]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Preparations for splitting at root
[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 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>
23 #include <fstream>
24 #include <iomanip>
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27 #include <vector>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 namespace {
47
48   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
49   const bool FakeSplit = false;
50
51   // Different node types, used as template parameter
52   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
58   struct RootMove {
59
60     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
61     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
62     // than a move m2 if it has an higher score
63     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
64
65     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
66     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
67
68     int64_t nodes;
69     Value score;
70     Value prevScore;
71     std::vector<Move> pv;
72   };
73
74   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
75   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
76
77     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
78     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
79
80     int bestMoveChanges;
81   };
82
83
84   /// Constants
85
86   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
87   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
88   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
89
90   // Step 6. Razoring
91
92   // Maximum depth for razoring
93   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
94
95   // Dynamic razoring margin based on depth
96   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
97
98   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
99   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
100
101   // Step 9. Internal iterative deepening
102
103   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
104   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
105
106   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
107   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
108   const Value IIDMargin = Value(0x100);
109
110   // Step 11. Decide the new search depth
111
112   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
113   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
115   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
116   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
117
118   // Minimum depth for use of singular extension
119   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
120
121   // Step 12. Futility pruning
122
123   // Futility margin for quiescence search
124   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
125
126   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
127   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
128   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
129
130   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
131
132     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
133                            : 2 * VALUE_INFINITE;
134   }
135
136   inline int futility_move_count(Depth d) {
137
138     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
139   }
140
141   // Step 14. Reduced search
142
143   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
144   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
145
146   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
147
148     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
149   }
150
151   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
152   // better than the second best move.
153   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
154
155
156   /// Namespace variables
157
158   // Root move list
159   RootMoveList Rml;
160
161   // MultiPV mode
162   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIteration;
163
164   // Time management variables
165   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
166   TimeManager TimeMgr;
167   SearchLimits Limits;
168
169   // Log file
170   std::ofstream LogFile;
171
172   // Skill level adjustment
173   int SkillLevel;
174   bool SkillLevelEnabled;
175
176   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
177   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
178   bool SendSearchedNodes;
179   int NodesSincePoll;
180   int NodesBetweenPolls = 30000;
181
182   // History table
183   History H;
184
185
186   /// Local functions
187
188   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
189
190   template <NodeType NT>
191   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
192
193   template <NodeType NT>
194   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
195
196   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
197   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
198   Value value_to_tt(Value v, int ply);
199   Value value_from_tt(Value v, int ply);
200   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
201   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
202   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
203   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
204   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
205   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
206
207   int current_search_time(int set = 0);
208   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
209   string speed_to_uci(int64_t nodes);
210   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
211   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
212   string depth_to_uci(Depth depth);
213   void poll(const Position& pos);
214   void wait_for_stop_or_ponderhit();
215
216   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
217   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
218   // we simply create and use a standard MovePicker object.
219   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
220
221     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
222                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
223   };
224
225   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
226   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
227
228     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
229                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
230
231     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
232     MovePicker* mp;
233   };
234
235   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
236   // notation compatible with UCI protocol.
237   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
238
239     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
240     return os << move_to_uci(m, chess960);
241   }
242
243   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
244   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
245   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
246   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
247   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
248   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
249   enum set960 {};
250
251   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
252
253     os.iword(0) = int(f);
254     return os;
255   }
256
257   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
258   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
259   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
260   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
261   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
262   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
263   template <bool PvNode>
264   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
265                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
266     assert(m != MOVE_NONE);
267
268     Depth result = DEPTH_ZERO;
269     *dangerous = moveIsCheck;
270
271     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
272         result += CheckExtension[PvNode];
273
274     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
275     {
276         Color c = pos.side_to_move();
277         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
278         {
279             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
280             *dangerous = true;
281         }
282         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
283         {
284             result += PassedPawnExtension[PvNode];
285             *dangerous = true;
286         }
287     }
288
289     if (   captureOrPromotion
290         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
291         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
292             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
293         && !move_is_special(m))
294     {
295         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
296         *dangerous = true;
297     }
298
299     return Min(result, ONE_PLY);
300   }
301
302 } // namespace
303
304
305 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
306
307 void init_search() {
308
309   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
310   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
311   int mc; // moveCount
312
313   // Init reductions array
314   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
315   {
316       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
317       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
318       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
319       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
320   }
321
322   // Init futility margins array
323   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
324       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
325
326   // Init futility move count array
327   for (d = 0; d < 32; d++)
328       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
329 }
330
331
332 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
333 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
334
335 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
336
337   StateInfo st;
338   int64_t sum = 0;
339
340   // Generate all legal moves
341   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
342
343   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
344   // the moves, just to count them.
345   if (depth <= ONE_PLY)
346       return ml.size();
347
348   // Loop through all legal moves
349   CheckInfo ci(pos);
350   for ( ; !ml.end(); ++ml)
351   {
352       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
353       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
354       pos.undo_move(ml.move());
355   }
356   return sum;
357 }
358
359
360 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
361 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
362 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
363 /// received during the search.
364
365 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
366
367   static Book book;
368
369   // Initialize global search-related variables
370   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
371   NodesSincePoll = 0;
372   current_search_time(get_system_time());
373   Limits = limits;
374   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
375
376   // Set output steram in normal or chess960 mode
377   cout << set960(pos.is_chess960());
378
379   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
380   if (Limits.maxNodes)
381       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
382   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
383       NodesBetweenPolls = 1000;
384   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
385       NodesBetweenPolls = 5000;
386   else
387       NodesBetweenPolls = 30000;
388
389   // Look for a book move
390   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
391   {
392       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
393           book.open(Options["Book File"].value<string>());
394
395       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
396       if (bookMove != MOVE_NONE)
397       {
398           if (Limits.ponder)
399               wait_for_stop_or_ponderhit();
400
401           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
402           return !QuitRequest;
403       }
404   }
405
406   // Read UCI options
407   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
408   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
409
410   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
411   Threads.read_uci_options();
412
413   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
414   Threads.init_hash_tables();
415   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
416
417   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
418   {
419       Options["Clear Hash"].set_value("false");
420       TT.clear();
421   }
422
423   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
424   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
425   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
426   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
427
428   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
429   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
430   {
431       Threads[i].wake_up();
432       Threads[i].maxPly = 0;
433   }
434
435   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
436   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
437   {
438       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
439       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
440
441       if (LogFile.is_open())
442           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
443                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
444                   << " ponder: "      << Limits.ponder
445                   << " time: "        << Limits.time
446                   << " increment: "   << Limits.increment
447                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
448                   << endl;
449   }
450
451   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
452   Move ponderMove = MOVE_NONE;
453   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
454
455   // Write final search statistics and close log file
456   if (LogFile.is_open())
457   {
458       int t = current_search_time();
459
460       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
461               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
462               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
463
464       StateInfo st;
465       pos.do_move(bestMove, st);
466       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
467       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
468       LogFile.close();
469   }
470
471   // This makes all the threads to go to sleep
472   Threads.set_size(1);
473
474   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
475   // best move before we are told to do so.
476   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
477       wait_for_stop_or_ponderhit();
478
479   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
480   cout << "bestmove " << bestMove;
481
482   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
483   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
484   if (ponderMove != MOVE_NONE)
485       cout << " ponder " << ponderMove;
486
487   cout << endl;
488
489   return !QuitRequest;
490 }
491
492
493 namespace {
494
495   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
496   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
497   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
498
499   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
500
501     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
502     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
503     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
504     int depth, aspirationDelta;
505     Value value, alpha, beta;
506     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
507
508     // Initialize stuff before a new search
509     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
510     TT.new_search();
511     H.clear();
512     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
513     depth = aspirationDelta = 0;
514     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
515     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
516
517     // Moves to search are verified and copied
518     Rml.init(pos, searchMoves);
519
520     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
521     if (!Rml.size())
522     {
523         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
524              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
525
526         return MOVE_NONE;
527     }
528
529     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
530     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
531     {
532         // Save last iteration's scores, this needs to be done now, because in
533         // the following MultiPV loop Rml moves could be reordered.
534         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
535             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
536
537         Rml.bestMoveChanges = 0;
538
539         // MultiPV iteration loop
540         for (MultiPVIteration = 0; MultiPVIteration < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIteration++)
541         {
542             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
543             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIteration].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
544             {
545                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
546                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
547
548                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
549                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
550
551                 alpha = Max(Rml[MultiPVIteration].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
552                 beta  = Min(Rml[MultiPVIteration].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
553             }
554             else
555             {
556                 alpha = -VALUE_INFINITE;
557                 beta  =  VALUE_INFINITE;
558             }
559
560             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
561             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
562             do {
563                 // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
564                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
565
566                 // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
567                 // because all the values but the first are usually set to
568                 // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
569                 // the moves but the new PV that goes to head.
570                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIteration, Rml.end());
571
572                 // In case we have found an exact score reorder the PV moves
573                 // before leaving the fail high/low loop, otherwise leave the
574                 // last PV move in its position so to be searched again.
575                 if (value > alpha && value < beta)
576                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIteration);
577
578                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
579                 // have been overwritten during the search.
580                 for (int i = 0; i <= MultiPVIteration; i++)
581                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
582
583                 // Value cannot be trusted. Break out immediately!
584                 if (StopRequest)
585                     break;
586
587                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
588                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
589                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
590                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, MultiPVIteration + 1); i++)
591                         cout << "info"
592                              << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
593                              << (i == MultiPVIteration ? score_to_uci(Rml[i].score, alpha, beta) :
594                                                          score_to_uci(Rml[i].score))
595                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
596                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
597                              << endl;
598
599                 // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
600                 // otherwise exit the fail high/low loop.
601                 if (value >= beta)
602                 {
603                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
604                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
605                 }
606                 else if (value <= alpha)
607                 {
608                     AspirationFailLow = true;
609                     StopOnPonderhit = false;
610
611                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
612                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
613                 }
614                 else
615                     break;
616
617             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
618         }
619
620         // Collect info about search result
621         bestMove = Rml[0].pv[0];
622         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
623         bestValues[depth] = value;
624         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
625
626         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
627         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
628             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
629
630         if (LogFile.is_open())
631             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
632
633         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
634         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
635             easyMove = bestMove;
636         else if (bestMove != easyMove)
637             easyMove = MOVE_NONE;
638
639         // Check for some early stop condition
640         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
641         {
642             // Stop search early if one move seems to be much better than the
643             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
644             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
645             if (   depth >= 7
646                 && easyMove == bestMove
647                 && (   Rml.size() == 1
648                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
649                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
650                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
651                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
652                 StopRequest = true;
653
654             // Take in account some extra time if the best move has changed
655             if (depth > 4 && depth < 50)
656                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
657
658             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
659             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
660             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
661                 StopRequest = true;
662
663             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
664             if (StopRequest && Limits.ponder)
665             {
666                 StopRequest = false;
667                 StopOnPonderhit = true;
668             }
669         }
670     }
671
672     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
673     if (SkillLevelEnabled)
674     {
675         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
676             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
677
678         bestMove = skillBest;
679         *ponderMove = skillPonder;
680     }
681
682     return bestMove;
683   }
684
685
686   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
687   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
688   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
689   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
690   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
691   // here: This is taken care of after we return from the split point.
692
693   template <NodeType NT>
694   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
695
696     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
697     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
698     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
699
700     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
701     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
702     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
703     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
704
705     Move movesSearched[MAX_MOVES];
706     int64_t nodes;
707     StateInfo st;
708     const TTEntry *tte;
709     Key posKey;
710     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
711     Depth ext, newDepth;
712     ValueType vt;
713     Value bestValue, value, oldAlpha;
714     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
715     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
716     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
717     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
718     SplitPoint* sp = NULL;
719
720     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
721     oldAlpha = alpha;
722     inCheck = pos.in_check();
723     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
724
725     // Used to send selDepth info to GUI
726     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
727         thread.maxPly = ss->ply;
728
729     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
730     if (!SpNode)
731     {
732         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
733         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
734         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
735     }
736     else
737     {
738         sp = ss->sp;
739         tte = NULL;
740         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
741         threatMove = sp->threatMove;
742         goto split_point_start;
743     }
744
745     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
746     {
747         NodesSincePoll = 0;
748         poll(pos);
749     }
750
751     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
752     if ((   StopRequest
753          || pos.is_draw<false>()
754          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
755         return VALUE_DRAW;
756
757     // Step 3. Mate distance pruning
758     if (!RootNode)
759     {
760         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
761         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
762         if (alpha >= beta)
763             return alpha;
764     }
765
766     // Step 4. Transposition table lookup
767     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
768     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
769     excludedMove = ss->excludedMove;
770     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
771     tte = TT.probe(posKey);
772     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIteration].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
773
774     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
775     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
776     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
777     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
778     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
779                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
780     {
781         TT.refresh(tte);
782         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
783         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
784     }
785
786     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
787     if (inCheck)
788         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
789     else if (tte)
790     {
791         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
792
793         ss->eval = tte->static_value();
794         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
795         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
796     }
797     else
798     {
799         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
800         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
801     }
802
803     // Save gain for the parent non-capture move
804     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
805
806     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
807     if (   !PvNode
808         &&  depth < RazorDepth
809         && !inCheck
810         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
811         &&  ttMove == MOVE_NONE
812         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
813         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
814     {
815         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
816         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
817         if (v < rbeta)
818             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
819             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
820             return v;
821     }
822
823     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
824     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
825     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
826     if (   !PvNode
827         && !ss->skipNullMove
828         &&  depth < RazorDepth
829         && !inCheck
830         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
831         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
832         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
833         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
834
835     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
836     if (   !PvNode
837         && !ss->skipNullMove
838         &&  depth > ONE_PLY
839         && !inCheck
840         &&  refinedValue >= beta
841         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
842         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
843     {
844         ss->currentMove = MOVE_NULL;
845
846         // Null move dynamic reduction based on depth
847         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
848
849         // Null move dynamic reduction based on value
850         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
851             R++;
852
853         pos.do_null_move(st);
854         (ss+1)->skipNullMove = true;
855         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
856                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
857         (ss+1)->skipNullMove = false;
858         pos.undo_null_move();
859
860         if (nullValue >= beta)
861         {
862             // Do not return unproven mate scores
863             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
864                 nullValue = beta;
865
866             if (depth < 6 * ONE_PLY)
867                 return nullValue;
868
869             // Do verification search at high depths
870             ss->skipNullMove = true;
871             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
872             ss->skipNullMove = false;
873
874             if (v >= beta)
875                 return nullValue;
876         }
877         else
878         {
879             // The null move failed low, which means that we may be faced with
880             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
881             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
882             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
883             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
884             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
885             threatMove = (ss+1)->bestMove;
886
887             if (   depth < ThreatDepth
888                 && (ss-1)->reduction
889                 && threatMove != MOVE_NONE
890                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
891                 return beta - 1;
892         }
893     }
894
895     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
896     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
897     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
898     // prune the previous move.
899     if (   !PvNode
900         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
901         && !inCheck
902         && !ss->skipNullMove
903         &&  excludedMove == MOVE_NONE
904         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
905     {
906         Value rbeta = beta + 200;
907         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
908
909         assert(rdepth >= ONE_PLY);
910
911         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
912         CheckInfo ci(pos);
913
914         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
915             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
916             {
917                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
918                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
919                 pos.undo_move(move);
920                 if (value >= rbeta)
921                     return value;
922             }
923     }
924
925     // Step 10. Internal iterative deepening
926     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
927         && ttMove == MOVE_NONE
928         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
929     {
930         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
931
932         ss->skipNullMove = true;
933         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
934         ss->skipNullMove = false;
935
936         tte = TT.probe(posKey);
937         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
938     }
939
940 split_point_start: // At split points actual search starts from here
941
942     // Initialize a MovePicker object for the current position
943     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
944     CheckInfo ci(pos);
945     ss->bestMove = MOVE_NONE;
946     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
947     singularExtensionNode =   !RootNode
948                            && !SpNode
949                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
950                            && ttMove != MOVE_NONE
951                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
952                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
953                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
954     if (SpNode)
955     {
956         lock_grab(&(sp->lock));
957         bestValue = sp->bestValue;
958     }
959
960     // Step 11. Loop through moves
961     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
962     while (   bestValue < beta
963            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
964            && !thread.cutoff_occurred())
965     {
966       assert(move_is_ok(move));
967
968       if (move == excludedMove)
969           continue;
970
971       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root Move List.
972       // Also in MultiPV mode we skip moves which already have got an exact score
973       // in previous MultiPV Iteration. Finally any illegal move is skipped here.
974       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIteration))
975           continue;
976
977       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
978       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
979           continue;
980
981       if (SpNode)
982       {
983           moveCount = ++sp->moveCount;
984           lock_release(&(sp->lock));
985       }
986       else
987           moveCount++;
988
989       if (RootNode)
990       {
991           // This is used by time management
992           FirstRootMove = (moveCount == 1);
993
994           // Save the current node count before the move is searched
995           nodes = pos.nodes_searched();
996
997           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
998           // correct accumulated node counts searched by each thread.
999           if (!SpNode && SendSearchedNodes)
1000           {
1001               SendSearchedNodes = false;
1002               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
1003           }
1004
1005           // For long searches send current move info to GUI
1006           if (pos.thread() == 0 && current_search_time() > 2000)
1007               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1008                    << " currmove " << move
1009                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIteration << endl;
1010       }
1011
1012       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1013       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode && depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : 1));
1014       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1015       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1016
1017       // Step 12. Decide the new search depth
1018       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1019
1020       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1021       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1022       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1023       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1024       // a margin then we extend ttMove.
1025       if (   singularExtensionNode
1026           && move == ttMove
1027           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1028           && ext < ONE_PLY)
1029       {
1030           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1031
1032           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1033           {
1034               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1035               ss->excludedMove = move;
1036               ss->skipNullMove = true;
1037               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1038               ss->skipNullMove = false;
1039               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1040               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1041               if (v < rBeta)
1042                   ext = ONE_PLY;
1043           }
1044       }
1045
1046       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1047       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1048
1049       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1050       if (   !PvNode
1051           && !captureOrPromotion
1052           && !inCheck
1053           && !dangerous
1054           &&  move != ttMove
1055           && !move_is_castle(move))
1056       {
1057           // Move count based pruning
1058           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1059               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1060               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1061           {
1062               if (SpNode)
1063                   lock_grab(&(sp->lock));
1064
1065               continue;
1066           }
1067
1068           // Value based pruning
1069           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1070           // but fixing this made program slightly weaker.
1071           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1072           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1073                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1074
1075           if (futilityValueScaled < beta)
1076           {
1077               if (SpNode)
1078               {
1079                   lock_grab(&(sp->lock));
1080                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1081                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1082               }
1083               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1084                   bestValue = futilityValueScaled;
1085
1086               continue;
1087           }
1088
1089           // Prune moves with negative SEE at low depths
1090           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1091               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1092               && pos.see_sign(move) < 0)
1093           {
1094               if (SpNode)
1095                   lock_grab(&(sp->lock));
1096
1097               continue;
1098           }
1099       }
1100
1101       // Check for legality only before to do the move
1102       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1103       {
1104           moveCount--;
1105           continue;
1106       }
1107
1108       ss->currentMove = move;
1109       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1110           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1111
1112       // Step 14. Make the move
1113       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1114
1115       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1116       // The first move in list is the expected PV
1117       if (isPvMove)
1118           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1119                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1120       else
1121       {
1122           // Step 15. Reduced depth search
1123           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1124           bool doFullDepthSearch = true;
1125
1126           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1127               && !captureOrPromotion
1128               && !dangerous
1129               && !move_is_castle(move)
1130               &&  ss->killers[0] != move
1131               &&  ss->killers[1] != move
1132               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1133           {
1134               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1135               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1136
1137               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1138                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1139
1140               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1141               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1142           }
1143
1144           // Step 16. Full depth search
1145           if (doFullDepthSearch)
1146           {
1147               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1148               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1149                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1150
1151               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1152               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1153               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1154               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1155                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1156                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1157           }
1158       }
1159
1160       // Step 17. Undo move
1161       pos.undo_move(move);
1162
1163       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1164
1165       // Step 18. Check for new best move
1166       if (SpNode)
1167       {
1168           lock_grab(&(sp->lock));
1169           bestValue = sp->bestValue;
1170           alpha = sp->alpha;
1171       }
1172
1173
1174       if (RootNode)
1175       {
1176           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1177           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1178           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1179           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1180           // move and/or PV.
1181           if (StopRequest)
1182               break;
1183
1184           // Remember searched nodes counts for this move
1185           RootMove* rm = Rml.find(move);
1186           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1187
1188           // PV move or new best move ?
1189           if (isPvMove || value > alpha)
1190           {
1191               // Update PV
1192               rm->score = value;
1193               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1194
1195               // We record how often the best move has been changed in each
1196               // iteration. This information is used for time management: When
1197               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1198               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1199                   Rml.bestMoveChanges++;
1200           }
1201           else
1202               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1203               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1204               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1205               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1206
1207       } // RootNode
1208
1209       if (value > bestValue)
1210       {
1211           bestValue = value;
1212           ss->bestMove = move;
1213
1214           if (   PvNode
1215               && value > alpha
1216               && value < beta) // We want always alpha < beta
1217               alpha = value;
1218
1219           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1220           {
1221               sp->bestValue = value;
1222               sp->ss->bestMove = move;
1223               sp->alpha = alpha;
1224               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1225           }
1226       }
1227
1228       // Step 19. Check for split
1229       if (   !RootNode
1230           && !SpNode
1231           && depth >= Threads.min_split_depth()
1232           && bestValue < beta
1233           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1234           && !StopRequest
1235           && !thread.cutoff_occurred())
1236           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1237                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1238     }
1239
1240     // Step 20. Check for mate and stalemate
1241     // All legal moves have been searched and if there are
1242     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1243     // If one move was excluded return fail low score.
1244     if (!SpNode && !moveCount)
1245         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1246
1247     // Step 21. Update tables
1248     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1249     // history counters, and killer moves.
1250     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1251     {
1252         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1253         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1254              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1255
1256         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1257
1258         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1259         if (    bestValue >= beta
1260             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1261         {
1262             if (move != ss->killers[0])
1263             {
1264                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1265                 ss->killers[0] = move;
1266             }
1267             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1268         }
1269     }
1270
1271     if (SpNode)
1272     {
1273         // Here we have the lock still grabbed
1274         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1275         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1276         lock_release(&(sp->lock));
1277     }
1278
1279     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1280
1281     return bestValue;
1282   }
1283
1284   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1285   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1286   // less than ONE_PLY).
1287
1288   template <NodeType NT>
1289   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1290
1291     const bool PvNode = (NT == PV);
1292
1293     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1294     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1295     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1296     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1297     assert(depth <= 0);
1298     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1299
1300     StateInfo st;
1301     Move ttMove, move;
1302     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1303     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1304     const TTEntry* tte;
1305     Depth ttDepth;
1306     Value oldAlpha = alpha;
1307
1308     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1309     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1310
1311     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1312     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1313         return VALUE_DRAW;
1314
1315     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1316     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1317     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1318     inCheck = pos.in_check();
1319     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1320
1321     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1322     // pruning, but only for move ordering.
1323     tte = TT.probe(pos.get_key());
1324     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1325
1326     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1327     {
1328         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1329         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1330     }
1331
1332     // Evaluate the position statically
1333     if (inCheck)
1334     {
1335         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1336         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1337         enoughMaterial = false;
1338     }
1339     else
1340     {
1341         if (tte)
1342         {
1343             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1344
1345             evalMargin = tte->static_value_margin();
1346             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1347         }
1348         else
1349             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1350
1351         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1352         if (bestValue >= beta)
1353         {
1354             if (!tte)
1355                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1356
1357             return bestValue;
1358         }
1359
1360         if (PvNode && bestValue > alpha)
1361             alpha = bestValue;
1362
1363         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1364         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1365         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1366     }
1367
1368     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1369     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1370     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1371     // be generated.
1372     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1373     CheckInfo ci(pos);
1374
1375     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1376     while (   alpha < beta
1377            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1378     {
1379       assert(move_is_ok(move));
1380
1381       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1382
1383       // Futility pruning
1384       if (   !PvNode
1385           && !inCheck
1386           && !givesCheck
1387           &&  move != ttMove
1388           &&  enoughMaterial
1389           && !move_is_promotion(move)
1390           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1391       {
1392           futilityValue =  futilityBase
1393                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1394                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1395
1396           if (futilityValue < alpha)
1397           {
1398               if (futilityValue > bestValue)
1399                   bestValue = futilityValue;
1400               continue;
1401           }
1402
1403           // Prune moves with negative or equal SEE
1404           if (   futilityBase < beta
1405               && depth < DEPTH_ZERO
1406               && pos.see(move) <= 0)
1407               continue;
1408       }
1409
1410       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1411       evasionPrunable =   !PvNode
1412                        && inCheck
1413                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1414                        && !pos.move_is_capture(move)
1415                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1416
1417       // Don't search moves with negative SEE values
1418       if (   !PvNode
1419           && (!inCheck || evasionPrunable)
1420           &&  move != ttMove
1421           && !move_is_promotion(move)
1422           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1423           continue;
1424
1425       // Don't search useless checks
1426       if (   !PvNode
1427           && !inCheck
1428           &&  givesCheck
1429           &&  move != ttMove
1430           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1431           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1432           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1433       {
1434           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1435               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1436
1437           continue;
1438       }
1439
1440       // Check for legality only before to do the move
1441       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1442           continue;
1443
1444       // Update current move
1445       ss->currentMove = move;
1446
1447       // Make and search the move
1448       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1449       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1450       pos.undo_move(move);
1451
1452       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1453
1454       // New best move?
1455       if (value > bestValue)
1456       {
1457           bestValue = value;
1458           if (value > alpha)
1459           {
1460               alpha = value;
1461               ss->bestMove = move;
1462           }
1463        }
1464     }
1465
1466     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1467     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1468     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1469         return value_mated_in(ss->ply);
1470
1471     // Update transposition table
1472     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1473     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1474
1475     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1476
1477     return bestValue;
1478   }
1479
1480
1481   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1482   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1483   // will be pruned.
1484
1485   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1486   {
1487     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1488     Square from, to, ksq, victimSq;
1489     Piece pc;
1490     Color them;
1491     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1492
1493     from = move_from(move);
1494     to = move_to(move);
1495     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1496     ksq = pos.king_square(them);
1497     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1498     pc = pos.piece_on(from);
1499
1500     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1501     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1502     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1503
1504     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1505     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1506
1507     if (!(b && (b & (b - 1))))
1508         return true;
1509
1510     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1511     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1512         && bit_is_set(kingAtt, to))
1513         return true;
1514
1515     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1516     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1517
1518     while (b)
1519     {
1520         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1521         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1522
1523         // Note that here we generate illegal "double move"!
1524         if (   futilityValue >= beta
1525             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1526             return true;
1527
1528         if (futilityValue > bv)
1529             bv = futilityValue;
1530     }
1531
1532     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1533     *bestValue = bv;
1534     return false;
1535   }
1536
1537
1538   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1539   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1540   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1541   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1542   // second move is assumed to be a move from the current position.
1543
1544   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1545
1546     Square f1, t1, f2, t2;
1547     Piece p1, p2;
1548     Square ksq;
1549
1550     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1551     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1552
1553     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1554     f2 = move_from(m2);
1555     t1 = move_to(m1);
1556     if (f2 == t1)
1557         return true;
1558
1559     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1560     t2 = move_to(m2);
1561     f1 = move_from(m1);
1562     if (t2 == f1)
1563         return true;
1564
1565     // Case 3: Moving through the vacated square
1566     p2 = pos.piece_on(f2);
1567     if (   piece_is_slider(p2)
1568         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1569       return true;
1570
1571     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1572     p1 = pos.piece_on(t1);
1573     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1574         return true;
1575
1576     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1577     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1578     if (    piece_is_slider(p1)
1579         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1580     {
1581         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1582         clear_bit(&occ, f2);
1583         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1584             return true;
1585     }
1586     return false;
1587   }
1588
1589
1590   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1591   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1592   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1593
1594   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1595
1596     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1597       return v + ply;
1598
1599     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1600       return v - ply;
1601
1602     return v;
1603   }
1604
1605
1606   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1607   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1608
1609   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1610
1611     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1612       return v - ply;
1613
1614     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1615       return v + ply;
1616
1617     return v;
1618   }
1619
1620
1621   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1622   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1623
1624   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1625
1626     assert(move_is_ok(m));
1627     assert(threat && move_is_ok(threat));
1628     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1629     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1630
1631     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1632
1633     mfrom = move_from(m);
1634     mto = move_to(m);
1635     tfrom = move_from(threat);
1636     tto = move_to(threat);
1637
1638     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1639     if (mfrom == tto)
1640         return true;
1641
1642     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1643     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1644     if (   pos.move_is_capture(threat)
1645         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1646             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1647         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1648         return true;
1649
1650     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1651     // prune safe moves which block its ray.
1652     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1653         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1654         && pos.see_sign(m) >= 0)
1655         return true;
1656
1657     return false;
1658   }
1659
1660
1661   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1662   // can be used to cut-off at a given point in search.
1663
1664   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1665
1666     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1667
1668     return   (   tte->depth() >= depth
1669               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1670               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1671
1672           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1673               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1674   }
1675
1676
1677   // refine_eval() returns the transposition table score if
1678   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1679
1680   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1681
1682       assert(tte);
1683
1684       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1685
1686       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1687           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1688           return v;
1689
1690       return defaultEval;
1691   }
1692
1693
1694   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1695   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1696
1697   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1698                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1699     Move m;
1700     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1701
1702     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1703
1704     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1705     {
1706         m = movesSearched[i];
1707
1708         assert(m != move);
1709
1710         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1711     }
1712   }
1713
1714
1715   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1716   // the static position evaluation before and after the move.
1717
1718   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1719
1720     if (   m != MOVE_NULL
1721         && before != VALUE_NONE
1722         && after != VALUE_NONE
1723         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1724         && !move_is_special(m))
1725         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1726   }
1727
1728
1729   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1730   // since the beginning of the current search.
1731
1732   int current_search_time(int set) {
1733
1734     static int searchStartTime;
1735
1736     if (set)
1737         searchStartTime = set;
1738
1739     return get_system_time() - searchStartTime;
1740   }
1741
1742
1743   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1744   // protocol specifications:
1745   //
1746   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1747   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1748   //            use negative values for y.
1749
1750   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1751
1752     std::stringstream s;
1753
1754     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1755         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1756     else
1757         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1758
1759     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1760
1761     return s.str();
1762   }
1763
1764
1765   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1766   // to be sent to UCI gui.
1767
1768   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1769
1770     std::stringstream s;
1771     int t = current_search_time();
1772
1773     s << " nodes " << nodes
1774       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1775       << " time "  << t;
1776
1777     return s.str();
1778   }
1779
1780   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1781   // formatted according to UCI specification.
1782
1783   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1784
1785     std::stringstream s;
1786
1787     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1788
1789     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1790         s << *pv << " ";
1791
1792     return s.str();
1793   }
1794
1795   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1796   // seldepth formatted according to UCI specification.
1797
1798   string depth_to_uci(Depth depth) {
1799
1800     std::stringstream s;
1801
1802     // Retrieve max searched depth among threads
1803     int selDepth = 0;
1804     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1805         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1806             selDepth = Threads[i].maxPly;
1807
1808      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1809
1810     return s.str();
1811   }
1812
1813   string time_to_string(int millisecs) {
1814
1815     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1816     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1817
1818     int hours = millisecs / MSecHour;
1819     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1820     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1821
1822     std::stringstream s;
1823
1824     if (hours)
1825         s << hours << ':';
1826
1827     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1828     return s.str();
1829   }
1830
1831   string score_to_string(Value v) {
1832
1833     std::stringstream s;
1834
1835     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1836         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1837     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1838         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1839     else
1840         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1841
1842     return s.str();
1843   }
1844
1845   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1846   // It is used to write search information to the log file (which is created
1847   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1848
1849   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1850
1851     const int64_t K = 1000;
1852     const int64_t M = 1000000;
1853     const int startColumn = 28;
1854     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1855
1856     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1857     Move* m = pv;
1858     string san;
1859     std::stringstream s;
1860     size_t length = 0;
1861
1862     // First print depth, score, time and searched nodes...
1863     s << set960(pos.is_chess960())
1864       << std::setw(2) << depth
1865       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1866       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1867
1868     if (pos.nodes_searched() < M)
1869         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1870     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1871         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1872     else
1873         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1874
1875     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1876     while (*m != MOVE_NONE)
1877     {
1878         san = move_to_san(pos, *m);
1879         length += san.length() + 1;
1880
1881         if (length > maxLength)
1882         {
1883             length = san.length() + 1;
1884             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1885         }
1886         s << san << ' ';
1887
1888         pos.do_move(*m++, *st++);
1889     }
1890
1891     // Restore original position before to leave
1892     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1893
1894     return s.str();
1895   }
1896
1897   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1898   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1899   // search.
1900
1901   void poll(const Position& pos) {
1902
1903     static int lastInfoTime;
1904     int t = current_search_time();
1905
1906     //  Poll for input
1907     if (input_available())
1908     {
1909         // We are line oriented, don't read single chars
1910         string command;
1911
1912         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1913         {
1914             // Quit the program as soon as possible
1915             Limits.ponder = false;
1916             QuitRequest = StopRequest = true;
1917             return;
1918         }
1919         else if (command == "stop")
1920         {
1921             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1922             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1923             Limits.ponder = false;
1924             StopRequest = true;
1925         }
1926         else if (command == "ponderhit")
1927         {
1928             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1929             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1930             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1931             Limits.ponder = false;
1932
1933             if (StopOnPonderhit)
1934                 StopRequest = true;
1935         }
1936     }
1937
1938     // Print search information
1939     if (t < 1000)
1940         lastInfoTime = 0;
1941
1942     else if (lastInfoTime > t)
1943         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1944         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1945         lastInfoTime = 0;
1946
1947     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1948     {
1949         lastInfoTime = t;
1950
1951         dbg_print_mean();
1952         dbg_print_hit_rate();
1953
1954         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1955         SendSearchedNodes = true;
1956     }
1957
1958     // Should we stop the search?
1959     if (Limits.ponder)
1960         return;
1961
1962     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1963                            && !AspirationFailLow
1964                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1965
1966     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1967                      || stillAtFirstMove;
1968
1969     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1970         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1971         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1972         StopRequest = true;
1973   }
1974
1975
1976   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1977   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1978   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1979   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1980   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1981   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1982
1983   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1984
1985     string command;
1986
1987     // Wait for a command from stdin
1988     while (   std::getline(std::cin, command)
1989            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1990
1991     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1992         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1993   }
1994
1995
1996   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1997   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1998   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1999
2000     assert(MultiPV > 1);
2001
2002     static RKISS rk;
2003
2004     // Rml list is already sorted by score in descending order
2005     int s;
2006     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2007     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
2008     int max = Rml[0].score;
2009     int var = Min(max - Rml[size - 1].score, PawnValueMidgame);
2010     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2011
2012     // PRNG sequence should be non deterministic
2013     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2014         rk.rand<unsigned>();
2015
2016     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2017     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2018     // then we choose the move with the resulting highest score.
2019     for (int i = 0; i < size; i++)
2020     {
2021         s = Rml[i].score;
2022
2023         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2024         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
2025             break;
2026
2027         // This is our magical formula
2028         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2029
2030         if (s > max_s)
2031         {
2032             max_s = s;
2033             *best = Rml[i].pv[0];
2034             *ponder = Rml[i].pv[1];
2035         }
2036     }
2037   }
2038
2039
2040   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2041
2042   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2043
2044     Move* sm;
2045     bestMoveChanges = 0;
2046     clear();
2047
2048     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2049     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2050     {
2051         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2052         // is in the list before to add it.
2053         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2054
2055         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2056             continue;
2057
2058         RootMove rm;
2059         rm.pv.push_back(ml.move());
2060         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2061         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2062         rm.nodes = 0;
2063         push_back(rm);
2064     }
2065   }
2066
2067   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2068
2069     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2070         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2071             return &(*this)[i];
2072
2073     return NULL;
2074   }
2075
2076   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2077   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2078   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2079   // long PV to print that is important for position analysis.
2080
2081   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2082
2083     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2084     TTEntry* tte;
2085     int ply = 1;
2086     Move m = pv[0];
2087
2088     assert(m != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(m));
2089
2090     pv.clear();
2091     pv.push_back(m);
2092     pos.do_move(m, *st++);
2093
2094     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2095            && tte->move() != MOVE_NONE
2096            && pos.move_is_pl(tte->move())
2097            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2098            && ply < PLY_MAX
2099            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2100     {
2101         pv.push_back(tte->move());
2102         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2103         ply++;
2104     }
2105     pv.push_back(MOVE_NONE);
2106
2107     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2108   }
2109
2110   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2111   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2112   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2113
2114   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2115
2116     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2117     TTEntry* tte;
2118     Key k;
2119     Value v, m = VALUE_NONE;
2120     int ply = 0;
2121
2122     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2123
2124     do {
2125         k = pos.get_key();
2126         tte = TT.probe(k);
2127
2128         // Don't overwrite existing correct entries
2129         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2130         {
2131             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2132             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2133         }
2134         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2135
2136     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2137
2138     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2139   }
2140 } // namespace
2141
2142
2143 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2144 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2145 // object for which the current thread is the master.
2146
2147 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2148
2149   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2150
2151   int i;
2152   bool allFinished;
2153
2154   while (true)
2155   {
2156       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2157       // master should exit as last one.
2158       if (allThreadsShouldExit)
2159       {
2160           assert(!sp);
2161           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2162           return;
2163       }
2164
2165       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2166       // instead of wasting CPU time polling for work.
2167       while (   threadID >= activeThreads
2168              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2169              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2170       {
2171           assert(!sp || useSleepingThreads);
2172           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2173
2174           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2175               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2176
2177           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2178           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2179
2180           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2181           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2182           allFinished = (i == activeThreads);
2183
2184           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2185           {
2186               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2187               break;
2188           }
2189
2190           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2191           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2192               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2193
2194           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2195       }
2196
2197       // If this thread has been assigned work, launch a search
2198       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2199       {
2200           assert(!allThreadsShouldExit);
2201
2202           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2203
2204           // Copy split point position and search stack and call search()
2205           // with SplitPoint template parameter set to true.
2206           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2207           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2208           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2209
2210           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2211           (ss+1)->sp = tsp;
2212
2213           if (tsp->pvNode)
2214               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2215           else
2216               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2217
2218           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2219
2220           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2221
2222           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2223           // case we are the last slave of the split point.
2224           if (   useSleepingThreads
2225               && threadID != tsp->master
2226               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2227               threads[tsp->master].wake_up();
2228       }
2229
2230       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2231       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2232       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2233       allFinished = (i == activeThreads);
2234
2235       if (allFinished)
2236       {
2237           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2238           // be sure sp->lock has been released before to return.
2239           lock_grab(&(sp->lock));
2240           lock_release(&(sp->lock));
2241
2242           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2243           // because here is all finished is not possible master is booked.
2244           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2245
2246           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2247           return;
2248       }
2249   }
2250 }