1ffab9d3f16055b5227317e2340c56861c6d7383
[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_first(int n) { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), begin() + n); }
92
93     int bestMoveChanges;
94   };
95
96
97   /// Constants
98
99   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
100   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
101   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
102
103   // Step 6. Razoring
104
105   // Maximum depth for razoring
106   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
107
108   // Dynamic razoring margin based on depth
109   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
110
111   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
112   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
113
114   // Step 9. Internal iterative deepening
115
116   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
117   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
118
119   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
120   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
121   const Value IIDMargin = Value(0x100);
122
123   // Step 11. Decide the new search depth
124
125   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
126   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
127   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
128   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
129   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
130
131   // Minimum depth for use of singular extension
132   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
133
134   // Step 12. Futility pruning
135
136   // Futility margin for quiescence search
137   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
138
139   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
140   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
141   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
142
143   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
144
145     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
146                            : 2 * VALUE_INFINITE;
147   }
148
149   inline int futility_move_count(Depth d) {
150
151     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
152   }
153
154   // Step 14. Reduced search
155
156   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
157   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
158
159   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
160
161     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
162   }
163
164   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
165   // better than the second best move.
166   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
167
168
169   /// Namespace variables
170
171   // Root move list
172   RootMoveList Rml;
173
174   // MultiPV mode
175   int MultiPV, UCIMultiPV;
176
177   // Time management variables
178   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
179   TimeManager TimeMgr;
180   SearchLimits Limits;
181
182   // Log file
183   std::ofstream LogFile;
184
185   // Skill level adjustment
186   int SkillLevel;
187   bool SkillLevelEnabled;
188
189   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
190   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
191   bool SendSearchedNodes;
192   int NodesSincePoll;
193   int NodesBetweenPolls = 30000;
194
195   // History table
196   History H;
197
198
199   /// Local functions
200
201   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
202
203   template <NodeType NT>
204   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
205
206   template <NodeType NT>
207   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
208
209   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
210   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
211   Value value_to_tt(Value v, int ply);
212   Value value_from_tt(Value v, int ply);
213   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
214   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
215   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
216   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
217   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
218   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
219
220   int current_search_time(int set = 0);
221   std::string value_to_uci(Value v);
222   std::string speed_to_uci(int64_t nodes);
223   void poll(const Position& pos);
224   void wait_for_stop_or_ponderhit();
225
226   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
227   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
228   // we simply create and use a standard MovePicker object.
229   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
230
231     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
232                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
233
234     RootMove& current() { assert(false); return Rml[0]; } // Dummy, needed to compile
235   };
236
237   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
238   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePickerExt<NonPV> {
239
240     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
241                   : MovePickerExt<NonPV>(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
242
243     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
244     MovePicker* mp;
245   };
246
247   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
248
249     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
250                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
251   };
252
253   // In case of a Root node we use RootMoveList as moves source
254   template<> struct MovePickerExt<Root> : public MovePicker {
255
256     MovePickerExt(const Position&, Move, Depth, const History&, SearchStack*, Value);
257     RootMove& current() { return Rml[cur]; }
258     Move get_next_move() { return ++cur < (int)Rml.size() ? Rml[cur].pv[0] : MOVE_NONE; }
259
260     int cur;
261   };
262
263   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
264   // notation compatible with UCI protocol.
265   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
266
267     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
268     return os << move_to_uci(m, chess960);
269   }
270
271   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
272   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
273   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
274   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
275   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
276   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
277   enum set960 {};
278
279   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
280
281     os.iword(0) = int(f);
282     return os;
283   }
284
285   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
286   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
287   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
288   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
289   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
290   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
291   template <bool PvNode>
292   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
293                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
294     assert(m != MOVE_NONE);
295
296     Depth result = DEPTH_ZERO;
297     *dangerous = moveIsCheck;
298
299     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
300         result += CheckExtension[PvNode];
301
302     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
303     {
304         Color c = pos.side_to_move();
305         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
306         {
307             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
308             *dangerous = true;
309         }
310         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
311         {
312             result += PassedPawnExtension[PvNode];
313             *dangerous = true;
314         }
315     }
316
317     if (   captureOrPromotion
318         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
319         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
320             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
321         && !move_is_special(m))
322     {
323         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
324         *dangerous = true;
325     }
326
327     return Min(result, ONE_PLY);
328   }
329
330 } // namespace
331
332
333 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
334
335 void init_search() {
336
337   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
338   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
339   int mc; // moveCount
340
341   // Init reductions array
342   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
343   {
344       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
345       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
346       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
347       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
348   }
349
350   // Init futility margins array
351   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
352       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
353
354   // Init futility move count array
355   for (d = 0; d < 32; d++)
356       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
357 }
358
359
360 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
361 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
362
363 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
364
365   MoveStack mlist[MAX_MOVES];
366   StateInfo st;
367   Move m;
368   int64_t sum = 0;
369
370   // Generate all legal moves
371   MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
372
373   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
374   // the moves, just to count them.
375   if (depth <= ONE_PLY)
376       return int(last - mlist);
377
378   // Loop through all legal moves
379   CheckInfo ci(pos);
380   for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
381   {
382       m = cur->move;
383       pos.do_move(m, st, ci, pos.move_gives_check(m, ci));
384       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
385       pos.undo_move(m);
386   }
387   return sum;
388 }
389
390
391 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
392 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
393 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
394 /// received during the search.
395
396 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
397
398   static Book book;
399
400   // Initialize global search-related variables
401   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
402   NodesSincePoll = 0;
403   current_search_time(get_system_time());
404   Limits = limits;
405   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
406
407   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
408   if (Limits.maxNodes)
409       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
410   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
411       NodesBetweenPolls = 1000;
412   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
413       NodesBetweenPolls = 5000;
414   else
415       NodesBetweenPolls = 30000;
416
417   // Look for a book move
418   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
419   {
420       if (Options["Book File"].value<std::string>() != book.name())
421           book.open(Options["Book File"].value<std::string>());
422
423       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
424       if (bookMove != MOVE_NONE)
425       {
426           if (Limits.ponder)
427               wait_for_stop_or_ponderhit();
428
429           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
430           return !QuitRequest;
431       }
432   }
433
434   // Read UCI options
435   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
436   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
437
438   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
439   Threads.read_uci_options();
440
441   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
442   Threads.init_hash_tables();
443   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
444
445   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
446   {
447       Options["Clear Hash"].set_value("false");
448       TT.clear();
449   }
450
451   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
452   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
453   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
454   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
455
456   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
457   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
458   {
459       Threads[i].wake_up();
460       Threads[i].maxPly = 0;
461   }
462
463   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
464   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
465   {
466       std::string name = Options["Search Log Filename"].value<std::string>();
467       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
468
469       if (LogFile.is_open())
470           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
471                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
472                   << " ponder: "      << Limits.ponder
473                   << " time: "        << Limits.time
474                   << " increment: "   << Limits.increment
475                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
476                   << endl;
477   }
478
479   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
480   Move ponderMove = MOVE_NONE;
481   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
482
483   cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
484
485   // Write final search statistics and close log file
486   if (LogFile.is_open())
487   {
488       int t = current_search_time();
489
490       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
491               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
492               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
493
494       StateInfo st;
495       pos.do_move(bestMove, st);
496       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
497       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
498       LogFile.close();
499   }
500
501   // This makes all the threads to go to sleep
502   Threads.set_size(1);
503
504   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
505   // best move before we are told to do so.
506   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
507       wait_for_stop_or_ponderhit();
508
509   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
510   cout << "bestmove " << bestMove;
511
512   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
513   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
514   if (ponderMove != MOVE_NONE)
515       cout << " ponder " << ponderMove;
516
517   cout << endl;
518
519   return !QuitRequest;
520 }
521
522
523 namespace {
524
525   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
526   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
527   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
528
529   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
530
531     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
532     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
533     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
534     int depth, selDepth, aspirationDelta;
535     Value value, alpha, beta;
536     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
537
538     // Initialize stuff before a new search
539     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
540     TT.new_search();
541     H.clear();
542     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
543     depth = aspirationDelta = 0;
544     alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
545     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
546
547     // Moves to search are verified and copied
548     Rml.init(pos, searchMoves);
549
550     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
551     if (Rml.size() == 0)
552     {
553         cout << "info depth 0 score "
554              << value_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
555              << endl;
556
557         return MOVE_NONE;
558     }
559
560     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
561     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
562     {
563         Rml.bestMoveChanges = 0;
564         cout << set960(pos.is_chess960()) << "info depth " << depth << endl;
565
566         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
567         if (MultiPV == 1 && depth >= 5 && abs(bestValues[depth - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
568         {
569             int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
570             int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
571
572             aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
573             aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
574
575             alpha = Max(bestValues[depth - 1] - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
576             beta  = Min(bestValues[depth - 1] + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
577         }
578
579         // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
580         // research with bigger window until not failing high/low anymore.
581         do {
582             // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
583             value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
584
585             // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
586             // have been overwritten during the search.
587             for (int i = 0; i < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); i++)
588                 Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
589
590             // Value cannot be trusted. Break out immediately!
591             if (StopRequest)
592                 break;
593
594             // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
595             // otherwise exit the fail high/low loop.
596             if (value >= beta)
597             {
598                 beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
599                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
600             }
601             else if (value <= alpha)
602             {
603                 AspirationFailLow = true;
604                 StopOnPonderhit = false;
605
606                 alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
607                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
608             }
609             else
610                 break;
611
612         } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
613
614         // Collect info about search result
615         bestMove = Rml[0].pv[0];
616         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
617         bestValues[depth] = value;
618         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
619
620         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
621         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
622             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
623
624         // Retrieve max searched depth among threads
625         selDepth = 0;
626         for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
627             if (Threads[i].maxPly > selDepth)
628                 selDepth = Threads[i].maxPly;
629
630         // Send PV line to GUI and to log file
631         for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
632             cout << Rml[i].pv_info_to_uci(pos, depth, selDepth, alpha, beta, i) << endl;
633
634         if (LogFile.is_open())
635             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), Rml[0].pv) << endl;
636
637         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
638         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].pv_score > Rml[1].pv_score + EasyMoveMargin))
639             easyMove = bestMove;
640         else if (bestMove != easyMove)
641             easyMove = MOVE_NONE;
642
643         // Check for some early stop condition
644         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
645         {
646             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
647             if (   depth >= 5
648                 && abs(bestValues[depth])     >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
649                 && abs(bestValues[depth - 1]) >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
650                 StopRequest = true;
651
652             // Stop search early if one move seems to be much better than the
653             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
654             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
655             if (   depth >= 7
656                 && easyMove == bestMove
657                 && (   Rml.size() == 1
658                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
659                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
660                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
661                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
662                 StopRequest = true;
663
664             // Take in account some extra time if the best move has changed
665             if (depth > 4 && depth < 50)
666                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
667
668             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
669             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
670             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
671                 StopRequest = true;
672
673             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
674             if (StopRequest && Limits.ponder)
675             {
676                 StopRequest = false;
677                 StopOnPonderhit = true;
678             }
679         }
680     }
681
682     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
683     if (SkillLevelEnabled)
684     {
685         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
686             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
687
688         bestMove = skillBest;
689         *ponderMove = skillPonder;
690     }
691
692     return bestMove;
693   }
694
695
696   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
697   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
698   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
699   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
700   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
701   // here: This is taken care of after we return from the split point.
702
703   template <NodeType NT>
704   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
705
706     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV);
707     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
708     const bool RootNode = (NT == Root);
709
710     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
711     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
712     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
713     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
714
715     Move movesSearched[MAX_MOVES];
716     int64_t nodes;
717     StateInfo st;
718     const TTEntry *tte;
719     Key posKey;
720     Bitboard pinned;
721     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
722     Depth ext, newDepth;
723     ValueType vt;
724     Value bestValue, value, oldAlpha;
725     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
726     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
727     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
728     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
729     SplitPoint* sp = NULL;
730
731     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
732     oldAlpha = alpha;
733     inCheck = pos.in_check();
734     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
735
736     // Used to send selDepth info to GUI
737     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
738         thread.maxPly = ss->ply;
739
740     if (SpNode)
741     {
742         sp = ss->sp;
743         tte = NULL;
744         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
745         threatMove = sp->threatMove;
746         goto split_point_start;
747     }
748
749     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
750     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
751     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
752     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
753
754     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
755     {
756         NodesSincePoll = 0;
757         poll(pos);
758     }
759
760     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
761     if ((   StopRequest
762          || pos.is_draw<false>()
763          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
764         return VALUE_DRAW;
765
766     // Step 3. Mate distance pruning
767     alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
768     beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
769     if (alpha >= beta)
770         return alpha;
771
772     // Step 4. Transposition table lookup
773     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
774     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
775     excludedMove = ss->excludedMove;
776     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
777
778     tte = TT.probe(posKey);
779     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
780
781     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
782     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
783     // smooth experience in analysis mode.
784     if (tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
785                        : ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ss->ply)))
786     {
787         TT.refresh(tte);
788         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
789         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
790     }
791
792     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
793     if (inCheck)
794         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
795     else if (tte)
796     {
797         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
798
799         ss->eval = tte->static_value();
800         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
801         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
802     }
803     else
804     {
805         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
806         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
807     }
808
809     // Save gain for the parent non-capture move
810     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
811
812     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
813     if (   !PvNode
814         &&  depth < RazorDepth
815         && !inCheck
816         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
817         &&  ttMove == MOVE_NONE
818         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
819         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
820     {
821         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
822         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
823         if (v < rbeta)
824             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
825             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
826             return v;
827     }
828
829     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
830     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
831     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
832     if (   !PvNode
833         && !ss->skipNullMove
834         &&  depth < RazorDepth
835         && !inCheck
836         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
837         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
838         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
839         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
840
841     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
842     if (   !PvNode
843         && !ss->skipNullMove
844         &&  depth > ONE_PLY
845         && !inCheck
846         &&  refinedValue >= beta
847         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
848         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
849     {
850         ss->currentMove = MOVE_NULL;
851
852         // Null move dynamic reduction based on depth
853         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
854
855         // Null move dynamic reduction based on value
856         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
857             R++;
858
859         pos.do_null_move(st);
860         (ss+1)->skipNullMove = true;
861         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
862                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
863         (ss+1)->skipNullMove = false;
864         pos.undo_null_move();
865
866         if (nullValue >= beta)
867         {
868             // Do not return unproven mate scores
869             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
870                 nullValue = beta;
871
872             if (depth < 6 * ONE_PLY)
873                 return nullValue;
874
875             // Do verification search at high depths
876             ss->skipNullMove = true;
877             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
878             ss->skipNullMove = false;
879
880             if (v >= beta)
881                 return nullValue;
882         }
883         else
884         {
885             // The null move failed low, which means that we may be faced with
886             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
887             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
888             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
889             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
890             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
891             threatMove = (ss+1)->bestMove;
892
893             if (   depth < ThreatDepth
894                 && (ss-1)->reduction
895                 && threatMove != MOVE_NONE
896                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
897                 return beta - 1;
898         }
899     }
900
901     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
902     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
903     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
904     // prune the previous move.
905     if (   !PvNode
906         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
907         && !inCheck
908         && !ss->skipNullMove
909         &&  excludedMove == MOVE_NONE
910         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
911     {
912         Value rbeta = beta + 200;
913         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
914
915         assert(rdepth >= ONE_PLY);
916
917         MovePicker mp(pos, ttMove, H, Position::see_value(pos.captured_piece_type()));
918         pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
919
920         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
921             if (pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
922             {
923                 pos.do_move(move, st);
924                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
925                 pos.undo_move(move);
926                 if (value >= rbeta)
927                     return value;
928             }
929     }
930
931     // Step 10. Internal iterative deepening
932     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
933         && ttMove == MOVE_NONE
934         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
935     {
936         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
937
938         ss->skipNullMove = true;
939         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
940         ss->skipNullMove = false;
941
942         tte = TT.probe(posKey);
943         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
944     }
945
946 split_point_start: // At split points actual search starts from here
947
948     // Initialize a MovePicker object for the current position
949     MovePickerExt<NT> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
950     CheckInfo ci(pos);
951     pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
952     ss->bestMove = MOVE_NONE;
953     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
954     singularExtensionNode =   !RootNode
955                            && !SpNode
956                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
957                            && ttMove != MOVE_NONE
958                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
959                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
960                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
961     if (SpNode)
962     {
963         lock_grab(&(sp->lock));
964         bestValue = sp->bestValue;
965     }
966
967     // Step 11. Loop through moves
968     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
969     while (   bestValue < beta
970            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
971            && !thread.cutoff_occurred())
972     {
973       assert(move_is_ok(move));
974
975       if (move == excludedMove)
976           continue;
977
978       // At PV and SpNode nodes we want the moves to be legal
979       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
980           continue;
981
982       if (SpNode)
983       {
984           moveCount = ++sp->moveCount;
985           lock_release(&(sp->lock));
986       }
987       else
988           moveCount++;
989
990       if (RootNode)
991       {
992           // This is used by time management
993           FirstRootMove = (moveCount == 1);
994
995           // Save the current node count before the move is searched
996           nodes = pos.nodes_searched();
997
998           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
999           // correct accumulated node counts searched by each thread.
1000           if (SendSearchedNodes)
1001           {
1002               SendSearchedNodes = false;
1003               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
1004           }
1005
1006           if (current_search_time() > 2000)
1007               cout << "info currmove " << move
1008                    << " currmovenumber " << moveCount << endl;
1009       }
1010
1011       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1012       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode ? depth <= ONE_PLY ? 1000 : MultiPV : 1));
1013       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1014       captureOrPromotion = pos.move_is_capture(move) || move_is_promotion(move);
1015
1016       // Step 12. Decide the new search depth
1017       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1018
1019       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1020       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1021       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1022       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1023       // a margin then we extend ttMove.
1024       if (   singularExtensionNode
1025           && move == ttMove
1026           && pos.pl_move_is_legal(move, pinned)
1027           && ext < ONE_PLY)
1028       {
1029           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1030
1031           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1032           {
1033               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1034               ss->excludedMove = move;
1035               ss->skipNullMove = true;
1036               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1037               ss->skipNullMove = false;
1038               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1039               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1040               if (v < rBeta)
1041                   ext = ONE_PLY;
1042           }
1043       }
1044
1045       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1046       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1047
1048       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1049       if (   !PvNode
1050           && !captureOrPromotion
1051           && !inCheck
1052           && !dangerous
1053           &&  move != ttMove
1054           && !move_is_castle(move))
1055       {
1056           // Move count based pruning
1057           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1058               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1059               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1060           {
1061               if (SpNode)
1062                   lock_grab(&(sp->lock));
1063
1064               continue;
1065           }
1066
1067           // Value based pruning
1068           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1069           // but fixing this made program slightly weaker.
1070           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1071           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1072                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1073
1074           if (futilityValueScaled < beta)
1075           {
1076               if (SpNode)
1077               {
1078                   lock_grab(&(sp->lock));
1079                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1080                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1081               }
1082               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1083                   bestValue = futilityValueScaled;
1084
1085               continue;
1086           }
1087
1088           // Prune moves with negative SEE at low depths
1089           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1090               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1091               && pos.see_sign(move) < 0)
1092           {
1093               if (SpNode)
1094                   lock_grab(&(sp->lock));
1095
1096               continue;
1097           }
1098       }
1099
1100       // Check for legality only before to do the move
1101       if (!pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
1102       {
1103           moveCount--;
1104           continue;
1105       }
1106
1107       ss->currentMove = move;
1108
1109       // Step 14. Make the move
1110       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1111
1112       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1113           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1114
1115       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1116       // The first move in list is the expected PV
1117       if (isPvMove)
1118       {
1119           // Aspiration window is disabled in multi-pv case
1120           if (RootNode && MultiPV > 1)
1121               alpha = -VALUE_INFINITE;
1122
1123           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1124                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1125       }
1126       else
1127       {
1128           // Step 15. Reduced depth search
1129           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1130           bool doFullDepthSearch = true;
1131           alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1132
1133           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1134               && !captureOrPromotion
1135               && !dangerous
1136               && !move_is_castle(move)
1137               &&  ss->killers[0] != move
1138               &&  ss->killers[1] != move)
1139           {
1140               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1141               if (ss->reduction)
1142               {
1143                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1144                   value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1145                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1146                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1147               }
1148               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1149           }
1150
1151           // Step 16. Full depth search
1152           if (doFullDepthSearch)
1153           {
1154               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1155               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1156                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1157
1158               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1159               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1160               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1161               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1162                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1163                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1164           }
1165       }
1166
1167       // Step 17. Undo move
1168       pos.undo_move(move);
1169
1170       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1171
1172       // Step 18. Check for new best move
1173       if (SpNode)
1174       {
1175           lock_grab(&(sp->lock));
1176           bestValue = sp->bestValue;
1177           alpha = sp->alpha;
1178       }
1179
1180       if (value > bestValue && !(SpNode && thread.cutoff_occurred()))
1181       {
1182           bestValue = value;
1183
1184           if (SpNode)
1185               sp->bestValue = value;
1186
1187           if (!RootNode && value > alpha)
1188           {
1189               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1190               {
1191                   alpha = value;
1192
1193                   if (SpNode)
1194                       sp->alpha = value;
1195               }
1196               else if (SpNode)
1197                   sp->is_betaCutoff = true;
1198
1199               ss->bestMove = move;
1200
1201               if (SpNode)
1202                   sp->ss->bestMove = move;
1203           }
1204       }
1205
1206       if (RootNode)
1207       {
1208           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1209           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1210           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1211           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1212           // move and/or PV.
1213           if (StopRequest)
1214               break;
1215
1216           // Remember searched nodes counts for this move
1217           mp.current().nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1218
1219           // PV move or new best move ?
1220           if (isPvMove || value > alpha)
1221           {
1222               // Update PV
1223               ss->bestMove = move;
1224               mp.current().pv_score = value;
1225               mp.current().extract_pv_from_tt(pos);
1226
1227               // We record how often the best move has been changed in each
1228               // iteration. This information is used for time management: When
1229               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1230               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1231                   Rml.bestMoveChanges++;
1232
1233               // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
1234               // becuase all the values but the first are usually set to
1235               // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
1236               // the moves but the new PV that goes to head.
1237               Rml.sort_first(moveCount);
1238
1239               // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window, so set
1240               // alpha equal to minimum score among the PV lines searched so far.
1241               if (MultiPV > 1)
1242                   alpha = Rml[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score;
1243               else if (value > alpha)
1244                   alpha = value;
1245           }
1246           else
1247               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1248               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1249               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1250               mp.current().pv_score = -VALUE_INFINITE;
1251
1252       } // RootNode
1253
1254       // Step 19. Check for split
1255       if (   !RootNode
1256           && !SpNode
1257           && depth >= Threads.min_split_depth()
1258           && bestValue < beta
1259           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1260           && !StopRequest
1261           && !thread.cutoff_occurred())
1262           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1263                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1264     }
1265
1266     // Step 20. Check for mate and stalemate
1267     // All legal moves have been searched and if there are
1268     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1269     // If one move was excluded return fail low score.
1270     if (!SpNode && !moveCount)
1271         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1272
1273     // Step 21. Update tables
1274     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1275     // history counters, and killer moves.
1276     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1277     {
1278         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1279         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1280              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1281
1282         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1283
1284         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1285         if (    bestValue >= beta
1286             && !pos.move_is_capture(move)
1287             && !move_is_promotion(move))
1288         {
1289             if (move != ss->killers[0])
1290             {
1291                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1292                 ss->killers[0] = move;
1293             }
1294             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1295         }
1296     }
1297
1298     if (SpNode)
1299     {
1300         // Here we have the lock still grabbed
1301         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1302         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1303         lock_release(&(sp->lock));
1304     }
1305
1306     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1307
1308     return bestValue;
1309   }
1310
1311   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1312   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1313   // less than ONE_PLY).
1314
1315   template <NodeType NT>
1316   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1317
1318     const bool PvNode = (NT == PV);
1319
1320     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1321     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1322     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1323     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1324     assert(depth <= 0);
1325     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1326
1327     StateInfo st;
1328     Move ttMove, move;
1329     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1330     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1331     const TTEntry* tte;
1332     Depth ttDepth;
1333     Value oldAlpha = alpha;
1334
1335     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1336     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1337
1338     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1339     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1340         return VALUE_DRAW;
1341
1342     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1343     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1344     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1345     inCheck = pos.in_check();
1346     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1347
1348     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1349     // pruning, but only for move ordering.
1350     tte = TT.probe(pos.get_key());
1351     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1352
1353     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1354     {
1355         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1356         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1357     }
1358
1359     // Evaluate the position statically
1360     if (inCheck)
1361     {
1362         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1363         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1364         enoughMaterial = false;
1365     }
1366     else
1367     {
1368         if (tte)
1369         {
1370             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1371
1372             evalMargin = tte->static_value_margin();
1373             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1374         }
1375         else
1376             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1377
1378         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1379         if (bestValue >= beta)
1380         {
1381             if (!tte)
1382                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1383
1384             return bestValue;
1385         }
1386
1387         if (PvNode && bestValue > alpha)
1388             alpha = bestValue;
1389
1390         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1391         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1392         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1393     }
1394
1395     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1396     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1397     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1398     // be generated.
1399     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1400     CheckInfo ci(pos);
1401     Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
1402
1403     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1404     while (   alpha < beta
1405            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1406     {
1407       assert(move_is_ok(move));
1408
1409       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1410
1411       // Futility pruning
1412       if (   !PvNode
1413           && !inCheck
1414           && !givesCheck
1415           &&  move != ttMove
1416           &&  enoughMaterial
1417           && !move_is_promotion(move)
1418           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1419       {
1420           futilityValue =  futilityBase
1421                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1422                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1423
1424           if (futilityValue < alpha)
1425           {
1426               if (futilityValue > bestValue)
1427                   bestValue = futilityValue;
1428               continue;
1429           }
1430
1431           // Prune moves with negative or equal SEE
1432           if (   futilityBase < beta
1433               && depth < DEPTH_ZERO
1434               && pos.see(move) <= 0)
1435               continue;
1436       }
1437
1438       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1439       evasionPrunable =   !PvNode
1440                        && inCheck
1441                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1442                        && !pos.move_is_capture(move)
1443                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1444
1445       // Don't search moves with negative SEE values
1446       if (   !PvNode
1447           && (!inCheck || evasionPrunable)
1448           &&  move != ttMove
1449           && !move_is_promotion(move)
1450           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1451           continue;
1452
1453       // Don't search useless checks
1454       if (   !PvNode
1455           && !inCheck
1456           &&  givesCheck
1457           &&  move != ttMove
1458           && !pos.move_is_capture(move)
1459           && !move_is_promotion(move)
1460           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1461           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1462       {
1463           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1464               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1465
1466           continue;
1467       }
1468
1469       // Check for legality only before to do the move
1470       if (!pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
1471           continue;
1472
1473       // Update current move
1474       ss->currentMove = move;
1475
1476       // Make and search the move
1477       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1478       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1479       pos.undo_move(move);
1480
1481       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1482
1483       // New best move?
1484       if (value > bestValue)
1485       {
1486           bestValue = value;
1487           if (value > alpha)
1488           {
1489               alpha = value;
1490               ss->bestMove = move;
1491           }
1492        }
1493     }
1494
1495     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1496     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1497     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1498         return value_mated_in(ss->ply);
1499
1500     // Update transposition table
1501     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1502     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1503
1504     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1505
1506     return bestValue;
1507   }
1508
1509
1510   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1511   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1512   // will be pruned.
1513
1514   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1515   {
1516     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1517     Square from, to, ksq, victimSq;
1518     Piece pc;
1519     Color them;
1520     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1521
1522     from = move_from(move);
1523     to = move_to(move);
1524     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1525     ksq = pos.king_square(them);
1526     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1527     pc = pos.piece_on(from);
1528
1529     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1530     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1531     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1532
1533     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1534     b = kingAtt & ~pos.pieces_of_color(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1535
1536     if (!(b && (b & (b - 1))))
1537         return true;
1538
1539     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1540     if (   type_of_piece(pc) == QUEEN
1541         && bit_is_set(kingAtt, to))
1542         return true;
1543
1544     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1545     b = pos.pieces_of_color(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1546
1547     while (b)
1548     {
1549         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1550         futilityValue = futilityBase + pos.endgame_value_of_piece_on(victimSq);
1551
1552         // Note that here we generate illegal "double move"!
1553         if (   futilityValue >= beta
1554             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1555             return true;
1556
1557         if (futilityValue > bv)
1558             bv = futilityValue;
1559     }
1560
1561     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1562     *bestValue = bv;
1563     return false;
1564   }
1565
1566
1567   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1568   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1569   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1570   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1571   // second move is assumed to be a move from the current position.
1572
1573   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1574
1575     Square f1, t1, f2, t2;
1576     Piece p;
1577
1578     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1579     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1580
1581     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1582     f2 = move_from(m2);
1583     t1 = move_to(m1);
1584     if (f2 == t1)
1585         return true;
1586
1587     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1588     t2 = move_to(m2);
1589     f1 = move_from(m1);
1590     if (t2 == f1)
1591         return true;
1592
1593     // Case 3: Moving through the vacated square
1594     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1595         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1596       return true;
1597
1598     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1599     p = pos.piece_on(t1);
1600     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1601         return true;
1602
1603     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1604     if (    piece_is_slider(p)
1605         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1606         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1607     {
1608         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1609         // move is the opposite of the checking piece.
1610         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1611         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1612
1613         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1614             return true;
1615     }
1616     return false;
1617   }
1618
1619
1620   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1621   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1622   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1623
1624   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1625
1626     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1627       return v + ply;
1628
1629     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1630       return v - ply;
1631
1632     return v;
1633   }
1634
1635
1636   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1637   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1638
1639   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1640
1641     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1642       return v - ply;
1643
1644     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1645       return v + ply;
1646
1647     return v;
1648   }
1649
1650
1651   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1652   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1653
1654   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1655
1656     assert(move_is_ok(m));
1657     assert(threat && move_is_ok(threat));
1658     assert(!pos.move_gives_check(m));
1659     assert(!pos.move_is_capture(m) && !move_is_promotion(m));
1660     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1661
1662     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1663
1664     mfrom = move_from(m);
1665     mto = move_to(m);
1666     tfrom = move_from(threat);
1667     tto = move_to(threat);
1668
1669     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1670     if (mfrom == tto)
1671         return true;
1672
1673     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1674     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1675     if (   pos.move_is_capture(threat)
1676         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1677             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1678         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1679         return true;
1680
1681     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1682     // prune safe moves which block its ray.
1683     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1684         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1685         && pos.see_sign(m) >= 0)
1686         return true;
1687
1688     return false;
1689   }
1690
1691
1692   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1693   // can be used at a given point in search.
1694
1695   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1696
1697     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1698
1699     return   (   tte->depth() >= depth
1700               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1701               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1702
1703           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1704               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1705   }
1706
1707
1708   // refine_eval() returns the transposition table score if
1709   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1710
1711   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1712
1713       assert(tte);
1714
1715       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1716
1717       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1718           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1719           return v;
1720
1721       return defaultEval;
1722   }
1723
1724
1725   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1726   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1727
1728   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1729                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1730     Move m;
1731     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1732
1733     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1734
1735     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1736     {
1737         m = movesSearched[i];
1738
1739         assert(m != move);
1740
1741         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1742     }
1743   }
1744
1745
1746   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1747   // the static position evaluation before and after the move.
1748
1749   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1750
1751     if (   m != MOVE_NULL
1752         && before != VALUE_NONE
1753         && after != VALUE_NONE
1754         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1755         && !move_is_special(m))
1756         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1757   }
1758
1759
1760   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1761   // since the beginning of the current search.
1762
1763   int current_search_time(int set) {
1764
1765     static int searchStartTime;
1766
1767     if (set)
1768         searchStartTime = set;
1769
1770     return get_system_time() - searchStartTime;
1771   }
1772
1773
1774   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1775   // protocol specifications:
1776   //
1777   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1778   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1779   //            use negative values for y.
1780
1781   std::string value_to_uci(Value v) {
1782
1783     std::stringstream s;
1784
1785     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1786         s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1787     else
1788         s << "mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1789
1790     return s.str();
1791   }
1792
1793
1794   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1795   // to be sent to UCI gui.
1796
1797   std::string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1798
1799     std::stringstream s;
1800     int t = current_search_time();
1801
1802     s << " nodes " << nodes
1803       << " nps "   << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1804       << " time "  << t;
1805
1806     return s.str();
1807   }
1808
1809
1810   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1811   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1812   // search.
1813
1814   void poll(const Position& pos) {
1815
1816     static int lastInfoTime;
1817     int t = current_search_time();
1818
1819     //  Poll for input
1820     if (input_available())
1821     {
1822         // We are line oriented, don't read single chars
1823         std::string command;
1824
1825         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1826         {
1827             // Quit the program as soon as possible
1828             Limits.ponder = false;
1829             QuitRequest = StopRequest = true;
1830             return;
1831         }
1832         else if (command == "stop")
1833         {
1834             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1835             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1836             Limits.ponder = false;
1837             StopRequest = true;
1838         }
1839         else if (command == "ponderhit")
1840         {
1841             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1842             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1843             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1844             Limits.ponder = false;
1845
1846             if (StopOnPonderhit)
1847                 StopRequest = true;
1848         }
1849     }
1850
1851     // Print search information
1852     if (t < 1000)
1853         lastInfoTime = 0;
1854
1855     else if (lastInfoTime > t)
1856         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1857         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1858         lastInfoTime = 0;
1859
1860     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1861     {
1862         lastInfoTime = t;
1863
1864         dbg_print_mean();
1865         dbg_print_hit_rate();
1866
1867         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1868         SendSearchedNodes = true;
1869     }
1870
1871     // Should we stop the search?
1872     if (Limits.ponder)
1873         return;
1874
1875     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1876                            && !AspirationFailLow
1877                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1878
1879     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1880                      || stillAtFirstMove;
1881
1882     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1883         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1884         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1885         StopRequest = true;
1886   }
1887
1888
1889   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1890   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1891   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1892   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1893   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1894   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1895
1896   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1897
1898     std::string command;
1899
1900     // Wait for a command from stdin
1901     while (   std::getline(std::cin, command)
1902            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1903
1904     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1905         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1906   }
1907
1908
1909   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1910   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1911   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1912
1913     assert(MultiPV > 1);
1914
1915     static RKISS rk;
1916
1917     // Rml list is already sorted by pv_score in descending order
1918     int s;
1919     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1920     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
1921     int max = Rml[0].pv_score;
1922     int var = Min(max - Rml[size - 1].pv_score, PawnValueMidgame);
1923     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
1924
1925     // PRNG sequence should be non deterministic
1926     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
1927         rk.rand<unsigned>();
1928
1929     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
1930     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1931     // then we choose the move with the resulting highest score.
1932     for (int i = 0; i < size; i++)
1933     {
1934         s = Rml[i].pv_score;
1935
1936         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1937         if (i > 0 && Rml[i-1].pv_score > s + EasyMoveMargin)
1938             break;
1939
1940         // This is our magical formula
1941         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
1942
1943         if (s > max_s)
1944         {
1945             max_s = s;
1946             *best = Rml[i].pv[0];
1947             *ponder = Rml[i].pv[1];
1948         }
1949     }
1950   }
1951
1952
1953   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
1954
1955   RootMove::RootMove() {
1956
1957     nodes = 0;
1958     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
1959     pv[0] = MOVE_NONE;
1960   }
1961
1962   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
1963
1964     const Move* src = rm.pv;
1965     Move* dst = pv;
1966
1967     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
1968     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
1969
1970     nodes = rm.nodes;
1971     pv_score = rm.pv_score;
1972     non_pv_score = rm.non_pv_score;
1973     return *this;
1974   }
1975
1976   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
1977
1978     MoveStack mlist[MAX_MOVES];
1979     Move* sm;
1980
1981     clear();
1982     bestMoveChanges = 0;
1983
1984     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
1985     MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
1986     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
1987     {
1988         // If we have a searchMoves[] list then verify cur->move
1989         // is in the list before to add it.
1990         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != cur->move; sm++) {}
1991
1992         if (searchMoves[0] && *sm != cur->move)
1993             continue;
1994
1995         RootMove rm;
1996         rm.pv[0] = cur->move;
1997         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
1998         rm.pv_score = -VALUE_INFINITE;
1999         push_back(rm);
2000     }
2001   }
2002
2003   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2004   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2005   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2006   // long PV to print that is important for position analysis.
2007
2008   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2009
2010     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2011     TTEntry* tte;
2012     int ply = 1;
2013
2014     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2015
2016     pos.do_move(pv[0], *st++);
2017
2018     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2019            && tte->move() != MOVE_NONE
2020            && pos.move_is_pl(tte->move())
2021            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces(pos.side_to_move()))
2022            && ply < PLY_MAX
2023            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2024     {
2025         pv[ply] = tte->move();
2026         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2027     }
2028     pv[ply] = MOVE_NONE;
2029
2030     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2031   }
2032
2033   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2034   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2035   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2036
2037   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2038
2039     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2040     TTEntry* tte;
2041     Key k;
2042     Value v, m = VALUE_NONE;
2043     int ply = 0;
2044
2045     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2046
2047     do {
2048         k = pos.get_key();
2049         tte = TT.probe(k);
2050
2051         // Don't overwrite existing correct entries
2052         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2053         {
2054             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2055             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2056         }
2057         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2058
2059     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2060
2061     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2062   }
2063
2064   // pv_info_to_uci() returns a string with information on the current PV line
2065   // formatted according to UCI specification.
2066
2067   std::string RootMove::pv_info_to_uci(Position& pos, int depth, int selDepth, Value alpha,
2068                                        Value beta, int pvIdx) {
2069     std::stringstream s;
2070
2071     s << "info depth " << depth
2072       << " seldepth " << selDepth
2073       << " multipv " << pvIdx + 1
2074       << " score " << value_to_uci(pv_score)
2075       << (pv_score >= beta ? " lowerbound" : pv_score <= alpha ? " upperbound" : "")
2076       << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
2077       << " pv ";
2078
2079     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2080         s << *m << " ";
2081
2082     return s.str();
2083   }
2084
2085   // Specializations for MovePickerExt in case of Root node
2086   MovePickerExt<Root>::MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d,
2087                                      const History& h, SearchStack* ss, Value b)
2088                      : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), cur(-1) {
2089     Move move;
2090     Value score = VALUE_ZERO;
2091
2092     // Score root moves using standard ordering used in main search, the moves
2093     // are scored according to the order in which they are returned by MovePicker.
2094     // This is the second order score that is used to compare the moves when
2095     // the first orders pv_score of both moves are equal.
2096     while ((move = MovePicker::get_next_move()) != MOVE_NONE)
2097         for (RootMoveList::iterator rm = Rml.begin(); rm != Rml.end(); ++rm)
2098             if (rm->pv[0] == move)
2099             {
2100                 rm->non_pv_score = score--;
2101                 break;
2102             }
2103
2104     Rml.sort();
2105   }
2106
2107 } // namespace
2108
2109
2110 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2111 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2112 // object for which the current thread is the master.
2113
2114 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2115
2116   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2117
2118   int i;
2119   bool allFinished;
2120
2121   while (true)
2122   {
2123       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2124       // master should exit as last one.
2125       if (allThreadsShouldExit)
2126       {
2127           assert(!sp);
2128           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2129           return;
2130       }
2131
2132       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2133       // instead of wasting CPU time polling for work.
2134       while (   threadID >= activeThreads
2135              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2136              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2137       {
2138           assert(!sp || useSleepingThreads);
2139           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2140
2141           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2142               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2143
2144           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2145           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2146
2147           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2148           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2149           allFinished = (i == activeThreads);
2150
2151           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2152           {
2153               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2154               break;
2155           }
2156
2157           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2158           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2159               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2160
2161           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2162       }
2163
2164       // If this thread has been assigned work, launch a search
2165       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2166       {
2167           assert(!allThreadsShouldExit);
2168
2169           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2170
2171           // Copy split point position and search stack and call search()
2172           // with SplitPoint template parameter set to true.
2173           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2174           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2175           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2176
2177           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2178           (ss+1)->sp = tsp;
2179
2180           if (tsp->pvNode)
2181               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2182           else
2183               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2184
2185           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2186
2187           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2188
2189           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2190           // case we are the last slave of the split point.
2191           if (   useSleepingThreads
2192               && threadID != tsp->master
2193               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2194               threads[tsp->master].wake_up();
2195       }
2196
2197       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2198       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2199       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2200       allFinished = (i == activeThreads);
2201
2202       if (allFinished)
2203       {
2204           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2205           // be sure sp->lock has been released before to return.
2206           lock_grab(&(sp->lock));
2207           lock_release(&(sp->lock));
2208
2209           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2210           // because here is all finished is not possible master is booked.
2211           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2212
2213           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2214           return;
2215       }
2216   }
2217 }