320f480c2df854ac575ab4f4776f120d5c933a84
[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 <iomanip>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26 #include <vector>
27 #include <algorithm>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 namespace {
47
48   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
49   const bool FakeSplit = false;
50
51   // Different node types, used as template parameter
52   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
58   struct RootMove {
59
60     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
61     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
62     // than a move m2 if it has an higher score
63     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
64
65     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
66     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
67
68     int64_t nodes;
69     Value score;
70     Value prevScore;
71     std::vector<Move> pv;
72   };
73
74   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
75   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
76
77     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
78     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
79
80     int bestMoveChanges;
81   };
82
83
84   /// Constants
85
86   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
87   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
88   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
89
90   // Step 6. Razoring
91
92   // Maximum depth for razoring
93   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
94
95   // Dynamic razoring margin based on depth
96   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
97
98   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
99   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
100
101   // Step 9. Internal iterative deepening
102
103   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
104   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
105
106   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
107   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
108   const Value IIDMargin = Value(0x100);
109
110   // Step 11. Decide the new search depth
111
112   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
113   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
115   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
116   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
117
118   // Minimum depth for use of singular extension
119   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
120
121   // Step 12. Futility pruning
122
123   // Futility margin for quiescence search
124   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
125
126   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
127   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
128   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
129
130   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
131
132     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[std::max(int(d), 1)][std::min(mn, 63)]
133                            : 2 * VALUE_INFINITE;
134   }
135
136   inline int futility_move_count(Depth d) {
137
138     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
139   }
140
141   // Step 14. Reduced search
142
143   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
144   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
145
146   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
147
148     return (Depth) Reductions[PvNode][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
149   }
150
151   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
152   // better than the second best move.
153   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
154
155
156   /// Namespace variables
157
158   // Root move list
159   RootMoveList Rml;
160
161   // MultiPV mode
162   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIdx;
163
164   // Time management variables
165   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
166   TimeManager TimeMgr;
167   SearchLimits Limits;
168
169   // Skill level adjustment
170   int SkillLevel;
171   bool SkillLevelEnabled;
172
173   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
174   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
175   int NodesSincePoll;
176   int NodesBetweenPolls = 30000;
177
178   // History table
179   History H;
180
181
182   /// Local functions
183
184   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
185
186   template <NodeType NT>
187   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
188
189   template <NodeType NT>
190   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
191
192   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
193   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
194   Value value_to_tt(Value v, int ply);
195   Value value_from_tt(Value v, int ply);
196   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
197   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
198   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
199   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
200   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
201
202   int current_search_time(int set = 0);
203   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
204   string speed_to_uci(int64_t nodes);
205   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
206   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
207   string depth_to_uci(Depth depth);
208   void poll(const Position& pos);
209   void wait_for_stop_or_ponderhit();
210
211   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
212   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
213   // we simply create and use a standard MovePicker object.
214   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
215
216     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
217                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
218   };
219
220   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
221   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
222
223     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
224                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
225
226     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
227     MovePicker* mp;
228   };
229
230   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
231   // notation compatible with UCI protocol.
232   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
233
234     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
235     return os << move_to_uci(m, chess960);
236   }
237
238   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
239   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
240   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
241   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
242   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
243   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
244   enum set960 {};
245
246   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
247
248     os.iword(0) = int(f);
249     return os;
250   }
251
252   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
253   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
254   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
255   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
256   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
257   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
258   template <bool PvNode>
259   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
260                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
261     assert(m != MOVE_NONE);
262
263     Depth result = DEPTH_ZERO;
264     *dangerous = moveIsCheck;
265
266     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
267         result += CheckExtension[PvNode];
268
269     if (type_of(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
270     {
271         Color c = pos.side_to_move();
272         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
273         {
274             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
275             *dangerous = true;
276         }
277         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
278         {
279             result += PassedPawnExtension[PvNode];
280             *dangerous = true;
281         }
282     }
283
284     if (   captureOrPromotion
285         && type_of(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
286         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
287             - PieceValueMidgame[pos.piece_on(move_to(m))] == VALUE_ZERO)
288         && !is_special(m))
289     {
290         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
291         *dangerous = true;
292     }
293
294     return std::min(result, ONE_PLY);
295   }
296
297 } // namespace
298
299
300 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
301
302 void init_search() {
303
304   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
305   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
306   int mc; // moveCount
307
308   // Init reductions array
309   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
310   {
311       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
312       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
313       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
314       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
315   }
316
317   // Init futility margins array
318   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
319       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
320
321   // Init futility move count array
322   for (d = 0; d < 32; d++)
323       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
324 }
325
326
327 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
328 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
329
330 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
331
332   StateInfo st;
333   int64_t sum = 0;
334
335   // Generate all legal moves
336   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
337
338   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
339   // the moves, just to count them.
340   if (depth <= ONE_PLY)
341       return ml.size();
342
343   // Loop through all legal moves
344   CheckInfo ci(pos);
345   for ( ; !ml.end(); ++ml)
346   {
347       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
348       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
349       pos.undo_move(ml.move());
350   }
351   return sum;
352 }
353
354
355 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
356 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
357 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
358 /// received during the search.
359
360 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
361
362   static Book book; // Define static to initialize the PRNG only once
363
364   // Initialize global search-related variables
365   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = false;
366   NodesSincePoll = 0;
367   current_search_time(get_system_time());
368   Limits = limits;
369   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
370
371   // Set output steram in normal or chess960 mode
372   cout << set960(pos.is_chess960());
373
374   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
375   if (Limits.maxNodes)
376       NodesBetweenPolls = std::min(Limits.maxNodes, 30000);
377   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
378       NodesBetweenPolls = 1000;
379   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
380       NodesBetweenPolls = 5000;
381   else
382       NodesBetweenPolls = 30000;
383
384   // Look for a book move
385   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
386   {
387       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
388           book.open(Options["Book File"].value<string>());
389
390       Move bookMove = book.probe(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
391       if (bookMove != MOVE_NONE)
392       {
393           if (Limits.ponder)
394               wait_for_stop_or_ponderhit();
395
396           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
397           return !QuitRequest;
398       }
399   }
400
401   // Read UCI options
402   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
403   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
404
405   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
406   Threads.read_uci_options();
407
408   // Set a new TT size if changed
409   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
410
411   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
412   {
413       Options["Clear Hash"].set_value("false");
414       TT.clear();
415   }
416
417   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
418   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
419   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
420   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? std::max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
421
422   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
423   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
424   {
425       Threads[i].wake_up();
426       Threads[i].maxPly = 0;
427   }
428
429   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
430   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
431   {
432       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
433       log << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
434           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
435           << " ponder: "      << Limits.ponder
436           << " time: "        << Limits.time
437           << " increment: "   << Limits.increment
438           << " moves to go: " << Limits.movesToGo
439           << endl;
440   }
441
442   // Start async mode to catch UCI commands sent to us while searching,
443   // like "quit", "stop", etc.
444   Threads.start_listener();
445
446   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
447   Move ponderMove = MOVE_NONE;
448   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
449
450   // Write final search statistics and close log file
451   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
452   {
453       int t = current_search_time();
454
455       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
456       log << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
457           << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
458           << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
459
460       StateInfo st;
461       pos.do_move(bestMove, st);
462       log << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
463       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
464   }
465
466   // This makes all the threads to go to sleep
467   Threads.set_size(1);
468
469   // From now on any UCI command will be read in-sync with Threads.getline()
470   Threads.stop_listener();
471
472   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
473   // best move before we are told to do so.
474   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
475       wait_for_stop_or_ponderhit();
476
477   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
478   cout << "bestmove " << bestMove;
479
480   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
481   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
482   if (ponderMove != MOVE_NONE)
483       cout << " ponder " << ponderMove;
484
485   cout << endl;
486
487   return !QuitRequest;
488 }
489
490
491 namespace {
492
493   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
494   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
495   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
496
497   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
498
499     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
500     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
501     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
502     int depth, aspirationDelta;
503     Value value, alpha, beta;
504     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
505
506     // Initialize stuff before a new search
507     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
508     TT.new_search();
509     H.clear();
510     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
511     depth = aspirationDelta = 0;
512     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
513     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
514
515     // Moves to search are verified and copied
516     Rml.init(pos, searchMoves);
517
518     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
519     if (!Rml.size())
520     {
521         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
522              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
523
524         return MOVE_NONE;
525     }
526
527     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
528     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
529     {
530         // Save now last iteration's scores, before Rml moves are reordered
531         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
532             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
533
534         Rml.bestMoveChanges = 0;
535
536         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
537         for (MultiPVIdx = 0; MultiPVIdx < std::min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIdx++)
538         {
539             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
540             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIdx].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
541             {
542                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
543                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
544
545                 aspirationDelta = std::min(std::max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
546                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
547
548                 alpha = std::max(Rml[MultiPVIdx].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
549                 beta  = std::min(Rml[MultiPVIdx].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
550             }
551             else
552             {
553                 alpha = -VALUE_INFINITE;
554                 beta  =  VALUE_INFINITE;
555             }
556
557             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
558             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
559             do {
560                 // Search starts from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
561                 // needed by update gains and ss copy when splitting at Root.
562                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
563
564                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
565                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
566                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
567                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
568                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
569                 // the already searched PV lines are preserved.
570                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIdx, Rml.end());
571
572                 // In case we have found an exact score and we are going to leave
573                 // the fail high/low loop then reorder the PV moves, otherwise
574                 // leave the last PV move in its position so to be searched again.
575                 // Of course this is needed only in MultiPV search.
576                 if (MultiPVIdx && value > alpha && value < beta)
577                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIdx);
578
579                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
580                 // have been overwritten during the search.
581                 for (int i = 0; i <= MultiPVIdx; i++)
582                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
583
584                 // If search has been stopped exit the aspiration window loop,
585                 // note that sorting and writing PV back to TT is safe becuase
586                 // Rml is still valid, although refers to the previous iteration.
587                 if (StopRequest)
588                     break;
589
590                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
591                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search. UCI
592                 // protocol requires to send all the PV lines also if are still
593                 // to be searched and so refer to the previous search's score.
594                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
595                     for (int i = 0; i < std::min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
596                     {
597                         bool updated = (i <= MultiPVIdx);
598
599                         if (depth == 1 && !updated)
600                             continue;
601
602                         Depth d = (updated ? depth : depth - 1) * ONE_PLY;
603                         Value s = (updated ? Rml[i].score : Rml[i].prevScore);
604
605                         cout << "info"
606                              << depth_to_uci(d)
607                              << (i == MultiPVIdx ? score_to_uci(s, alpha, beta) : score_to_uci(s))
608                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
609                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
610                              << endl;
611                     }
612
613                 // In case of failing high/low increase aspiration window and
614                 // research, otherwise exit the fail high/low loop.
615                 if (value >= beta)
616                 {
617                     beta = std::min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
618                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
619                 }
620                 else if (value <= alpha)
621                 {
622                     AspirationFailLow = true;
623                     StopOnPonderhit = false;
624
625                     alpha = std::max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
626                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
627                 }
628                 else
629                     break;
630
631             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
632         }
633
634         // Collect info about search result
635         bestMove = Rml[0].pv[0];
636         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
637         bestValues[depth] = value;
638         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
639
640         // Skills: Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
641         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
642             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
643
644         if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
645         {
646             Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
647             log << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
648         }
649
650         // Init easyMove at first iteration or drop it if differs from the best move
651         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
652             easyMove = bestMove;
653         else if (bestMove != easyMove)
654             easyMove = MOVE_NONE;
655
656         // Check for some early stop condition
657         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
658         {
659             // Easy move: Stop search early if one move seems to be much better
660             // than the others or if there is only a single legal move. Also in
661             // the latter case search to some depth anyway to get a proper score.
662             if (   depth >= 7
663                 && easyMove == bestMove
664                 && (   Rml.size() == 1
665                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
666                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
667                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
668                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
669                 StopRequest = true;
670
671             // Take in account some extra time if the best move has changed
672             if (depth > 4 && depth < 50)
673                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
674
675             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
676             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
677             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
678                 StopRequest = true;
679
680             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
681             if (StopRequest && Limits.ponder)
682             {
683                 StopRequest = false;
684                 StopOnPonderhit = true;
685             }
686         }
687     }
688
689     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
690     if (SkillLevelEnabled)
691     {
692         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
693             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
694
695         bestMove = skillBest;
696         *ponderMove = skillPonder;
697     }
698
699     return bestMove;
700   }
701
702
703   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
704   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
705   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
706   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
707   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
708   // here: This is taken care of after we return from the split point.
709
710   template <NodeType NT>
711   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
712
713     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
714     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
715     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
716
717     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
718     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
719     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
720     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
721
722     Move movesSearched[MAX_MOVES];
723     int64_t nodes;
724     StateInfo st;
725     const TTEntry *tte;
726     Key posKey;
727     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
728     Depth ext, newDepth;
729     ValueType vt;
730     Value bestValue, value, oldAlpha;
731     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValue;
732     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
733     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
734     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
735     SplitPoint* sp = NULL;
736
737     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
738     oldAlpha = alpha;
739     inCheck = pos.in_check();
740     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
741
742     // Used to send selDepth info to GUI
743     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
744         thread.maxPly = ss->ply;
745
746     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
747     if (!SpNode)
748     {
749         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
750         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
751         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
752     }
753     else
754     {
755         sp = ss->sp;
756         tte = NULL;
757         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
758         threatMove = sp->threatMove;
759         goto split_point_start;
760     }
761
762     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
763     {
764         NodesSincePoll = 0;
765         poll(pos);
766     }
767
768     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
769     if ((   StopRequest
770          || pos.is_draw<false>()
771          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
772         return VALUE_DRAW;
773
774     // Step 3. Mate distance pruning
775     if (!RootNode)
776     {
777         alpha = std::max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
778         beta = std::min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
779         if (alpha >= beta)
780             return alpha;
781     }
782
783     // Step 4. Transposition table lookup
784     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
785     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
786     excludedMove = ss->excludedMove;
787     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
788     tte = TT.probe(posKey);
789     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
790
791     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
792     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
793     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
794     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
795     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
796                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
797     {
798         TT.refresh(tte);
799         ss->bestMove = move = ttMove; // Can be MOVE_NONE
800         value = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
801
802         if (   value >= beta
803             && move
804             && !pos.is_capture_or_promotion(move)
805             && move != ss->killers[0])
806         {
807             ss->killers[1] = ss->killers[0];
808             ss->killers[0] = move;
809         }
810         return value;
811     }
812
813     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
814     if (inCheck)
815         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
816     else if (tte)
817     {
818         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
819
820         ss->eval = tte->static_value();
821         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
822         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
823     }
824     else
825     {
826         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
827         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
828     }
829
830     // Update gain for the parent non-capture move given the static position
831     // evaluation before and after the move.
832     if (   (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
833         && (ss-1)->eval != VALUE_NONE
834         && ss->eval != VALUE_NONE
835         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
836         && !is_special(move))
837     {
838         Square to = move_to(move);
839         H.update_gain(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->eval - ss->eval);
840     }
841
842     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
843     if (   !PvNode
844         &&  depth < RazorDepth
845         && !inCheck
846         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
847         &&  ttMove == MOVE_NONE
848         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
849         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
850     {
851         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
852         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
853         if (v < rbeta)
854             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
855             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
856             return v;
857     }
858
859     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
860     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
861     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
862     if (   !PvNode
863         && !ss->skipNullMove
864         &&  depth < RazorDepth
865         && !inCheck
866         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
867         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
868         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
869         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
870
871     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
872     if (   !PvNode
873         && !ss->skipNullMove
874         &&  depth > ONE_PLY
875         && !inCheck
876         &&  refinedValue >= beta
877         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
878         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
879     {
880         ss->currentMove = MOVE_NULL;
881
882         // Null move dynamic reduction based on depth
883         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
884
885         // Null move dynamic reduction based on value
886         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
887             R++;
888
889         pos.do_null_move<true>(st);
890         (ss+1)->skipNullMove = true;
891         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
892                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
893         (ss+1)->skipNullMove = false;
894         pos.do_null_move<false>(st);
895
896         if (nullValue >= beta)
897         {
898             // Do not return unproven mate scores
899             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
900                 nullValue = beta;
901
902             if (depth < 6 * ONE_PLY)
903                 return nullValue;
904
905             // Do verification search at high depths
906             ss->skipNullMove = true;
907             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
908             ss->skipNullMove = false;
909
910             if (v >= beta)
911                 return nullValue;
912         }
913         else
914         {
915             // The null move failed low, which means that we may be faced with
916             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
917             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
918             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
919             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
920             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
921             threatMove = (ss+1)->bestMove;
922
923             if (   depth < ThreatDepth
924                 && (ss-1)->reduction
925                 && threatMove != MOVE_NONE
926                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
927                 return beta - 1;
928         }
929     }
930
931     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
932     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
933     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
934     // prune the previous move.
935     if (   !PvNode
936         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
937         && !inCheck
938         && !ss->skipNullMove
939         &&  excludedMove == MOVE_NONE
940         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
941     {
942         Value rbeta = beta + 200;
943         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
944
945         assert(rdepth >= ONE_PLY);
946
947         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
948         CheckInfo ci(pos);
949
950         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
951             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
952             {
953                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
954                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
955                 pos.undo_move(move);
956                 if (value >= rbeta)
957                     return value;
958             }
959     }
960
961     // Step 10. Internal iterative deepening
962     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
963         && ttMove == MOVE_NONE
964         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
965     {
966         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
967
968         ss->skipNullMove = true;
969         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
970         ss->skipNullMove = false;
971
972         tte = TT.probe(posKey);
973         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
974     }
975
976 split_point_start: // At split points actual search starts from here
977
978     // Initialize a MovePicker object for the current position
979     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
980     CheckInfo ci(pos);
981     ss->bestMove = MOVE_NONE;
982     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
983     singularExtensionNode =   !RootNode
984                            && !SpNode
985                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
986                            && ttMove != MOVE_NONE
987                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
988                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
989                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
990     if (SpNode)
991     {
992         lock_grab(&(sp->lock));
993         bestValue = sp->bestValue;
994     }
995
996     // Step 11. Loop through moves
997     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
998     while (   bestValue < beta
999            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1000            && !thread.cutoff_occurred())
1001     {
1002       assert(is_ok(move));
1003
1004       if (move == excludedMove)
1005           continue;
1006
1007       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1008       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1009       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
1010       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIdx))
1011           continue;
1012
1013       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
1014       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1015           continue;
1016
1017       if (SpNode)
1018       {
1019           moveCount = ++sp->moveCount;
1020           lock_release(&(sp->lock));
1021       }
1022       else
1023           moveCount++;
1024
1025       if (RootNode)
1026       {
1027           // This is used by time management
1028           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1029
1030           // Save the current node count before the move is searched
1031           nodes = pos.nodes_searched();
1032
1033           // For long searches send current move info to GUI
1034           if (pos.thread() == 0 && current_search_time() > 2000)
1035               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1036                    << " currmove " << move
1037                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIdx << endl;
1038       }
1039
1040       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1041       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode && depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : 1));
1042       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1043       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
1044
1045       // Step 12. Decide the new search depth
1046       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1047
1048       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1049       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1050       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1051       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1052       // a margin then we extend ttMove.
1053       if (   singularExtensionNode
1054           && move == ttMove
1055           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1056           && ext < ONE_PLY)
1057       {
1058           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1059
1060           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1061           {
1062               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1063               ss->excludedMove = move;
1064               ss->skipNullMove = true;
1065               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1066               ss->skipNullMove = false;
1067               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1068               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1069               if (v < rBeta)
1070                   ext = ONE_PLY;
1071           }
1072       }
1073
1074       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1075       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1076
1077       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1078       if (   !PvNode
1079           && !captureOrPromotion
1080           && !inCheck
1081           && !dangerous
1082           &&  move != ttMove
1083           && !is_castle(move))
1084       {
1085           // Move count based pruning
1086           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1087               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1088               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1089           {
1090               if (SpNode)
1091                   lock_grab(&(sp->lock));
1092
1093               continue;
1094           }
1095
1096           // Value based pruning
1097           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1098           // but fixing this made program slightly weaker.
1099           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1100           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1101                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1102
1103           if (futilityValue < beta)
1104           {
1105               if (SpNode)
1106               {
1107                   lock_grab(&(sp->lock));
1108                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1109                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1110               }
1111               else if (futilityValue > bestValue)
1112                   bestValue = futilityValue;
1113
1114               continue;
1115           }
1116
1117           // Prune moves with negative SEE at low depths
1118           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1119               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1120               && pos.see_sign(move) < 0)
1121           {
1122               if (SpNode)
1123                   lock_grab(&(sp->lock));
1124
1125               continue;
1126           }
1127       }
1128
1129       // Check for legality only before to do the move
1130       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1131       {
1132           moveCount--;
1133           continue;
1134       }
1135
1136       ss->currentMove = move;
1137       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1138           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1139
1140       // Step 14. Make the move
1141       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1142
1143       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1144       // The first move in list is the expected PV
1145       if (isPvMove)
1146           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1147                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1148       else
1149       {
1150           // Step 15. Reduced depth search
1151           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1152           bool doFullDepthSearch = true;
1153
1154           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1155               && !captureOrPromotion
1156               && !dangerous
1157               && !is_castle(move)
1158               &&  ss->killers[0] != move
1159               &&  ss->killers[1] != move
1160               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1161           {
1162               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1163               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1164
1165               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1166                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1167
1168               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1169               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1170           }
1171
1172           // Step 16. Full depth search
1173           if (doFullDepthSearch)
1174           {
1175               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1176               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1177                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1178
1179               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1180               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1181               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1182               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1183                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1184                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1185           }
1186       }
1187
1188       // Step 17. Undo move
1189       pos.undo_move(move);
1190
1191       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1192
1193       // Step 18. Check for new best move
1194       if (SpNode)
1195       {
1196           lock_grab(&(sp->lock));
1197           bestValue = sp->bestValue;
1198           alpha = sp->alpha;
1199       }
1200
1201       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1202       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1203       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1204       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1205       if (RootNode && !StopRequest)
1206       {
1207           // Remember searched nodes counts for this move
1208           RootMove* rm = Rml.find(move);
1209           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1210
1211           // PV move or new best move ?
1212           if (isPvMove || value > alpha)
1213           {
1214               // Update PV
1215               rm->score = value;
1216               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1217
1218               // We record how often the best move has been changed in each
1219               // iteration. This information is used for time management: When
1220               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1221               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1222                   Rml.bestMoveChanges++;
1223           }
1224           else
1225               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1226               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1227               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1228               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1229
1230       } // RootNode
1231
1232       if (value > bestValue)
1233       {
1234           bestValue = value;
1235           ss->bestMove = move;
1236
1237           if (   PvNode
1238               && value > alpha
1239               && value < beta) // We want always alpha < beta
1240               alpha = value;
1241
1242           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1243           {
1244               sp->bestValue = value;
1245               sp->ss->bestMove = move;
1246               sp->alpha = alpha;
1247               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1248           }
1249       }
1250
1251       // Step 19. Check for split
1252       if (   !SpNode
1253           && depth >= Threads.min_split_depth()
1254           && bestValue < beta
1255           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1256           && !StopRequest
1257           && !thread.cutoff_occurred())
1258           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1259                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1260     }
1261
1262     // Step 20. Check for mate and stalemate
1263     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1264     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1265     // case of StopRequest or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1266     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1267     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1268     if (!SpNode && !moveCount)
1269         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1270
1271     // Step 21. Update tables
1272     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1273     // history counters, and killer moves.
1274     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1275     {
1276         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1277         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1278              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1279
1280         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1281
1282         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1283         if (    bestValue >= beta
1284             && !pos.is_capture_or_promotion(move))
1285         {
1286             if (move != ss->killers[0])
1287             {
1288                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1289                 ss->killers[0] = move;
1290             }
1291             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1292         }
1293     }
1294
1295     if (SpNode)
1296     {
1297         // Here we have the lock still grabbed
1298         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1299         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1300         lock_release(&(sp->lock));
1301     }
1302
1303     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1304
1305     return bestValue;
1306   }
1307
1308   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1309   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1310   // less than ONE_PLY).
1311
1312   template <NodeType NT>
1313   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1314
1315     const bool PvNode = (NT == PV);
1316
1317     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1318     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1319     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1320     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1321     assert(depth <= 0);
1322     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1323
1324     StateInfo st;
1325     Move ttMove, move;
1326     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1327     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1328     const TTEntry* tte;
1329     Depth ttDepth;
1330     ValueType vt;
1331     Value oldAlpha = alpha;
1332
1333     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1334     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1335
1336     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1337     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1338         return VALUE_DRAW;
1339
1340     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1341     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1342     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1343     inCheck = pos.in_check();
1344     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1345
1346     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1347     // pruning, but only for move ordering.
1348     tte = TT.probe(pos.get_key());
1349     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1350
1351     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1352     {
1353         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1354         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1355     }
1356
1357     // Evaluate the position statically
1358     if (inCheck)
1359     {
1360         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1361         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1362         enoughMaterial = false;
1363     }
1364     else
1365     {
1366         if (tte)
1367         {
1368             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1369
1370             evalMargin = tte->static_value_margin();
1371             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1372         }
1373         else
1374             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1375
1376         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1377         if (bestValue >= beta)
1378         {
1379             if (!tte)
1380                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1381
1382             return bestValue;
1383         }
1384
1385         if (PvNode && bestValue > alpha)
1386             alpha = bestValue;
1387
1388         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1389         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1390         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1391     }
1392
1393     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1394     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1395     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1396     // be generated.
1397     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1398     CheckInfo ci(pos);
1399
1400     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1401     while (   bestValue < beta
1402            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1403     {
1404       assert(is_ok(move));
1405
1406       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1407
1408       // Futility pruning
1409       if (   !PvNode
1410           && !inCheck
1411           && !givesCheck
1412           &&  move != ttMove
1413           &&  enoughMaterial
1414           && !is_promotion(move)
1415           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1416       {
1417           futilityValue =  futilityBase
1418                          + PieceValueEndgame[pos.piece_on(move_to(move))]
1419                          + (is_enpassant(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1420
1421           if (futilityValue < beta)
1422           {
1423               if (futilityValue > bestValue)
1424                   bestValue = futilityValue;
1425
1426               continue;
1427           }
1428
1429           // Prune moves with negative or equal SEE
1430           if (   futilityBase < beta
1431               && depth < DEPTH_ZERO
1432               && pos.see(move) <= 0)
1433               continue;
1434       }
1435
1436       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1437       evasionPrunable =   !PvNode
1438                        && inCheck
1439                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1440                        && !pos.is_capture(move)
1441                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1442
1443       // Don't search moves with negative SEE values
1444       if (   !PvNode
1445           && (!inCheck || evasionPrunable)
1446           &&  move != ttMove
1447           && !is_promotion(move)
1448           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1449           continue;
1450
1451       // Don't search useless checks
1452       if (   !PvNode
1453           && !inCheck
1454           &&  givesCheck
1455           &&  move != ttMove
1456           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1457           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1458           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1459       {
1460           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1461               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1462
1463           continue;
1464       }
1465
1466       // Check for legality only before to do the move
1467       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1468           continue;
1469
1470       // Update current move
1471       ss->currentMove = move;
1472
1473       // Make and search the move
1474       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1475       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1476       pos.undo_move(move);
1477
1478       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1479
1480       // New best move?
1481       if (value > bestValue)
1482       {
1483           bestValue = value;
1484           ss->bestMove = move;
1485
1486           if (   PvNode
1487               && value > alpha
1488               && value < beta) // We want always alpha < beta
1489               alpha = value;
1490        }
1491     }
1492
1493     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1494     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1495     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1496         return value_mated_in(ss->ply);
1497
1498     // Update transposition table
1499     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1500     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1501          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1502
1503     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1504
1505     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1506
1507     return bestValue;
1508   }
1509
1510
1511   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1512   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1513   // will be pruned.
1514
1515   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1516   {
1517     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1518     Square from, to, ksq, victimSq;
1519     Piece pc;
1520     Color them;
1521     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1522
1523     from = move_from(move);
1524     to = move_to(move);
1525     them = flip(pos.side_to_move());
1526     ksq = pos.king_square(them);
1527     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1528     pc = pos.piece_on(from);
1529
1530     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1531     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1532     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1533
1534     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1535     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1536
1537     if (!(b && (b & (b - 1))))
1538         return true;
1539
1540     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1541     if (   type_of(pc) == QUEEN
1542         && bit_is_set(kingAtt, to))
1543         return true;
1544
1545     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1546     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1547
1548     while (b)
1549     {
1550         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1551         futilityValue = futilityBase + PieceValueEndgame[pos.piece_on(victimSq)];
1552
1553         // Note that here we generate illegal "double move"!
1554         if (   futilityValue >= beta
1555             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1556             return true;
1557
1558         if (futilityValue > bv)
1559             bv = futilityValue;
1560     }
1561
1562     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1563     *bestValue = bv;
1564     return false;
1565   }
1566
1567
1568   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1569   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1570   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1571   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1572   // second move is assumed to be a move from the current position.
1573
1574   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1575
1576     Square f1, t1, f2, t2;
1577     Piece p1, p2;
1578     Square ksq;
1579
1580     assert(is_ok(m1));
1581     assert(is_ok(m2));
1582
1583     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1584     f2 = move_from(m2);
1585     t1 = move_to(m1);
1586     if (f2 == t1)
1587         return true;
1588
1589     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1590     t2 = move_to(m2);
1591     f1 = move_from(m1);
1592     if (t2 == f1)
1593         return true;
1594
1595     // Case 3: Moving through the vacated square
1596     p2 = pos.piece_on(f2);
1597     if (   piece_is_slider(p2)
1598         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1599       return true;
1600
1601     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1602     p1 = pos.piece_on(t1);
1603     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1604         return true;
1605
1606     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1607     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1608     if (    piece_is_slider(p1)
1609         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1610     {
1611         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1612         clear_bit(&occ, f2);
1613         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
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(is_ok(m));
1657     assert(is_ok(threat));
1658     assert(!pos.is_capture_or_promotion(m));
1659     assert(!pos.is_passed_pawn_push(m));
1660
1661     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1662
1663     mfrom = move_from(m);
1664     mto = move_to(m);
1665     tfrom = move_from(threat);
1666     tto = move_to(threat);
1667
1668     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1669     if (mfrom == tto)
1670         return true;
1671
1672     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1673     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1674     if (   pos.is_capture(threat)
1675         && (   PieceValueMidgame[pos.piece_on(tfrom)] >= PieceValueMidgame[pos.piece_on(tto)]
1676             || type_of(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1677         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1678         return true;
1679
1680     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1681     // prune safe moves which block its ray.
1682     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1683         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1684         && pos.see_sign(m) >= 0)
1685         return true;
1686
1687     return false;
1688   }
1689
1690
1691   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1692   // can be used to cut-off at a given point in search.
1693
1694   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1695
1696     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1697
1698     return   (   tte->depth() >= depth
1699               || v >= std::max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1700               || v < std::min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1701
1702           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1703               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1704   }
1705
1706
1707   // refine_eval() returns the transposition table score if
1708   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1709
1710   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1711
1712       assert(tte);
1713
1714       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1715
1716       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1717           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1718           return v;
1719
1720       return defaultEval;
1721   }
1722
1723
1724   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1725   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1726
1727   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1728                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1729     Move m;
1730     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1731
1732     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1733
1734     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1735     {
1736         m = movesSearched[i];
1737
1738         assert(m != move);
1739
1740         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1741     }
1742   }
1743
1744
1745   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1746   // since the beginning of the current search.
1747
1748   int current_search_time(int set) {
1749
1750     static int searchStartTime;
1751
1752     if (set)
1753         searchStartTime = set;
1754
1755     return get_system_time() - searchStartTime;
1756   }
1757
1758
1759   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1760   // protocol specifications:
1761   //
1762   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1763   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1764   //            use negative values for y.
1765
1766   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1767
1768     std::stringstream s;
1769
1770     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1771         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1772     else
1773         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1774
1775     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1776
1777     return s.str();
1778   }
1779
1780
1781   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1782   // to be sent to UCI gui.
1783
1784   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1785
1786     std::stringstream s;
1787     int t = current_search_time();
1788
1789     s << " nodes " << nodes
1790       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1791       << " time "  << t;
1792
1793     return s.str();
1794   }
1795
1796   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1797   // formatted according to UCI specification.
1798
1799   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1800
1801     std::stringstream s;
1802
1803     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1804
1805     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1806         s << *pv << " ";
1807
1808     return s.str();
1809   }
1810
1811   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1812   // seldepth formatted according to UCI specification.
1813
1814   string depth_to_uci(Depth depth) {
1815
1816     std::stringstream s;
1817
1818     // Retrieve max searched depth among threads
1819     int selDepth = 0;
1820     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1821         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1822             selDepth = Threads[i].maxPly;
1823
1824      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1825
1826     return s.str();
1827   }
1828
1829   string time_to_string(int millisecs) {
1830
1831     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1832     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1833
1834     int hours = millisecs / MSecHour;
1835     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1836     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1837
1838     std::stringstream s;
1839
1840     if (hours)
1841         s << hours << ':';
1842
1843     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1844     return s.str();
1845   }
1846
1847   string score_to_string(Value v) {
1848
1849     std::stringstream s;
1850
1851     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1852         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1853     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1854         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1855     else
1856         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1857
1858     return s.str();
1859   }
1860
1861   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1862   // It is used to write search information to the log file (which is created
1863   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1864
1865   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1866
1867     const int64_t K = 1000;
1868     const int64_t M = 1000000;
1869     const int startColumn = 28;
1870     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1871
1872     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1873     Move* m = pv;
1874     string san;
1875     std::stringstream s;
1876     size_t length = 0;
1877
1878     // First print depth, score, time and searched nodes...
1879     s << set960(pos.is_chess960())
1880       << std::setw(2) << depth
1881       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1882       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1883
1884     if (pos.nodes_searched() < M)
1885         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1886     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1887         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1888     else
1889         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1890
1891     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1892     while (*m != MOVE_NONE)
1893     {
1894         san = move_to_san(pos, *m);
1895         length += san.length() + 1;
1896
1897         if (length > maxLength)
1898         {
1899             length = san.length() + 1;
1900             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1901         }
1902         s << san << ' ';
1903
1904         pos.do_move(*m++, *st++);
1905     }
1906
1907     // Restore original position before to leave
1908     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1909
1910     return s.str();
1911   }
1912
1913   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1914   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1915   // search.
1916
1917   void poll(const Position& pos) {
1918
1919     static int lastInfoTime;
1920     int t = current_search_time();
1921
1922     // Print search information
1923     if (t < 1000)
1924         lastInfoTime = 0;
1925
1926     else if (lastInfoTime > t)
1927         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1928         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1929         lastInfoTime = 0;
1930
1931     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1932     {
1933         lastInfoTime = t;
1934
1935         dbg_print_mean();
1936         dbg_print_hit_rate();
1937     }
1938
1939     // Should we stop the search?
1940     if (Limits.ponder)
1941         return;
1942
1943     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1944                            && !AspirationFailLow
1945                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1946
1947     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1948                      || stillAtFirstMove;
1949
1950     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1951         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1952         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1953         StopRequest = true;
1954   }
1955
1956
1957   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1958   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1959   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1960   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1961   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1962   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1963
1964   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1965
1966     string cmd;
1967
1968     // Wait for a command from stdin
1969     while (cmd != "ponderhit" && cmd != "stop" && cmd != "quit")
1970         Threads.getline(cmd);
1971
1972     if (cmd == "quit")
1973         QuitRequest = true;
1974   }
1975
1976
1977   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1978   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1979   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1980
1981     assert(MultiPV > 1);
1982
1983     static RKISS rk;
1984
1985     // Rml list is already sorted by score in descending order
1986     int s;
1987     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1988     int size = std::min(MultiPV, (int)Rml.size());
1989     int max = Rml[0].score;
1990     int var = std::min(max - Rml[size - 1].score, int(PawnValueMidgame));
1991     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
1992
1993     // PRNG sequence should be non deterministic
1994     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
1995         rk.rand<unsigned>();
1996
1997     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
1998     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1999     // then we choose the move with the resulting highest score.
2000     for (int i = 0; i < size; i++)
2001     {
2002         s = Rml[i].score;
2003
2004         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2005         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
2006             break;
2007
2008         // This is our magical formula
2009         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2010
2011         if (s > max_s)
2012         {
2013             max_s = s;
2014             *best = Rml[i].pv[0];
2015             *ponder = Rml[i].pv[1];
2016         }
2017     }
2018   }
2019
2020
2021   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2022
2023   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2024
2025     Move* sm;
2026     bestMoveChanges = 0;
2027     clear();
2028
2029     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2030     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2031     {
2032         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2033         // is in the list before to add it.
2034         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2035
2036         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2037             continue;
2038
2039         RootMove rm;
2040         rm.pv.push_back(ml.move());
2041         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2042         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2043         rm.nodes = 0;
2044         push_back(rm);
2045     }
2046   }
2047
2048   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2049
2050     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2051         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2052             return &(*this)[i];
2053
2054     return NULL;
2055   }
2056
2057   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2058   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2059   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2060   // long PV to print that is important for position analysis.
2061
2062   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2063
2064     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2065     TTEntry* tte;
2066     int ply = 1;
2067     Move m = pv[0];
2068
2069     assert(m != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(m));
2070
2071     pv.clear();
2072     pv.push_back(m);
2073     pos.do_move(m, *st++);
2074
2075     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2076            && tte->move() != MOVE_NONE
2077            && pos.is_pseudo_legal(tte->move())
2078            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2079            && ply < PLY_MAX
2080            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2081     {
2082         pv.push_back(tte->move());
2083         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2084         ply++;
2085     }
2086     pv.push_back(MOVE_NONE);
2087
2088     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2089   }
2090
2091   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2092   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2093   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2094
2095   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2096
2097     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2098     TTEntry* tte;
2099     Key k;
2100     Value v, m = VALUE_NONE;
2101     int ply = 0;
2102
2103     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(pv[0]));
2104
2105     do {
2106         k = pos.get_key();
2107         tte = TT.probe(k);
2108
2109         // Don't overwrite existing correct entries
2110         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2111         {
2112             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2113             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2114         }
2115         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2116
2117     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2118
2119     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2120   }
2121 } // namespace
2122
2123
2124 // Little helper used by idle_loop() to check that all the slave threads of a
2125 // split point have finished searching.
2126
2127 static bool all_slaves_finished(SplitPoint* sp) {
2128
2129   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
2130       if (sp->is_slave[i])
2131           return false;
2132
2133   return true;
2134 }
2135
2136
2137 // Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do.
2138 // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint object
2139 // for which the thread is the master.
2140
2141 void Thread::idle_loop(SplitPoint* sp) {
2142
2143   while (true)
2144   {
2145       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
2146       // instead of wasting CPU time polling for work.
2147       while (   do_sleep
2148              || do_terminate
2149              || (Threads.use_sleeping_threads() && !is_searching))
2150       {
2151           assert((!sp && threadID) || Threads.use_sleeping_threads());
2152
2153           // Slave thread should exit as soon as do_terminate flag raises
2154           if (do_terminate)
2155           {
2156               assert(!sp);
2157               return;
2158           }
2159
2160           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2161           lock_grab(&sleepLock);
2162
2163           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
2164           if (sp && all_slaves_finished(sp))
2165           {
2166               lock_release(&sleepLock);
2167               break;
2168           }
2169
2170           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
2171           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
2172           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
2173           // had the chance to grab the lock.
2174           if (do_sleep || !is_searching)
2175               cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
2176
2177           lock_release(&sleepLock);
2178       }
2179
2180       // If this thread has been assigned work, launch a search
2181       if (is_searching)
2182       {
2183           assert(!do_terminate);
2184
2185           // Copy split point position and search stack and call search()
2186           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2187           SplitPoint* tsp = splitPoint;
2188           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2189
2190           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2191           (ss+1)->sp = tsp;
2192
2193           if (tsp->nodeType == Root)
2194               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2195           else if (tsp->nodeType == PV)
2196               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2197           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2198               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2199           else
2200               assert(false);
2201
2202           assert(is_searching);
2203
2204           is_searching = false;
2205
2206           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2207           // case we are the last slave of the split point.
2208           if (   Threads.use_sleeping_threads()
2209               && threadID != tsp->master
2210               && !Threads[tsp->master].is_searching)
2211               Threads[tsp->master].wake_up();
2212       }
2213
2214       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2215       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2216       if (sp && all_slaves_finished(sp))
2217       {
2218           // Because sp->is_slave[] is reset under lock protection,
2219           // be sure sp->lock has been released before to return.
2220           lock_grab(&(sp->lock));
2221           lock_release(&(sp->lock));
2222           return;
2223       }
2224   }
2225 }
2226
2227
2228 // ThreadsManager::do_uci_async_cmd() processes the commands from GUI received
2229 // by listener thread while the other threads are searching.
2230
2231 void ThreadsManager::do_uci_async_cmd(const std::string& cmd) {
2232
2233   if (cmd == "quit")
2234   {
2235       // Quit the program as soon as possible
2236       Limits.ponder = false;
2237       QuitRequest = StopRequest = true;
2238   }
2239   else if (cmd == "stop")
2240   {
2241       // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
2242       // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
2243       Limits.ponder = false;
2244       StopRequest = true;
2245   }
2246   else if (cmd == "ponderhit")
2247   {
2248       // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
2249       // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
2250       // should continue searching but switching from pondering to normal search.
2251       Limits.ponder = false;
2252
2253       if (StopOnPonderhit)
2254           StopRequest = true;
2255   }
2256 }