads[i]->maxPly > selDepth)
1438             selDepth = Threads[i]->maxPly;
1439
1440     for (size_t i = 0; i < uciPVSize; ++i)
1441     {
1442         bool updated = (i <= PVIdx);
1443
1444         if (depth == ONE_PLY && !updated)
1445             continue;
1446
1447         Depth d = updated ? depth : depth - ONE_PLY;
1448         Value v = updated ? RootMoves[i].score : RootMoves[i].prevScore;
1449
1450         bool tb = RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE - MAX_PLY;
1451         v = tb ? TBScore : v;
1452
1453         if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1454             ss << "\n";
1455
1456         ss << "info depth " << d / ONE_PLY
1457            << " seldepth "  << selDepth
1458            << " multipv "   << i + 1
1459            << " score "     << ((!tb && i == PVIdx) ? UCI::format_value(v, alpha, beta) : UCI::format_value(v))
1460            << " nodes "     << pos.nodes_searched()
1461            << " nps "       << pos.nodes_searched() * 1000 / elapsed
1462            << " tbhits "    << TBHits
1463            << " time "      << elapsed
1464            << " pv";
1465
1466         for (size_t j = 0; j < RootMoves[i].pv.size(); ++j)
1467             ss << " " << UCI::format_move(RootMoves[i].pv[j], pos.is_chess960());
1468     }
1469
1470     return ss.str();
1471   }
1472
1473 } // namespace
1474
1475
1476 /// RootMove::insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and
1477 /// inserts the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
1478 /// first, even if the old TT entries have been overwritten.
1479
1480 void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
1481
1482   StateInfo state[MAX_PLY], *st = state;
1483   const TTEntry* tte;
1484   size_t idx = 0;
1485
1486   for ( ; idx < pv.size(); ++idx)
1487   {
1488       tte = TT.probe(pos.key());
1489
1490       if (!tte || tte->move() != pv[idx]) // Don't overwrite correct entries
1491           TT.store(pos.key(), VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, pv[idx], VALUE_NONE);
1492
1493       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[idx]));
1494
1495       pos.do_move(pv[idx], *st++);
1496   }
1497
1498   while (idx) pos.undo_move(pv[--idx]);
1499 }
1500
1501
1502 /// Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do
1503
1504 void Thread::idle_loop() {
1505
1506   // Pointer 'this_sp' is not null only if we are called from split(), and not
1507   // at the thread creation. This means we are the split point's master.
1508   SplitPoint* this_sp = splitPointsSize ? activeSplitPoint : NULL;
1509
1510   assert(!this_sp || (this_sp->masterThread == this && searching));
1511
1512   while (!exit)
1513   {
1514       // If this thread has been assigned work, launch a search
1515       while (searching)
1516       {
1517           Threads.mutex.lock();
1518
1519           assert(activeSplitPoint);
1520           SplitPoint* sp = activeSplitPoint;
1521
1522           Threads.mutex.unlock();
1523
1524           Stack stack[MAX_PLY+4], *ss = stack+2; // To allow referencing (ss-2) and (ss+2)
1525           Position pos(*sp->pos, this);
1526
1527           std::memcpy(ss-2, sp->ss-2, 5 * sizeof(Stack));
1528           ss->splitPoint = sp;
1529
1530           sp->mutex.lock();
1531
1532           assert(activePosition == NULL);
1533
1534           activePosition = &pos;
1535
1536           if (sp->nodeType == NonPV)
1537               search<NonPV, true>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1538
1539           else if (sp->nodeType == PV)
1540               search<PV, true>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1541
1542           else if (sp->nodeType == Root)
1543               search<Root, true>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1544
1545           else
1546               assert(false);
1547
1548           assert(searching);
1549
1550           searching = false;
1551           activePosition = NULL;
1552           sp->slavesMask.reset(idx);
1553           sp->allSlavesSearching = false;
1554           sp->nodes += pos.nodes_searched();
1555
1556           // Wake up the master thread so to allow it to return from the idle
1557           // loop in case we are the last slave of the split point.
1558           if (    this != sp->masterThread
1559               &&  sp->slavesMask.none())
1560           {
1561               assert(!sp->masterThread->searching);
1562               sp->masterThread->notify_one();
1563           }
1564
1565           // After releasing the lock we can't access any SplitPoint related data
1566           // in a safe way because it could have been released under our feet by
1567           // the sp master.
1568           sp->mutex.unlock();
1569
1570           // Try to late join to another split point if none of its slaves has
1571           // already finished.
1572           if (Threads.size() > 2)
1573               for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1574               {
1575                   const int size = Threads[i]->splitPointsSize; // Local copy
1576                   sp = size ? &Threads[i]->splitPoints[size - 1] : NULL;
1577
1578                   if (   sp
1579                       && sp->allSlavesSearching
1580                       && available_to(Threads[i]))
1581                   {
1582                       // Recheck the conditions under lock protection
1583                       Threads.mutex.lock();
1584                       sp->mutex.lock();
1585
1586                       if (   sp->allSlavesSearching
1587                           && available_to(Threads[i]))
1588                       {
1589                            sp->slavesMask.set(idx);
1590                            activeSplitPoint = sp;
1591                            searching = true;
1592                       }
1593
1594                       sp->mutex.unlock();
1595                       Threads.mutex.unlock();
1596
1597                       break; // Just a single attempt
1598                   }
1599               }
1600       }
1601
1602       // Grab the lock to avoid races with Thread::notify_one()
1603       mutex.lock();
1604
1605       // If we are master and all slaves have finished then exit idle_loop
1606       if (this_sp && this_sp->slavesMask.none())
1607       {
1608           assert(!searching);
1609           mutex.unlock();
1610           break;
1611       }
1612
1613       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled instead of
1614       // wasting CPU time polling for work.
1615       if (!searching && !exit)
1616           sleepCondition.wait(mutex);
1617
1618       mutex.unlock();
1619   }
1620 }
1621
1622
1623 /// check_time() is called by the timer thread when the timer triggers. It is
1624 /// used to print debug info and, more importantly, to detect when we are out of
1625 /// available time and thus stop the search.
1626
1627 void check_time() {
1628
1629   static Time::point lastInfoTime = Time::now();
1630   Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime;
1631
1632   if (Time::now() - lastInfoTime >= 1000)
1633   {
1634       lastInfoTime = Time::now();
1635       dbg_print();
1636   }
1637
1638   // An engine may not stop pondering until told so by the GUI
1639   if (Limits.ponder)
1640       return;
1641
1642   if (Limits.use_time_management())
1643   {
1644       bool stillAtFirstMove =    Signals.firstRootMove
1645                              && !Signals.failedLowAtRoot
1646                              &&  elapsed > TimeMgr.available_time() * 75 / 100;
1647
1648       if (   stillAtFirstMove
1649           || elapsed > TimeMgr.maximum_time() - 2 * TimerThread::Resolution)
1650           Signals.stop = true;
1651   }
1652   else if (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1653       Signals.stop = true;
1654
1655   else if (Limits.nodes)
1656   {
1657       Threads.mutex.lock();
1658
1659       int64_t nodes = RootPos.nodes_searched();
1660
1661       // Loop across all split points and sum accumulated SplitPoint nodes plus
1662       // all the currently active positions nodes.
1663       for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1664           for (int j = 0; j < Threads[i]->splitPointsSize; ++j)
1665           {
1666               SplitPoint& sp = Threads[i]->splitPoints[j];
1667
1668               sp.mutex.lock();
1669
1670               nodes += sp.nodes;
1671
1672               for (size_t idx = 0; idx < Threads.size(); ++idx)
1673                   if (sp.slavesMask.test(idx) && Threads[idx]->activePosition)
1674                       nodes += Threads[idx]->activePosition->nodes_searched();
1675
1676               sp.mutex.unlock();
1677           }
1678
1679       Threads.mutex.unlock();
1680
1681       if (nodes >= Limits.nodes)
1682           Signals.stop = true;
1683   }
1684 }