]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Move print_pv_info() under RootMove
[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) 2008-2010 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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31 #include <vector>
32
33 #include "book.h"
34 #include "evaluate.h"
35 #include "history.h"
36 #include "misc.h"
37 #include "movegen.h"
38 #include "movepick.h"
39 #include "lock.h"
40 #include "san.h"
41 #include "search.h"
42 #include "timeman.h"
43 #include "thread.h"
44 #include "tt.h"
45 #include "ucioption.h"
46
47 using std::cout;
48 using std::endl;
49
50 ////
51 //// Local definitions
52 ////
53
54 namespace {
55
56   // Types
57   enum NodeType { NonPV, PV };
58
59   // Set to true to force running with one thread.
60   // Used for debugging SMP code.
61   const bool FakeSplit = false;
62
63   // Fast lookup table of sliding pieces indexed by Piece
64   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
65   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
66
67   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
68   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
69   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
70   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
71
72   class ThreadsManager {
73     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
74        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
75        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
76     */
77   public:
78     void init_threads();
79     void exit_threads();
80
81     int min_split_depth() const { return minimumSplitDepth; }
82     int active_threads() const { return activeThreads; }
83     void set_active_threads(int cnt) { activeThreads = cnt; }
84
85     void read_uci_options();
86     bool available_thread_exists(int master) const;
87     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
88     bool cutoff_at_splitpoint(int threadID) const;
89     void wake_sleeping_thread(int threadID);
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     Depth minimumSplitDepth;
98     int maxThreadsPerSplitPoint;
99     bool useSleepingThreads;
100     int activeThreads;
101     volatile bool allThreadsShouldExit;
102     Thread threads[MAX_THREADS];
103     Lock mpLock, sleepLock[MAX_THREADS];
104     WaitCondition sleepCond[MAX_THREADS];
105   };
106
107
108   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each root
109   // move, we store two scores, a node count, and a PV (really a refutation
110   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
111   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves, while non_pv_score is computed
112   // according to the order in which moves are returned by MovePicker.
113
114   struct RootMove {
115
116     RootMove();
117     RootMove(const RootMove& rm) { *this = rm; }
118     RootMove& operator=(const RootMove& rm);
119
120     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
121     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
122     // than a move m2 if it has an higher pv_score, or if it has
123     // equal pv_score but m1 has the higher non_pv_score. In this
124     // way we are guaranteed that PV moves are always sorted as first.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126       return pv_score != m.pv_score ? pv_score < m.pv_score
127                                     : non_pv_score < m.non_pv_score;
128     }
129
130     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
131     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
132     std::string pv_info_to_uci(const Position& pos, Value alpha, Value beta);
133
134     int64_t nodes;
135     Value pv_score;
136     Value non_pv_score;
137     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
138   };
139
140
141   // RootMoveList struct is essentially a std::vector<> of RootMove objects,
142   // with an handful of methods above the standard ones.
143
144   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
145
146     typedef std::vector<RootMove> Base;
147
148     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
149     void set_non_pv_scores(const Position& pos);
150
151     void sort() { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), end()); }
152     void sort_multipv(int n) { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), begin() + n); }
153   };
154
155
156   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
157   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
158   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
159   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
160   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
161   // operator<<() that will use it to properly format castling moves.
162   enum set960 {};
163
164   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& m) {
165
166     os.iword(0) = int(m);
167     return os;
168   }
169
170
171   /// Adjustments
172
173   // Step 6. Razoring
174
175   // Maximum depth for razoring
176   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
177
178   // Dynamic razoring margin based on depth
179   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
180
181   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
182   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
183
184   // Step 9. Internal iterative deepening
185
186   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
187   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
188
189   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
190   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
191   const Value IIDMargin = Value(0x100);
192
193   // Step 11. Decide the new search depth
194
195   // Extensions. Configurable UCI options
196   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
197   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
198   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
199
200   // Minimum depth for use of singular extension
201   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
202
203   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
204   // remaining ones we will extend it.
205   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
206
207   // Step 12. Futility pruning
208
209   // Futility margin for quiescence search
210   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
211
212   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
213   Value FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
214   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
215
216   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE; }
217   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
218
219   // Step 14. Reduced search
220
221   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
223
224   template <NodeType PV>
225   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
226
227   // Common adjustments
228
229   // Search depth at iteration 1
230   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
231
232   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
233   // better than the second best move.
234   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
235
236
237   /// Namespace variables
238
239   // Book object
240   Book OpeningBook;
241
242   // Iteration counter
243   int Iteration;
244
245   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
246   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
247   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248
249   // Search window management
250   int AspirationDelta;
251
252   // MultiPV mode
253   int MultiPV;
254
255   // Time managment variables
256   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
257   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
258   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
259   TimeManager TimeMgr;
260
261   // Log file
262   bool UseLogFile;
263   std::ofstream LogFile;
264
265   // Multi-threads manager object
266   ThreadsManager ThreadsMgr;
267
268   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
269   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
270   int NodesSincePoll;
271   int NodesBetweenPolls = 30000;
272
273   // History table
274   History H;
275
276   /// Local functions
277
278   Value id_loop(Position& pos, Move searchMoves[]);
279   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, RootMoveList& rml);
280
281   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
282   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
283
284   template <NodeType PvNode>
285   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   inline Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
289
290       return depth < ONE_PLY ? qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, DEPTH_ZERO, ply)
291                              : search<PvNode, false>(pos, ss, alpha, beta, depth, ply);
292   }
293
294   template <NodeType PvNode>
295   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
296
297   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
298   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
299   bool value_is_mate(Value value);
300   Value value_to_tt(Value v, int ply);
301   Value value_from_tt(Value v, int ply);
302   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
303   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
304   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
305   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
306   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
307   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
308
309   int current_search_time();
310   std::string value_to_uci(Value v);
311   int nps(const Position& pos);
312   void poll(const Position& pos);
313   void ponderhit();
314   void wait_for_stop_or_ponderhit();
315   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
316
317 #if !defined(_MSC_VER)
318   void* init_thread(void* threadID);
319 #else
320   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
321 #endif
322
323 }
324
325
326 ////
327 //// Functions
328 ////
329
330 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
331 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
332
333 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
334 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
335
336
337 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
338
339 void init_search() {
340
341   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
342   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
343   int mc; // moveCount
344
345   // Init reductions array
346   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
347   {
348       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
349       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
350       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
351       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
352   }
353
354   // Init futility margins array
355   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
356       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
357
358   // Init futility move count array
359   for (d = 0; d < 32; d++)
360       FutilityMoveCountArray[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
361 }
362
363
364 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
365 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
366
367 int perft(Position& pos, Depth depth)
368 {
369     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
370     StateInfo st;
371     Move m;
372     int sum = 0;
373
374     // Generate all legal moves
375     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
376
377     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
378     // the moves, just to count them.
379     if (depth <= ONE_PLY)
380         return int(last - mlist);
381
382     // Loop through all legal moves
383     CheckInfo ci(pos);
384     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
385     {
386         m = cur->move;
387         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
388         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
389         pos.undo_move(m);
390     }
391     return sum;
392 }
393
394
395 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
396 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
397 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
398 /// when a quit command is received during the search.
399
400 bool think(Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
401            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
402
403   // Initialize global search variables
404   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
405   NodesSincePoll = 0;
406   SearchStartTime = get_system_time();
407   ExactMaxTime = maxTime;
408   MaxDepth = maxDepth;
409   MaxNodes = maxNodes;
410   InfiniteSearch = infinite;
411   PonderSearch = ponder;
412   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
413
414   // Look for a book move, only during games, not tests
415   if (UseTimeManagement && Options["OwnBook"].value<bool>())
416   {
417       if (Options["Book File"].value<std::string>() != OpeningBook.file_name())
418           OpeningBook.open(Options["Book File"].value<std::string>());
419
420       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
421       if (bookMove != MOVE_NONE)
422       {
423           if (PonderSearch)
424               wait_for_stop_or_ponderhit();
425
426           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
427           return true;
428       }
429   }
430
431   // Read UCI option values
432   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
433   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
434   {
435       Options["Clear Hash"].set_value("false");
436       TT.clear();
437   }
438
439   CheckExtension[1]         = Options["Check Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
440   CheckExtension[0]         = Options["Check Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
441   SingleEvasionExtension[1] = Options["Single Evasion Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
442   SingleEvasionExtension[0] = Options["Single Evasion Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
443   PawnPushTo7thExtension[1] = Options["Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
444   PawnPushTo7thExtension[0] = Options["Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
445   PassedPawnExtension[1]    = Options["Passed Pawn Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
446   PassedPawnExtension[0]    = Options["Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
447   PawnEndgameExtension[1]   = Options["Pawn Endgame Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
448   PawnEndgameExtension[0]   = Options["Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
449   MateThreatExtension[1]    = Options["Mate Threat Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
450   MateThreatExtension[0]    = Options["Mate Threat Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
451   MultiPV                   = Options["MultiPV"].value<int>();
452   UseLogFile                = Options["Use Search Log"].value<bool>();
453
454   if (UseLogFile)
455       LogFile.open(Options["Search Log Filename"].value<std::string>().c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
456
457   read_weights(pos.side_to_move());
458
459   // Set the number of active threads
460   ThreadsMgr.read_uci_options();
461   init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
462
463   // Wake up needed threads
464   for (int i = 1; i < ThreadsMgr.active_threads(); i++)
465       ThreadsMgr.wake_sleeping_thread(i);
466
467   // Set thinking time
468   int myTime = time[pos.side_to_move()];
469   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
470   if (UseTimeManagement)
471       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
472
473   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
474   // heavy time pressure.
475   if (MaxNodes)
476       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
477   else if (myTime && myTime < 1000)
478       NodesBetweenPolls = 1000;
479   else if (myTime && myTime < 5000)
480       NodesBetweenPolls = 5000;
481   else
482       NodesBetweenPolls = 30000;
483
484   // Write search information to log file
485   if (UseLogFile)
486       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
487               << "infinite: "  << infinite
488               << " ponder: "   << ponder
489               << " time: "     << myTime
490               << " increment: " << myIncrement
491               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
492
493   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
494   id_loop(pos, searchMoves);
495
496   if (UseLogFile)
497       LogFile.close();
498
499   // This makes all the threads to go to sleep
500   ThreadsMgr.set_active_threads(1);
501
502   return !Quit;
503 }
504
505
506 namespace {
507
508   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
509   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
510   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
511   // reached.
512
513   Value id_loop(Position& pos, Move searchMoves[]) {
514
515     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
516     Depth depth;
517     Move EasyMove = MOVE_NONE;
518     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
519
520     // Moves to search are verified, scored and sorted
521     RootMoveList rml(pos, searchMoves);
522
523     // Handle special case of searching on a mate/stale position
524     if (rml.size() == 0)
525     {
526         if (PonderSearch)
527             wait_for_stop_or_ponderhit();
528
529         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
530     }
531
532     // Initialize
533     TT.new_search();
534     H.clear();
535     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
536     ValueByIteration[1] = rml[0].pv_score;
537     Iteration = 1;
538
539     // Send initial RootMoveList scoring (iteration 1)
540     cout << set960(pos.is_chess960()) // Is enough to set once at the beginning
541          << "info depth " << Iteration
542          << "\n" << rml[0].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta) << endl;
543
544     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
545     if (   rml.size() == 1
546         || rml[0].pv_score > rml[1].pv_score + EasyMoveMargin)
547         EasyMove = rml[0].pv[0];
548
549     // Iterative deepening loop
550     while (Iteration < PLY_MAX)
551     {
552         // Initialize iteration
553         Iteration++;
554         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
555
556         cout << "info depth " << Iteration << endl;
557
558         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
559         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
560         {
561             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
562             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
563
564             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
565             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
566
567             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
568             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
569         }
570
571         depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
572
573         // Search to the current depth, rml is updated and sorted
574         value = root_search(pos, ss, alpha, beta, depth, rml);
575
576         if (AbortSearch)
577             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
578
579         //Save info about search result
580         ValueByIteration[Iteration] = value;
581
582         // Drop the easy move if differs from the new best move
583         if (rml[0].pv[0] != EasyMove)
584             EasyMove = MOVE_NONE;
585
586         if (UseTimeManagement)
587         {
588             // Time to stop?
589             bool stopSearch = false;
590
591             // Stop search early if there is only a single legal move,
592             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
593             if (Iteration >= 6 && rml.size() == 1)
594                 stopSearch = true;
595
596             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
597             if (  Iteration >= 6
598                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
599                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
600                 stopSearch = true;
601
602             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
603             if (   Iteration >= 8
604                 && EasyMove == rml[0].pv[0]
605                 && (  (   rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
606                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
607                     ||(   rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
608                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
609                 stopSearch = true;
610
611             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
612             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
613                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
614                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
615
616             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
617             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
618             // move at the next iteration anyway.
619             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
620                 stopSearch = true;
621
622             if (stopSearch)
623             {
624                 if (PonderSearch)
625                     StopOnPonderhit = true;
626                 else
627                     break;
628             }
629         }
630
631         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
632             break;
633     }
634
635     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
636     // best move before we are told to do so.
637     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
638         wait_for_stop_or_ponderhit();
639     else
640         // Print final search statistics
641         cout << "info nodes " << pos.nodes_searched()
642              << " nps " << nps(pos)
643              << " time " << current_search_time() << endl;
644
645     // Print the best move and the ponder move to the standard output
646     cout << "bestmove " << rml[0].pv[0];
647
648     if (rml[0].pv[1] != MOVE_NONE)
649         cout << " ponder " << rml[0].pv[1];
650
651     cout << endl;
652
653     if (UseLogFile)
654     {
655         if (dbg_show_mean)
656             dbg_print_mean(LogFile);
657
658         if (dbg_show_hit_rate)
659             dbg_print_hit_rate(LogFile);
660
661         LogFile << "\nNodes: " << pos.nodes_searched()
662                 << "\nNodes/second: " << nps(pos)
663                 << "\nBest move: " << move_to_san(pos, rml[0].pv[0]);
664
665         StateInfo st;
666         pos.do_move(rml[0].pv[0], st);
667         LogFile << "\nPonder move: "
668                 << move_to_san(pos, rml[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
669                 << endl;
670     }
671     return rml[0].pv_score;
672   }
673
674
675   // root_search() is the function which searches the root node. It is
676   // similar to search_pv except that it prints some information to the
677   // standard output and handles the fail low/high loops.
678
679   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha,
680                     Value beta, Depth depth, RootMoveList& rml) {
681     StateInfo st;
682     CheckInfo ci(pos);
683     int64_t nodes;
684     Move move;
685     Depth ext, newDepth;
686     Value value, oldAlpha;
687     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
688     int researchCountFH, researchCountFL;
689
690     researchCountFH = researchCountFL = 0;
691     oldAlpha = alpha;
692     isCheck = pos.is_check();
693
694     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
695     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
696
697     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
698     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
699     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
700
701     // Step 5. Evaluate the position statically
702     // At root we do this only to get reference value for child nodes
703     ss->evalMargin = VALUE_NONE;
704     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ss->evalMargin);
705
706     // Step 6. Razoring (omitted at root)
707     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
708     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
709     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
710
711     // Step extra. Fail low loop
712     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
713     // with bigger window until we are not failing low anymore.
714     while (1)
715     {
716         // Sort the moves before to (re)search
717         rml.set_non_pv_scores(pos);
718         rml.sort();
719
720         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
721         for (int i = 0; i < (int)rml.size() && !AbortSearch; i++)
722         {
723             // This is used by time management
724             FirstRootMove = (i == 0);
725
726             // Save the current node count before the move is searched
727             nodes = pos.nodes_searched();
728
729             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
730             // the standard output.
731             move = ss->currentMove = rml[i].pv[0];
732
733             if (current_search_time() >= 1000)
734                 cout << "info currmove " << move
735                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
736
737             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
738             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
739
740             // Step 11. Decide the new search depth
741             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
742             newDepth = depth + ext;
743
744             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
745
746             // Step extra. Fail high loop
747             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
748             // high anymore.
749             value = -VALUE_INFINITE;
750
751             while (1)
752             {
753                 // Step 13. Make the move
754                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
755
756                 // Step extra. pv search
757                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
758                 // and for fail high research (value > alpha)
759                 if (i < MultiPV || value > alpha)
760                 {
761                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
762                     if (MultiPV > 1)
763                         alpha = -VALUE_INFINITE;
764
765                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
766                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
767                 }
768                 else
769                 {
770                     // Step 14. Reduced search
771                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
772                     bool doFullDepthSearch = true;
773
774                     if (    depth >= 3 * ONE_PLY
775                         && !dangerous
776                         && !captureOrPromotion
777                         && !move_is_castle(move))
778                     {
779                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
780                         if (ss->reduction)
781                         {
782                             assert(newDepth-ss->reduction >= ONE_PLY);
783
784                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
785                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
786                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
787                         }
788                         ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
789                     }
790
791                     // Step 15. Full depth search
792                     if (doFullDepthSearch)
793                     {
794                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
795                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
796
797                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
798                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
799                         if (value > alpha)
800                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
801                     }
802                 }
803
804                 // Step 16. Undo move
805                 pos.undo_move(move);
806
807                 // Can we exit fail high loop ?
808                 if (AbortSearch || value < beta)
809                     break;
810
811                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
812                 // the score before research in case we run out of time while researching.
813                 ss->bestMove = move;
814                 rml[i].pv_score = value;
815                 rml[i].extract_pv_from_tt(pos);
816
817                 // Inform GUI that PV has changed
818                 cout << rml[i].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta) << endl;
819
820                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
821                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
822                 researchCountFH++;
823
824             } // End of fail high loop
825
826             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
827             // was aborted because the user interrupted the search or because we
828             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
829             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
830             // move and/or PV.
831             if (AbortSearch)
832                 break;
833
834             // Remember searched nodes counts for this move
835             rml[i].nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
836
837             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
838             assert(value < beta);
839
840             // Step 17. Check for new best move
841             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
842                 rml[i].pv_score = -VALUE_INFINITE;
843             else
844             {
845                 // PV move or new best move!
846
847                 // Update PV
848                 ss->bestMove = move;
849                 rml[i].pv_score = value;
850                 rml[i].extract_pv_from_tt(pos);
851
852                 if (MultiPV == 1)
853                 {
854                     // We record how often the best move has been changed in each
855                     // iteration. This information is used for time managment: When
856                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
857                     if (i > 0)
858                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
859
860                     // Inform GUI that PV has changed
861                     cout << rml[i].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta) << endl;
862
863                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
864                     if (value > alpha)
865                         alpha = value;
866                 }
867                 else // MultiPV > 1
868                 {
869                     rml.sort_multipv(i);
870                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, (int)rml.size()); j++)
871                     {
872                         cout << "info multipv " << j + 1
873                              << " score " << value_to_uci(rml[j].pv_score)
874                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
875                              << " time " << current_search_time()
876                              << " nodes " << pos.nodes_searched()
877                              << " nps " << nps(pos)
878                              << " pv ";
879
880                         for (int k = 0; rml[j].pv[k] != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
881                             cout << rml[j].pv[k] << " ";
882
883                         cout << endl;
884                     }
885                     alpha = rml[Min(i, MultiPV - 1)].pv_score;
886                 }
887             } // PV move or new best move
888
889             assert(alpha >= oldAlpha);
890
891             AspirationFailLow = (alpha == oldAlpha);
892
893             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
894                 StopOnPonderhit = false;
895         }
896
897         // Can we exit fail low loop ?
898         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
899             break;
900
901         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
902         oldAlpha = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
903         researchCountFL++;
904
905     } // Fail low loop
906
907     // Sort the moves before to return
908     rml.sort();
909
910     // Write PV lines to transposition table, in case the relevant entries
911     // have been overwritten during the search.
912     for (int i = 0; i < MultiPV; i++)
913         rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
914
915     return alpha;
916   }
917
918
919   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
920   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
921   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
922   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
923   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
924   // here: This is taken care of after we return from the split point.
925
926   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
927   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
928
929     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
930     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
931     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
932     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
933     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
934
935     Move movesSearched[MOVES_MAX];
936     StateInfo st;
937     const TTEntry *tte;
938     Key posKey;
939     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
940     Depth ext, newDepth;
941     ValueType vt;
942     Value bestValue, value, oldAlpha;
943     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
944     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
945     bool mateThreat = false;
946     int moveCount = 0;
947     int threadID = pos.thread();
948     SplitPoint* sp = NULL;
949     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
950     oldAlpha = alpha;
951     isCheck = pos.is_check();
952
953     if (SpNode)
954     {
955         sp = ss->sp;
956         tte = NULL;
957         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
958         threatMove = sp->threatMove;
959         mateThreat = sp->mateThreat;
960         goto split_point_start;
961     }
962     else {} // Hack to fix icc's "statement is unreachable" warning
963
964     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
965     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
966     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
967
968     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
969     {
970         NodesSincePoll = 0;
971         poll(pos);
972     }
973
974     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
975     if (   AbortSearch
976         || ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
977         || pos.is_draw()
978         || ply >= PLY_MAX - 1)
979         return VALUE_DRAW;
980
981     // Step 3. Mate distance pruning
982     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
983     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
984     if (alpha >= beta)
985         return alpha;
986
987     // Step 4. Transposition table lookup
988
989     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
990     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
991     excludedMove = ss->excludedMove;
992     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
993
994     tte = TT.retrieve(posKey);
995     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
996
997     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
998     // This is to avoid problems in the following areas:
999     //
1000     // * Repetition draw detection
1001     // * Fifty move rule detection
1002     // * Searching for a mate
1003     // * Printing of full PV line
1004     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1005     {
1006         TT.refresh(tte);
1007         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1008         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1009     }
1010
1011     // Step 5. Evaluate the position statically and
1012     // update gain statistics of parent move.
1013     if (isCheck)
1014         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
1015     else if (tte)
1016     {
1017         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1018
1019         ss->eval = tte->static_value();
1020         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
1021         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1022     }
1023     else
1024     {
1025         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1026         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
1027     }
1028
1029     // Save gain for the parent non-capture move
1030     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1031
1032     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1033     if (   !PvNode
1034         &&  depth < RazorDepth
1035         && !isCheck
1036         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1037         &&  ttMove == MOVE_NONE
1038         && !value_is_mate(beta)
1039         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1040     {
1041         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1042         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1043         if (v < rbeta)
1044             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1045             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1046             return v;
1047     }
1048
1049     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1050     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1051     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1052     if (   !PvNode
1053         && !ss->skipNullMove
1054         &&  depth < RazorDepth
1055         && !isCheck
1056         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1057         && !value_is_mate(beta)
1058         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1059         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1060
1061     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1062     if (   !PvNode
1063         && !ss->skipNullMove
1064         &&  depth > ONE_PLY
1065         && !isCheck
1066         &&  refinedValue >= beta
1067         && !value_is_mate(beta)
1068         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1069     {
1070         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1071
1072         // Null move dynamic reduction based on depth
1073         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1074
1075         // Null move dynamic reduction based on value
1076         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1077             R++;
1078
1079         pos.do_null_move(st);
1080         (ss+1)->skipNullMove = true;
1081         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1082         (ss+1)->skipNullMove = false;
1083         pos.undo_null_move();
1084
1085         if (nullValue >= beta)
1086         {
1087             // Do not return unproven mate scores
1088             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1089                 nullValue = beta;
1090
1091             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1092                 return nullValue;
1093
1094             // Do verification search at high depths
1095             ss->skipNullMove = true;
1096             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1097             ss->skipNullMove = false;
1098
1099             if (v >= beta)
1100                 return nullValue;
1101         }
1102         else
1103         {
1104             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1105             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1106             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1107             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1108             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1109             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1110             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1111                 mateThreat = true;
1112
1113             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1114             if (   depth < ThreatDepth
1115                 && (ss-1)->reduction
1116                 && threatMove != MOVE_NONE
1117                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1118                 return beta - 1;
1119         }
1120     }
1121
1122     // Step 9. Internal iterative deepening
1123     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1124         &&  ttMove == MOVE_NONE
1125         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1126     {
1127         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1128
1129         ss->skipNullMove = true;
1130         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1131         ss->skipNullMove = false;
1132
1133         ttMove = ss->bestMove;
1134         tte = TT.retrieve(posKey);
1135     }
1136
1137     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1138     if (PvNode)
1139         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1140
1141 split_point_start: // At split points actual search starts from here
1142
1143     // Initialize a MovePicker object for the current position
1144     // FIXME currently MovePicker() c'tor is needless called also in SplitPoint
1145     MovePicker mpBase(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1146     MovePicker& mp = SpNode ? *sp->mp : mpBase;
1147     CheckInfo ci(pos);
1148     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1149     singleEvasion = !SpNode && isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1150     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
1151     singularExtensionNode =  !SpNode
1152                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1153                            && tte
1154                            && tte->move()
1155                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1156                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
1157                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1158     if (SpNode)
1159     {
1160         lock_grab(&(sp->lock));
1161         bestValue = sp->bestValue;
1162     }
1163
1164     // Step 10. Loop through moves
1165     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1166     while (   bestValue < beta
1167            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1168            && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1169     {
1170       assert(move_is_ok(move));
1171
1172       if (SpNode)
1173       {
1174           moveCount = ++sp->moveCount;
1175           lock_release(&(sp->lock));
1176       }
1177       else if (move == excludedMove)
1178           continue;
1179       else
1180           movesSearched[moveCount++] = move;
1181
1182       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1183       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1184
1185       // Step 11. Decide the new search depth
1186       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1187
1188       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1189       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1190       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1191       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1192       if (   singularExtensionNode
1193           && move == tte->move()
1194           && ext < ONE_PLY)
1195       {
1196           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1197
1198           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1199           {
1200               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1201               ss->excludedMove = move;
1202               ss->skipNullMove = true;
1203               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1204               ss->skipNullMove = false;
1205               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1206               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1207               if (v < b)
1208                   ext = ONE_PLY;
1209           }
1210       }
1211
1212       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1213       ss->currentMove = move;
1214       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1215
1216       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1217       if (   !PvNode
1218           && !captureOrPromotion
1219           && !isCheck
1220           && !dangerous
1221           &&  move != ttMove
1222           && !move_is_castle(move))
1223       {
1224           // Move count based pruning
1225           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1226               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1227               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)) // FIXME bestValue is racy
1228           {
1229               if (SpNode)
1230                   lock_grab(&(sp->lock));
1231
1232               continue;
1233           }
1234
1235           // Value based pruning
1236           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1237           // but fixing this made program slightly weaker.
1238           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1239           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1240                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1241
1242           if (futilityValueScaled < beta)
1243           {
1244               if (SpNode)
1245               {
1246                   lock_grab(&(sp->lock));
1247                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1248                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1249               }
1250               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1251                   bestValue = futilityValueScaled;
1252
1253               continue;
1254           }
1255
1256           // Prune moves with negative SEE at low depths
1257           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1258               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1259               && pos.see_sign(move) < 0)
1260           {
1261               if (SpNode)
1262                   lock_grab(&(sp->lock));
1263
1264               continue;
1265           }
1266       }
1267
1268       // Step 13. Make the move
1269       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1270
1271       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1272       // The first move in list is the expected PV
1273       if (PvNode && moveCount == 1)
1274           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1275       else
1276       {
1277           // Step 14. Reduced depth search
1278           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1279           bool doFullDepthSearch = true;
1280
1281           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1282               && !captureOrPromotion
1283               && !dangerous
1284               && !move_is_castle(move)
1285               &&  ss->killers[0] != move
1286               &&  ss->killers[1] != move)
1287           {
1288               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1289
1290               if (ss->reduction)
1291               {
1292                   alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1293                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1294                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1295
1296                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1297               }
1298               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1299           }
1300
1301           // Step 15. Full depth search
1302           if (doFullDepthSearch)
1303           {
1304               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1305               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1306
1307               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1308               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1309               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1310               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1311                   value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1312           }
1313       }
1314
1315       // Step 16. Undo move
1316       pos.undo_move(move);
1317
1318       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1319
1320       // Step 17. Check for new best move
1321       if (SpNode)
1322       {
1323           lock_grab(&(sp->lock));
1324           bestValue = sp->bestValue;
1325           alpha = sp->alpha;
1326       }
1327
1328       if (value > bestValue && !(SpNode && ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)))
1329       {
1330           bestValue = value;
1331
1332           if (SpNode)
1333               sp->bestValue = value;
1334
1335           if (value > alpha)
1336           {
1337               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1338               {
1339                   alpha = value;
1340
1341                   if (SpNode)
1342                       sp->alpha = value;
1343               }
1344               else if (SpNode)
1345                   sp->betaCutoff = true;
1346
1347               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1348                   ss->mateKiller = move;
1349
1350               ss->bestMove = move;
1351
1352               if (SpNode)
1353                   sp->parentSstack->bestMove = move;
1354           }
1355       }
1356
1357       // Step 18. Check for split
1358       if (   !SpNode
1359           && depth >= ThreadsMgr.min_split_depth()
1360           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1361           && bestValue < beta
1362           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1363           && !AbortSearch
1364           && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
1365           && Iteration <= 99)
1366           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1367                                       threatMove, mateThreat, moveCount, &mp, PvNode);
1368     }
1369
1370     // Step 19. Check for mate and stalemate
1371     // All legal moves have been searched and if there are
1372     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1373     // If one move was excluded return fail low score.
1374     if (!SpNode && !moveCount)
1375         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1376
1377     // Step 20. Update tables
1378     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1379     // history counters, and killer moves.
1380     if (!SpNode && !AbortSearch && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1381     {
1382         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1383         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1384              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1385
1386         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1387
1388         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1389         if (    bestValue >= beta
1390             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1391         {
1392             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1393             update_killers(move, ss);
1394         }
1395     }
1396
1397     if (SpNode)
1398     {
1399         // Here we have the lock still grabbed
1400         sp->slaves[threadID] = 0;
1401         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1402         lock_release(&(sp->lock));
1403     }
1404
1405     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1406
1407     return bestValue;
1408   }
1409
1410   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1411   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1412   // less than ONE_PLY).
1413
1414   template <NodeType PvNode>
1415   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1416
1417     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1418     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1419     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1420     assert(depth <= 0);
1421     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1422     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1423
1424     StateInfo st;
1425     Move ttMove, move;
1426     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1427     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1428     const TTEntry* tte;
1429     Depth ttDepth;
1430     Value oldAlpha = alpha;
1431
1432     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1433
1434     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1435     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1436         return VALUE_DRAW;
1437
1438     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1439     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1440     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1441     isCheck = pos.is_check();
1442     ttDepth = (isCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1443
1444     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1445     // pruning, but only for move ordering.
1446     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1447     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1448
1449     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ply))
1450     {
1451         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1452         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1453     }
1454
1455     // Evaluate the position statically
1456     if (isCheck)
1457     {
1458         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1459         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1460         enoughMaterial = false;
1461     }
1462     else
1463     {
1464         if (tte)
1465         {
1466             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1467
1468             evalMargin = tte->static_value_margin();
1469             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1470         }
1471         else
1472             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1473
1474         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1475
1476         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1477         if (bestValue >= beta)
1478         {
1479             if (!tte)
1480                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1481
1482             return bestValue;
1483         }
1484
1485         if (PvNode && bestValue > alpha)
1486             alpha = bestValue;
1487
1488         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1489         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1490         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1491     }
1492
1493     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1494     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1495     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1496     // be generated.
1497     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H);
1498     CheckInfo ci(pos);
1499
1500     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1501     while (   alpha < beta
1502            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1503     {
1504       assert(move_is_ok(move));
1505
1506       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1507
1508       // Futility pruning
1509       if (   !PvNode
1510           && !isCheck
1511           && !moveIsCheck
1512           &&  move != ttMove
1513           &&  enoughMaterial
1514           && !move_is_promotion(move)
1515           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1516       {
1517           futilityValue =  futilityBase
1518                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1519                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1520
1521           if (futilityValue < alpha)
1522           {
1523               if (futilityValue > bestValue)
1524                   bestValue = futilityValue;
1525               continue;
1526           }
1527       }
1528
1529       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1530       evasionPrunable =   isCheck
1531                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1532                        && !pos.move_is_capture(move)
1533                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1534
1535       // Don't search moves with negative SEE values
1536       if (   !PvNode
1537           && (!isCheck || evasionPrunable)
1538           &&  move != ttMove
1539           && !move_is_promotion(move)
1540           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1541           continue;
1542
1543       // Don't search useless checks
1544       if (   !PvNode
1545           && !isCheck
1546           &&  moveIsCheck
1547           &&  move != ttMove
1548           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1549           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1550           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1551       {
1552           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1553               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1554
1555           continue;
1556       }
1557
1558       // Update current move
1559       ss->currentMove = move;
1560
1561       // Make and search the move
1562       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1563       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1564       pos.undo_move(move);
1565
1566       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1567
1568       // New best move?
1569       if (value > bestValue)
1570       {
1571           bestValue = value;
1572           if (value > alpha)
1573           {
1574               alpha = value;
1575               ss->bestMove = move;
1576           }
1577        }
1578     }
1579
1580     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1581     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1582     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1583         return value_mated_in(ply);
1584
1585     // Update transposition table
1586     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1587     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1588
1589     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1590
1591     return bestValue;
1592   }
1593
1594
1595   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1596   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1597   // will be pruned.
1598
1599   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1600   {
1601     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1602     Square from, to, ksq, victimSq;
1603     Piece pc;
1604     Color them;
1605     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1606
1607     from = move_from(move);
1608     to = move_to(move);
1609     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1610     ksq = pos.king_square(them);
1611     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1612     pc = pos.piece_on(from);
1613
1614     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1615     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1616     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1617
1618     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1619     b = kingAtt & ~pos.pieces_of_color(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1620
1621     if (!(b && (b & (b - 1))))
1622         return true;
1623
1624     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1625     if (   type_of_piece(pc) == QUEEN
1626         && bit_is_set(kingAtt, to))
1627         return true;
1628
1629     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1630     b = pos.pieces_of_color(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1631
1632     while (b)
1633     {
1634         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1635         futilityValue = futilityBase + pos.endgame_value_of_piece_on(victimSq);
1636
1637         // Note that here we generate illegal "double move"!
1638         if (   futilityValue >= beta
1639             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1640             return true;
1641
1642         if (futilityValue > bv)
1643             bv = futilityValue;
1644     }
1645
1646     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1647     *bestValue = bv;
1648     return false;
1649   }
1650
1651
1652   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1653   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1654   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1655   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1656   // second move is assumed to be a move from the current position.
1657
1658   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1659
1660     Square f1, t1, f2, t2;
1661     Piece p;
1662
1663     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1664     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1665
1666     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1667     f2 = move_from(m2);
1668     t1 = move_to(m1);
1669     if (f2 == t1)
1670         return true;
1671
1672     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1673     t2 = move_to(m2);
1674     f1 = move_from(m1);
1675     if (t2 == f1)
1676         return true;
1677
1678     // Case 3: Moving through the vacated square
1679     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1680         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1681       return true;
1682
1683     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1684     p = pos.piece_on(t1);
1685     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1686         return true;
1687
1688     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1689     if (    piece_is_slider(p)
1690         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1691         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1692     {
1693         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1694         // move is the opposite of the checking piece.
1695         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1696         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1697
1698         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1699             return true;
1700     }
1701     return false;
1702   }
1703
1704
1705   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1706   // compensated for the ply.
1707
1708   bool value_is_mate(Value value) {
1709
1710     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1711
1712     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1713           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1714   }
1715
1716
1717   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1718   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1719   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1720
1721   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1722
1723     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1724       return v + ply;
1725
1726     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1727       return v - ply;
1728
1729     return v;
1730   }
1731
1732
1733   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1734   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1735
1736   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1737
1738     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1739       return v - ply;
1740
1741     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1742       return v + ply;
1743
1744     return v;
1745   }
1746
1747
1748   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1749   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1750   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1751   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1752   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1753   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1754   template <NodeType PvNode>
1755   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1756                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1757
1758     assert(m != MOVE_NONE);
1759
1760     Depth result = DEPTH_ZERO;
1761     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1762
1763     if (*dangerous)
1764     {
1765         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1766             result += CheckExtension[PvNode];
1767
1768         if (singleEvasion)
1769             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1770
1771         if (mateThreat)
1772             result += MateThreatExtension[PvNode];
1773     }
1774
1775     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1776     {
1777         Color c = pos.side_to_move();
1778         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1779         {
1780             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1781             *dangerous = true;
1782         }
1783         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1784         {
1785             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1786             *dangerous = true;
1787         }
1788     }
1789
1790     if (   captureOrPromotion
1791         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1792         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1793             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1794         && !move_is_promotion(m)
1795         && !move_is_ep(m))
1796     {
1797         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1798         *dangerous = true;
1799     }
1800
1801     if (   PvNode
1802         && captureOrPromotion
1803         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1804         && pos.see_sign(m) >= 0)
1805     {
1806         result += ONE_PLY / 2;
1807         *dangerous = true;
1808     }
1809
1810     return Min(result, ONE_PLY);
1811   }
1812
1813
1814   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1815   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1816
1817   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1818
1819     assert(move_is_ok(m));
1820     assert(threat && move_is_ok(threat));
1821     assert(!pos.move_is_check(m));
1822     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1823     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1824
1825     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1826
1827     mfrom = move_from(m);
1828     mto = move_to(m);
1829     tfrom = move_from(threat);
1830     tto = move_to(threat);
1831
1832     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1833     if (mfrom == tto)
1834         return true;
1835
1836     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1837     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1838     if (   pos.move_is_capture(threat)
1839         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1840             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1841         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1842         return true;
1843
1844     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1845     // prune safe moves which block its ray.
1846     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1847         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1848         && pos.see_sign(m) >= 0)
1849         return true;
1850
1851     return false;
1852   }
1853
1854
1855   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1856   // can be used at a given point in search.
1857
1858   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1859
1860     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1861
1862     return   (   tte->depth() >= depth
1863               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1864               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1865
1866           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1867               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1868   }
1869
1870
1871   // refine_eval() returns the transposition table score if
1872   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1873
1874   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1875
1876       assert(tte);
1877
1878       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1879
1880       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1881           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1882           return v;
1883
1884       return defaultEval;
1885   }
1886
1887
1888   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1889   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1890
1891   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1892                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1893     Move m;
1894
1895     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
1896
1897     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1898     {
1899         m = movesSearched[i];
1900
1901         assert(m != move);
1902
1903         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
1904             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
1905     }
1906   }
1907
1908
1909   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
1910   // among the killer moves of that ply.
1911
1912   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
1913
1914     if (m == ss->killers[0])
1915         return;
1916
1917     ss->killers[1] = ss->killers[0];
1918     ss->killers[0] = m;
1919   }
1920
1921
1922   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1923   // the static position evaluation before and after the move.
1924
1925   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1926
1927     if (   m != MOVE_NULL
1928         && before != VALUE_NONE
1929         && after != VALUE_NONE
1930         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1931         && !move_is_special(m))
1932         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1933   }
1934
1935
1936   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1937   // since the beginning of the current search.
1938
1939   int current_search_time() {
1940
1941     return get_system_time() - SearchStartTime;
1942   }
1943
1944
1945   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1946   // protocol specifications:
1947   //
1948   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1949   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1950   //            use negative values for y.
1951
1952   std::string value_to_uci(Value v) {
1953
1954     std::stringstream s;
1955
1956     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1957       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1958     else
1959       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
1960
1961     return s.str();
1962   }
1963
1964   // nps() computes the current nodes/second count.
1965
1966   int nps(const Position& pos) {
1967
1968     int t = current_search_time();
1969     return (t > 0 ? int((pos.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
1970   }
1971
1972
1973   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1974   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1975   // search.
1976
1977   void poll(const Position& pos) {
1978
1979     static int lastInfoTime;
1980     int t = current_search_time();
1981
1982     //  Poll for input
1983     if (data_available())
1984     {
1985         // We are line oriented, don't read single chars
1986         std::string command;
1987
1988         if (!std::getline(std::cin, command))
1989             command = "quit";
1990
1991         if (command == "quit")
1992         {
1993             AbortSearch = true;
1994             PonderSearch = false;
1995             Quit = true;
1996             return;
1997         }
1998         else if (command == "stop")
1999         {
2000             AbortSearch = true;
2001             PonderSearch = false;
2002         }
2003         else if (command == "ponderhit")
2004             ponderhit();
2005     }
2006
2007     // Print search information
2008     if (t < 1000)
2009         lastInfoTime = 0;
2010
2011     else if (lastInfoTime > t)
2012         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2013         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2014         lastInfoTime = 0;
2015
2016     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2017     {
2018         lastInfoTime = t;
2019
2020         if (dbg_show_mean)
2021             dbg_print_mean();
2022
2023         if (dbg_show_hit_rate)
2024             dbg_print_hit_rate();
2025
2026         cout << "info nodes " << pos.nodes_searched() << " nps " << nps(pos)
2027              << " time " << t << endl;
2028     }
2029
2030     // Should we stop the search?
2031     if (PonderSearch)
2032         return;
2033
2034     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2035                            && !AspirationFailLow
2036                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2037
2038     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2039                      || stillAtFirstMove;
2040
2041     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2042         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2043         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && pos.nodes_searched() >= MaxNodes))
2044         AbortSearch = true;
2045   }
2046
2047
2048   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2049   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2050   // it correctly predicted the opponent's move.
2051
2052   void ponderhit() {
2053
2054     int t = current_search_time();
2055     PonderSearch = false;
2056
2057     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2058                            && !AspirationFailLow
2059                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2060
2061     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2062                      || stillAtFirstMove;
2063
2064     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2065         AbortSearch = true;
2066   }
2067
2068
2069   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2070   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2071
2072   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2073
2074     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2075     {
2076         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2077         ss->skipNullMove = false;
2078         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
2079         ss->sp = NULL;
2080
2081         if (i < 3)
2082             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2083     }
2084   }
2085
2086
2087   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2088   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2089   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2090   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2091   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2092   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2093
2094   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2095
2096     std::string command;
2097
2098     while (true)
2099     {
2100         if (!std::getline(std::cin, command))
2101             command = "quit";
2102
2103         if (command == "quit")
2104         {
2105             Quit = true;
2106             break;
2107         }
2108         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2109             break;
2110     }
2111   }
2112
2113
2114   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2115   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2116   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2117   // threads and one for Windows threads.
2118
2119 #if !defined(_MSC_VER)
2120
2121   void* init_thread(void* threadID) {
2122
2123     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2124     return NULL;
2125   }
2126
2127 #else
2128
2129   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2130
2131     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2132     return 0;
2133   }
2134
2135 #endif
2136
2137
2138   /// The ThreadsManager class
2139
2140
2141   // read_uci_options() updates number of active threads and other internal
2142   // parameters according to the UCI options values. It is called before
2143   // to start a new search.
2144
2145   void ThreadsManager::read_uci_options() {
2146
2147     maxThreadsPerSplitPoint = Options["Maximum Number of Threads per Split Point"].value<int>();
2148     minimumSplitDepth       = Options["Minimum Split Depth"].value<int>() * ONE_PLY;
2149     useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"].value<bool>();
2150     activeThreads           = Options["Threads"].value<int>();
2151   }
2152
2153
2154   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2155   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2156   // object for which the current thread is the master.
2157
2158   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2159
2160     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2161
2162     int i;
2163     bool allFinished = false;
2164
2165     while (true)
2166     {
2167         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2168         // master should exit as last one.
2169         if (allThreadsShouldExit)
2170         {
2171             assert(!sp);
2172             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2173             return;
2174         }
2175
2176         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2177         // instead of wasting CPU time polling for work.
2178         while (   threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING
2179                || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE))
2180         {
2181             assert(!sp || useSleepingThreads);
2182             assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2183
2184             if (threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING)
2185                 threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2186
2187             // Grab the lock to avoid races with wake_sleeping_thread()
2188             lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2189
2190             // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2191             for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2192             allFinished = (i == activeThreads);
2193
2194             if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2195             {
2196                 lock_release(&sleepLock[threadID]);
2197                 break;
2198             }
2199
2200             // Do sleep here after retesting sleep conditions
2201             if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE)
2202                 cond_wait(&sleepCond[threadID], &sleepLock[threadID]);
2203
2204             lock_release(&sleepLock[threadID]);
2205         }
2206
2207         // If this thread has been assigned work, launch a search
2208         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2209         {
2210             assert(!allThreadsShouldExit);
2211
2212             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2213
2214             // Here we call search() with SplitPoint template parameter set to true
2215             SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2216             Position pos(*tsp->pos, threadID);
2217             SearchStack* ss = tsp->sstack[threadID] + 1;
2218             ss->sp = tsp;
2219
2220             if (tsp->pvNode)
2221                 search<PV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2222             else
2223                 search<NonPV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2224
2225             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2226
2227             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2228
2229             // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2230             // case we are the last slave of the split point.
2231             if (useSleepingThreads && threadID != tsp->master && threads[tsp->master].state == THREAD_AVAILABLE)
2232                 wake_sleeping_thread(tsp->master);
2233         }
2234
2235         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2236         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2237         for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2238         allFinished = (i == activeThreads);
2239
2240         if (allFinished)
2241         {
2242             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2243             // be sure sp->lock has been released before to return.
2244             lock_grab(&(sp->lock));
2245             lock_release(&(sp->lock));
2246
2247             // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2248             // because here is all finished is not possible master is booked.
2249             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2250
2251             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2252             return;
2253         }
2254     }
2255   }
2256
2257
2258   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2259   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2260   // objects.
2261
2262   void ThreadsManager::init_threads() {
2263
2264     int i, arg[MAX_THREADS];
2265     bool ok;
2266
2267     // Initialize global locks
2268     lock_init(&mpLock);
2269
2270     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2271     {
2272         lock_init(&sleepLock[i]);
2273         cond_init(&sleepCond[i]);
2274     }
2275
2276     // Initialize splitPoints[] locks
2277     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2278         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2279             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2280
2281     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2282     allThreadsShouldExit = false;
2283
2284     // Threads will be put all threads to sleep as soon as created
2285     activeThreads = 1;
2286
2287     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_INITIALIZING
2288     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2289     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2290         threads[i].state = THREAD_INITIALIZING;
2291
2292     // Launch the helper threads
2293     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2294     {
2295         arg[i] = i;
2296
2297 #if !defined(_MSC_VER)
2298         pthread_t pthread[1];
2299         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&arg[i])) == 0);
2300         pthread_detach(pthread[0]);
2301 #else
2302         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&arg[i]), 0, NULL) != NULL);
2303 #endif
2304         if (!ok)
2305         {
2306             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2307             exit(EXIT_FAILURE);
2308         }
2309
2310         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2311         while (threads[i].state == THREAD_INITIALIZING) {}
2312     }
2313   }
2314
2315
2316   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2317   // helper threads exit cleanly.
2318
2319   void ThreadsManager::exit_threads() {
2320
2321     allThreadsShouldExit = true; // Let the woken up threads to exit idle_loop()
2322
2323     // Wake up all the threads and waits for termination
2324     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2325     {
2326         wake_sleeping_thread(i);
2327         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2328     }
2329
2330     // Now we can safely destroy the locks
2331     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2332         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2333             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2334
2335     lock_destroy(&mpLock);
2336
2337     // Now we can safely destroy the wait conditions
2338     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2339     {
2340         lock_destroy(&sleepLock[i]);
2341         cond_destroy(&sleepCond[i]);
2342     }
2343   }
2344
2345
2346   // cutoff_at_splitpoint() checks whether a beta cutoff has occurred in
2347   // the thread's currently active split point, or in some ancestor of
2348   // the current split point.
2349
2350   bool ThreadsManager::cutoff_at_splitpoint(int threadID) const {
2351
2352     assert(threadID >= 0 && threadID < activeThreads);
2353
2354     SplitPoint* sp = threads[threadID].splitPoint;
2355
2356     for ( ; sp && !sp->betaCutoff; sp = sp->parent) {}
2357     return sp != NULL;
2358   }
2359
2360
2361   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2362   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2363   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2364   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2365   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2366   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2367   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2368
2369   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2370
2371     assert(slave >= 0 && slave < activeThreads);
2372     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2373     assert(activeThreads > 1);
2374
2375     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2376         return false;
2377
2378     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2379     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2380
2381     // No active split points means that the thread is available as
2382     // a slave for any other thread.
2383     if (localActiveSplitPoints == 0 || activeThreads == 2)
2384         return true;
2385
2386     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2387     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2388     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2389     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2390         return true;
2391
2392     return false;
2393   }
2394
2395
2396   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2397   // a slave for the thread with threadID "master".
2398
2399   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2400
2401     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2402     assert(activeThreads > 1);
2403
2404     for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
2405         if (thread_is_available(i, master))
2406             return true;
2407
2408     return false;
2409   }
2410
2411
2412   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2413   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2414   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2415   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2416   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2417   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2418   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops and
2419   // call search().When all threads have returned from search() then split() returns.
2420
2421   template <bool Fake>
2422   void ThreadsManager::split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2423                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2424                              bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2425     assert(pos.is_ok());
2426     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2427     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2428     assert(*bestValue <= *alpha);
2429     assert(*alpha < beta);
2430     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2431     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2432     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
2433     assert(activeThreads > 1);
2434
2435     int i, master = pos.thread();
2436     Thread& masterThread = threads[master];
2437
2438     lock_grab(&mpLock);
2439
2440     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2441     // active split points, don't split.
2442     if (   !available_thread_exists(master)
2443         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2444     {
2445         lock_release(&mpLock);
2446         return;
2447     }
2448
2449     // Pick the next available split point object from the split point stack
2450     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2451
2452     // Initialize the split point object
2453     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2454     splitPoint.master = master;
2455     splitPoint.betaCutoff = false;
2456     splitPoint.ply = ply;
2457     splitPoint.depth = depth;
2458     splitPoint.threatMove = threatMove;
2459     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2460     splitPoint.alpha = *alpha;
2461     splitPoint.beta = beta;
2462     splitPoint.pvNode = pvNode;
2463     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2464     splitPoint.mp = mp;
2465     splitPoint.moveCount = moveCount;
2466     splitPoint.pos = &pos;
2467     splitPoint.nodes = 0;
2468     splitPoint.parentSstack = ss;
2469     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2470         splitPoint.slaves[i] = 0;
2471
2472     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2473
2474     // If we are here it means we are not available
2475     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2476
2477     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2478
2479     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2480     for (i = 0; !Fake && i < activeThreads && workersCnt < maxThreadsPerSplitPoint; i++)
2481         if (thread_is_available(i, master))
2482         {
2483             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2484             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2485             splitPoint.slaves[i] = 1;
2486             workersCnt++;
2487         }
2488
2489     assert(Fake || workersCnt > 1);
2490
2491     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2492     lock_release(&mpLock);
2493
2494     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2495     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2496     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2497         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2498         {
2499             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2500
2501             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2502
2503             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2504
2505             if (useSleepingThreads && i != master)
2506                 wake_sleeping_thread(i);
2507         }
2508
2509     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2510     // which it will instantly launch a search, because its state is
2511     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2512     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2513     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2514     idle_loop(master, &splitPoint);
2515
2516     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2517     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2518     lock_grab(&mpLock);
2519
2520     *alpha = splitPoint.alpha;
2521     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2522     masterThread.activeSplitPoints--;
2523     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2524     pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + splitPoint.nodes);
2525
2526     lock_release(&mpLock);
2527   }
2528
2529
2530   // wake_sleeping_thread() wakes up the thread with the given threadID
2531   // when it is time to start a new search.
2532
2533   void ThreadsManager::wake_sleeping_thread(int threadID) {
2534
2535      lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2536      cond_signal(&sleepCond[threadID]);
2537      lock_release(&sleepLock[threadID]);
2538   }
2539
2540
2541   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2542
2543   RootMove::RootMove() {
2544
2545     nodes = 0;
2546     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
2547     pv[0] = MOVE_NONE;
2548   }
2549
2550   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
2551
2552     const Move* src = rm.pv;
2553     Move* dst = pv;
2554
2555     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
2556     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
2557
2558     nodes = rm.nodes;
2559     pv_score = rm.pv_score;
2560     non_pv_score = rm.non_pv_score;
2561     return *this;
2562   }
2563
2564   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2565   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2566   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2567   // long PV to print that is important for position analysis.
2568
2569   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2570
2571     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2572     TTEntry* tte;
2573     int ply = 1;
2574
2575     assert(pv[0] != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, pv[0]));
2576
2577     pos.do_move(pv[0], *st++);
2578
2579     while (   (tte = TT.retrieve(pos.get_key())) != NULL
2580            && tte->move() != MOVE_NONE
2581            && move_is_legal(pos, tte->move())
2582            && ply < PLY_MAX
2583            && (!pos.is_draw() || ply < 2))
2584     {
2585         pv[ply] = tte->move();
2586         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2587     }
2588     pv[ply] = MOVE_NONE;
2589
2590     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2591   }
2592
2593   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2594   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2595   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2596
2597   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2598
2599     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2600     TTEntry* tte;
2601     Key k;
2602     Value v, m = VALUE_NONE;
2603     int ply = 0;
2604
2605     assert(pv[0] != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, pv[0]));
2606
2607     do {
2608         k = pos.get_key();
2609         tte = TT.retrieve(k);
2610
2611         // Don't overwrite exsisting correct entries
2612         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2613         {
2614             v = (pos.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2615             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2616         }
2617         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2618
2619     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2620
2621     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2622   }
2623
2624   // pv_info_to_uci() returns a string with information on the current PV line
2625   // formatted according to UCI specification and eventually writes the info
2626   // to a log file. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2627
2628   std::string RootMove::pv_info_to_uci(const Position& pos, Value alpha, Value beta) {
2629
2630     std::stringstream s;
2631
2632     s << "info depth " << Iteration
2633       << " score "     << value_to_uci(pv_score)
2634       << (pv_score >= beta ? " lowerbound" : pv_score <= alpha ? " upperbound" : "")
2635       << " time "  << current_search_time()
2636       << " nodes " << pos.nodes_searched()
2637       << " nps "   << nps(pos)
2638       << " pv ";
2639
2640     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2641         s << *m << " ";
2642
2643     if (UseLogFile)
2644     {
2645         ValueType t = pv_score >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2646                       pv_score <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2647
2648         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, pv_score, t, pv) << endl;
2649     }
2650     return s.str();
2651   }
2652
2653
2654   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2655
2656     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2657     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
2658     StateInfo st;
2659     Move* sm;
2660
2661     // Initialize search stack
2662     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2663     ss[0].eval = ss[0].evalMargin = VALUE_NONE;
2664
2665     // Generate all legal moves
2666     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2667
2668     // Add each move to the RootMoveList's vector
2669     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2670     {
2671         // If we have a searchMoves[] list then verify cur->move
2672         // is in the list before to add it.
2673         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != cur->move; sm++) {}
2674
2675         if (searchMoves[0] && *sm != cur->move)
2676             continue;
2677
2678         // Find a quick score for the move and add to the list
2679         pos.do_move(cur->move, st);
2680
2681         RootMove rm;
2682         rm.pv[0] = ss[0].currentMove = cur->move;
2683         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
2684         rm.pv_score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2685         push_back(rm);
2686
2687         pos.undo_move(cur->move);
2688     }
2689     sort();
2690   }
2691
2692   // Score root moves using the standard way used in main search, the moves
2693   // are scored according to the order in which are returned by MovePicker.
2694   // This is the second order score that is used to compare the moves when
2695   // the first order pv scores of both moves are equal.
2696
2697   void RootMoveList::set_non_pv_scores(const Position& pos)
2698   {
2699       Move move;
2700       Value score = VALUE_ZERO;
2701       MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, ONE_PLY, H);
2702
2703       while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
2704           for (Base::iterator it = begin(); it != end(); ++it)
2705               if (it->pv[0] == move)
2706               {
2707                   it->non_pv_score = score--;
2708                   break;
2709               }
2710   }
2711
2712 } // namespace