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