]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Unify single and multi PV 'new best move' handling
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31 #include <vector>
32
33 #include "book.h"
34 #include "evaluate.h"
35 #include "history.h"
36 #include "misc.h"
37 #include "movegen.h"
38 #include "movepick.h"
39 #include "lock.h"
40 #include "san.h"
41 #include "search.h"
42 #include "timeman.h"
43 #include "thread.h"
44 #include "tt.h"
45 #include "ucioption.h"
46
47 using std::cout;
48 using std::endl;
49
50 ////
51 //// Local definitions
52 ////
53
54 namespace {
55
56   // Types
57   enum NodeType { NonPV, PV };
58
59   // Set to true to force running with one thread.
60   // Used for debugging SMP code.
61   const bool FakeSplit = false;
62
63   // Fast lookup table of sliding pieces indexed by Piece
64   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
65   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
66
67   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
68   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
69   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
70   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
71
72   class ThreadsManager {
73     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
74        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
75        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
76     */
77   public:
78     void init_threads();
79     void exit_threads();
80
81     int min_split_depth() const { return minimumSplitDepth; }
82     int active_threads() const { return activeThreads; }
83     void set_active_threads(int cnt) { activeThreads = cnt; }
84
85     void read_uci_options();
86     bool available_thread_exists(int master) const;
87     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
88     bool cutoff_at_splitpoint(int threadID) const;
89     void wake_sleeping_thread(int threadID);
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     Depth minimumSplitDepth;
98     int maxThreadsPerSplitPoint;
99     bool useSleepingThreads;
100     int activeThreads;
101     volatile bool allThreadsShouldExit;
102     Thread threads[MAX_THREADS];
103     Lock mpLock, sleepLock[MAX_THREADS];
104     WaitCondition sleepCond[MAX_THREADS];
105   };
106
107
108   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each root
109   // move, we store two scores, a node count, and a PV (really a refutation
110   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
111   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves, while non_pv_score is computed
112   // according to the order in which moves are returned by MovePicker.
113
114   struct RootMove {
115
116     RootMove();
117     RootMove(const RootMove& rm) { *this = rm; }
118     RootMove& operator=(const RootMove& rm);
119
120     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
121     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
122     // than a move m2 if it has an higher pv_score, or if it has
123     // equal pv_score but m1 has the higher non_pv_score. In this
124     // way we are guaranteed that PV moves are always sorted as first.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126       return pv_score != m.pv_score ? pv_score < m.pv_score
127                                     : non_pv_score < m.non_pv_score;
128     }
129
130     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
131     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
132     std::string pv_info_to_uci(const Position& pos, Value alpha, Value beta, int pvLine = 0);
133
134     int64_t nodes;
135     Value pv_score;
136     Value non_pv_score;
137     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
138   };
139
140
141   // RootMoveList struct is essentially a std::vector<> of RootMove objects,
142   // with an handful of methods above the standard ones.
143
144   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
145
146     typedef std::vector<RootMove> Base;
147
148     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
149     void set_non_pv_scores(const Position& pos);
150
151     void sort() { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), end()); }
152     void sort_multipv(int n) { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), begin() + n); }
153   };
154
155
156   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
157   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
158   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
159   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
160   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
161   // operator<<() that will use it to properly format castling moves.
162   enum set960 {};
163
164   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& m) {
165
166     os.iword(0) = int(m);
167     return os;
168   }
169
170
171   /// Adjustments
172
173   // Step 6. Razoring
174
175   // Maximum depth for razoring
176   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
177
178   // Dynamic razoring margin based on depth
179   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
180
181   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
182   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
183
184   // Step 9. Internal iterative deepening
185
186   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
187   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
188
189   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
190   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
191   const Value IIDMargin = Value(0x100);
192
193   // Step 11. Decide the new search depth
194
195   // Extensions. Configurable UCI options
196   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
197   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
198   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
199
200   // Minimum depth for use of singular extension
201   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
202
203   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
204   // remaining ones we will extend it.
205   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
206
207   // Step 12. Futility pruning
208
209   // Futility margin for quiescence search
210   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
211
212   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
213   Value FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
214   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
215
216   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE; }
217   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
218
219   // Step 14. Reduced search
220
221   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
223
224   template <NodeType PV>
225   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
226
227   // Common adjustments
228
229   // Search depth at iteration 1
230   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
231
232   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
233   // better than the second best move.
234   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
235
236
237   /// Namespace variables
238
239   // Book object
240   Book OpeningBook;
241
242   // Iteration counter
243   int Iteration;
244
245   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
246   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
247   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248
249   // Search window management
250   int AspirationDelta;
251
252   // MultiPV mode
253   int MultiPV;
254
255   // Time managment variables
256   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
257   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
258   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
259   TimeManager TimeMgr;
260
261   // Log file
262   bool UseLogFile;
263   std::ofstream LogFile;
264
265   // Multi-threads manager object
266   ThreadsManager ThreadsMgr;
267
268   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
269   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
270   int NodesSincePoll;
271   int NodesBetweenPolls = 30000;
272
273   // History table
274   History H;
275
276   /// Local functions
277
278   Value id_loop(Position& pos, Move searchMoves[]);
279   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, RootMoveList& rml);
280
281   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
282   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
283
284   template <NodeType PvNode>
285   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   inline Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
289
290       return depth < ONE_PLY ? qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, DEPTH_ZERO, ply)
291                              : search<PvNode, false>(pos, ss, alpha, beta, depth, ply);
292   }
293
294   template <NodeType PvNode>
295   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
296
297   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
298   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
299   bool value_is_mate(Value value);
300   Value value_to_tt(Value v, int ply);
301   Value value_from_tt(Value v, int ply);
302   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
303   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
304   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
305   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
306   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
307   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
308
309   int current_search_time();
310   std::string value_to_uci(Value v);
311   int nps(const Position& pos);
312   void poll(const Position& pos);
313   void ponderhit();
314   void wait_for_stop_or_ponderhit();
315   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
316
317 #if !defined(_MSC_VER)
318   void* init_thread(void* threadID);
319 #else
320   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
321 #endif
322
323 }
324
325
326 ////
327 //// Functions
328 ////
329
330 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
331 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
332
333 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
334 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
335
336
337 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
338
339 void init_search() {
340
341   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
342   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
343   int mc; // moveCount
344
345   // Init reductions array
346   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
347   {
348       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
349       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
350       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
351       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
352   }
353
354   // Init futility margins array
355   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
356       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
357
358   // Init futility move count array
359   for (d = 0; d < 32; d++)
360       FutilityMoveCountArray[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
361 }
362
363
364 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
365 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
366
367 int perft(Position& pos, Depth depth)
368 {
369     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
370     StateInfo st;
371     Move m;
372     int sum = 0;
373
374     // Generate all legal moves
375     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
376
377     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
378     // the moves, just to count them.
379     if (depth <= ONE_PLY)
380         return int(last - mlist);
381
382     // Loop through all legal moves
383     CheckInfo ci(pos);
384     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
385     {
386         m = cur->move;
387         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
388         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
389         pos.undo_move(m);
390     }
391     return sum;
392 }
393
394
395 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
396 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
397 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
398 /// when a quit command is received during the search.
399
400 bool think(Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
401            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
402
403   // Initialize global search variables
404   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
405   NodesSincePoll = 0;
406   SearchStartTime = get_system_time();
407   ExactMaxTime = maxTime;
408   MaxDepth = maxDepth;
409   MaxNodes = maxNodes;
410   InfiniteSearch = infinite;
411   PonderSearch = ponder;
412   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
413
414   // Look for a book move, only during games, not tests
415   if (UseTimeManagement && Options["OwnBook"].value<bool>())
416   {
417       if (Options["Book File"].value<std::string>() != OpeningBook.file_name())
418           OpeningBook.open(Options["Book File"].value<std::string>());
419
420       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
421       if (bookMove != MOVE_NONE)
422       {
423           if (PonderSearch)
424               wait_for_stop_or_ponderhit();
425
426           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
427           return true;
428       }
429   }
430
431   // Read UCI option values
432   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
433   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
434   {
435       Options["Clear Hash"].set_value("false");
436       TT.clear();
437   }
438
439   CheckExtension[1]         = Options["Check Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
440   CheckExtension[0]         = Options["Check Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
441   SingleEvasionExtension[1] = Options["Single Evasion Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
442   SingleEvasionExtension[0] = Options["Single Evasion Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
443   PawnPushTo7thExtension[1] = Options["Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
444   PawnPushTo7thExtension[0] = Options["Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
445   PassedPawnExtension[1]    = Options["Passed Pawn Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
446   PassedPawnExtension[0]    = Options["Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
447   PawnEndgameExtension[1]   = Options["Pawn Endgame Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
448   PawnEndgameExtension[0]   = Options["Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
449   MateThreatExtension[1]    = Options["Mate Threat Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
450   MateThreatExtension[0]    = Options["Mate Threat Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
451   MultiPV                   = Options["MultiPV"].value<int>();
452   UseLogFile                = Options["Use Search Log"].value<bool>();
453
454   if (UseLogFile)
455       LogFile.open(Options["Search Log Filename"].value<std::string>().c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
456
457   read_weights(pos.side_to_move());
458
459   // Set the number of active threads
460   ThreadsMgr.read_uci_options();
461   init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
462
463   // Wake up needed threads
464   for (int i = 1; i < ThreadsMgr.active_threads(); i++)
465       ThreadsMgr.wake_sleeping_thread(i);
466
467   // Set thinking time
468   int myTime = time[pos.side_to_move()];
469   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
470   if (UseTimeManagement)
471       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
472
473   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
474   // heavy time pressure.
475   if (MaxNodes)
476       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
477   else if (myTime && myTime < 1000)
478       NodesBetweenPolls = 1000;
479   else if (myTime && myTime < 5000)
480       NodesBetweenPolls = 5000;
481   else
482       NodesBetweenPolls = 30000;
483
484   // Write search information to log file
485   if (UseLogFile)
486       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
487               << "infinite: "  << infinite
488               << " ponder: "   << ponder
489               << " time: "     << myTime
490               << " increment: " << myIncrement
491               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
492
493   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
494   id_loop(pos, searchMoves);
495
496   if (UseLogFile)
497       LogFile.close();
498
499   // This makes all the threads to go to sleep
500   ThreadsMgr.set_active_threads(1);
501
502   return !Quit;
503 }
504
505
506 namespace {
507
508   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
509   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
510   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
511   // reached.
512
513   Value id_loop(Position& pos, Move searchMoves[]) {
514
515     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
516     Depth depth;
517     Move EasyMove = MOVE_NONE;
518     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
519
520     // Moves to search are verified, scored and sorted
521     RootMoveList rml(pos, searchMoves);
522
523     // Handle special case of searching on a mate/stale position
524     if (rml.size() == 0)
525     {
526         if (PonderSearch)
527             wait_for_stop_or_ponderhit();
528
529         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
530     }
531
532     // Initialize
533     TT.new_search();
534     H.clear();
535     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
536     ValueByIteration[1] = rml[0].pv_score;
537     Iteration = 1;
538
539     // Send initial RootMoveList scoring (iteration 1)
540     cout << set960(pos.is_chess960()) // Is enough to set once at the beginning
541          << "info depth " << Iteration
542          << "\n" << rml[0].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta) << endl;
543
544     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
545     if (   rml.size() == 1
546         || rml[0].pv_score > rml[1].pv_score + EasyMoveMargin)
547         EasyMove = rml[0].pv[0];
548
549     // Iterative deepening loop
550     while (Iteration < PLY_MAX)
551     {
552         // Initialize iteration
553         Iteration++;
554         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
555
556         cout << "info depth " << Iteration << endl;
557
558         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
559         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
560         {
561             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
562             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
563
564             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
565             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
566
567             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
568             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
569         }
570
571         depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
572
573         // Search to the current depth, rml is updated and sorted
574         value = root_search(pos, ss, alpha, beta, depth, rml);
575
576         if (AbortSearch)
577             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
578
579         //Save info about search result
580         ValueByIteration[Iteration] = value;
581
582         // Drop the easy move if differs from the new best move
583         if (rml[0].pv[0] != EasyMove)
584             EasyMove = MOVE_NONE;
585
586         if (UseTimeManagement)
587         {
588             // Time to stop?
589             bool stopSearch = false;
590
591             // Stop search early if there is only a single legal move,
592             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
593             if (Iteration >= 6 && rml.size() == 1)
594                 stopSearch = true;
595
596             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
597             if (  Iteration >= 6
598                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
599                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
600                 stopSearch = true;
601
602             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
603             if (   Iteration >= 8
604                 && EasyMove == rml[0].pv[0]
605                 && (  (   rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
606                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
607                     ||(   rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
608                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
609                 stopSearch = true;
610
611             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
612             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
613                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
614                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
615
616             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
617             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
618             // move at the next iteration anyway.
619             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
620                 stopSearch = true;
621
622             if (stopSearch)
623             {
624                 if (PonderSearch)
625                     StopOnPonderhit = true;
626                 else
627                     break;
628             }
629         }
630
631         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
632             break;
633     }
634
635     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
636     // best move before we are told to do so.
637     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
638         wait_for_stop_or_ponderhit();
639     else
640         // Print final search statistics
641         cout << "info nodes " << pos.nodes_searched()
642              << " nps " << nps(pos)
643              << " time " << current_search_time() << endl;
644
645     // Print the best move and the ponder move to the standard output
646     cout << "bestmove " << rml[0].pv[0];
647
648     if (rml[0].pv[1] != MOVE_NONE)
649         cout << " ponder " << rml[0].pv[1];
650
651     cout << endl;
652
653     if (UseLogFile)
654     {
655         if (dbg_show_mean)
656             dbg_print_mean(LogFile);
657
658         if (dbg_show_hit_rate)
659             dbg_print_hit_rate(LogFile);
660
661         LogFile << "\nNodes: " << pos.nodes_searched()
662                 << "\nNodes/second: " << nps(pos)
663                 << "\nBest move: " << move_to_san(pos, rml[0].pv[0]);
664
665         StateInfo st;
666         pos.do_move(rml[0].pv[0], st);
667         LogFile << "\nPonder move: "
668                 << move_to_san(pos, rml[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
669                 << endl;
670     }
671     return rml[0].pv_score;
672   }
673
674
675   // root_search() is the function which searches the root node. It is
676   // similar to search_pv except that it prints some information to the
677   // standard output and handles the fail low/high loops.
678
679   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha,
680                     Value beta, Depth depth, RootMoveList& rml) {
681     StateInfo st;
682     CheckInfo ci(pos);
683     int64_t nodes;
684     Move move;
685     Depth ext, newDepth;
686     Value value, oldAlpha;
687     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
688     int researchCountFH, researchCountFL;
689
690     researchCountFH = researchCountFL = 0;
691     oldAlpha = alpha;
692     isCheck = pos.is_check();
693
694     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
695     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
696
697     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
698     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
699     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
700
701     // Step 5. Evaluate the position statically
702     // At root we do this only to get reference value for child nodes
703     ss->evalMargin = VALUE_NONE;
704     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ss->evalMargin);
705
706     // Step 6. Razoring (omitted at root)
707     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
708     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
709     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
710
711     // Step extra. Fail low loop
712     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
713     // with bigger window until we are not failing low anymore.
714     while (1)
715     {
716         // Sort the moves before to (re)search
717         rml.set_non_pv_scores(pos);
718         rml.sort();
719
720         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
721         for (int i = 0; i < (int)rml.size() && !AbortSearch; i++)
722         {
723             // This is used by time management
724             FirstRootMove = (i == 0);
725
726             // Save the current node count before the move is searched
727             nodes = pos.nodes_searched();
728
729             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
730             // the standard output.
731             move = ss->currentMove = rml[i].pv[0];
732
733             if (current_search_time() >= 1000)
734                 cout << "info currmove " << move
735                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
736
737             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
738             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
739
740             // Step 11. Decide the new search depth
741             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
742             newDepth = depth + ext;
743
744             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
745
746             // Step extra. Fail high loop
747             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
748             // high anymore.
749             value = -VALUE_INFINITE;
750
751             while (1)
752             {
753                 // Step 13. Make the move
754                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
755
756                 // Step extra. pv search
757                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
758                 // and for fail high research (value > alpha)
759                 if (i < MultiPV || value > alpha)
760                 {
761                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
762                     if (MultiPV > 1)
763                         alpha = -VALUE_INFINITE;
764
765                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
766                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
767                 }
768                 else
769                 {
770                     // Step 14. Reduced search
771                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
772                     bool doFullDepthSearch = true;
773
774                     if (    depth >= 3 * ONE_PLY
775                         && !dangerous
776                         && !captureOrPromotion
777                         && !move_is_castle(move))
778                     {
779                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
780                         if (ss->reduction)
781                         {
782                             assert(newDepth-ss->reduction >= ONE_PLY);
783
784                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
785                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
786                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
787                         }
788                         ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
789                     }
790
791                     // Step 15. Full depth search
792                     if (doFullDepthSearch)
793                     {
794                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
795                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
796
797                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
798                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
799                         if (value > alpha)
800                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
801                     }
802                 }
803
804                 // Step 16. Undo move
805                 pos.undo_move(move);
806
807                 // Can we exit fail high loop ?
808                 if (AbortSearch || value < beta)
809                     break;
810
811                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
812                 // the score before research in case we run out of time while researching.
813                 ss->bestMove = move;
814                 rml[i].pv_score = value;
815                 rml[i].extract_pv_from_tt(pos);
816
817                 // Inform GUI that PV has changed
818                 cout << rml[i].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta) << endl;
819
820                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
821                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
822                 researchCountFH++;
823
824             } // End of fail high loop
825
826             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
827             // was aborted because the user interrupted the search or because we
828             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
829             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
830             // move and/or PV.
831             if (AbortSearch)
832                 break;
833
834             // Remember searched nodes counts for this move
835             rml[i].nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
836
837             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
838             assert(value < beta);
839
840             // Step 17. Check for new best move
841             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
842                 rml[i].pv_score = -VALUE_INFINITE;
843             else
844             {
845                 // PV move or new best move!
846
847                 // Update PV
848                 ss->bestMove = move;
849                 rml[i].pv_score = value;
850                 rml[i].extract_pv_from_tt(pos);
851
852                 // We record how often the best move has been changed in each
853                 // iteration. This information is used for time managment: When
854                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
855                 if (MultiPV == 1 && i > 0)
856                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
857
858                 // Inform GUI that PV has changed, in case of multi-pv UCI protocol
859                 // requires we send all the PV lines properly sorted.
860                 rml.sort_multipv(i);
861
862                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, (int)rml.size()); j++)
863                     cout << rml[j].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta, j) << endl;
864
865                 // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window
866                 if (MultiPV == 1)
867                 {
868                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
869                     if (value > alpha)
870                         alpha = value;
871                 }
872                 else // Set alpha equal to minimum score among the PV lines
873                     alpha = rml[Min(i, MultiPV - 1)].pv_score;
874
875             } // PV move or new best move
876
877             assert(alpha >= oldAlpha);
878
879             AspirationFailLow = (alpha == oldAlpha);
880
881             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
882                 StopOnPonderhit = false;
883
884         } // Root moves loop
885
886         // Can we exit fail low loop ?
887         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
888             break;
889
890         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
891         oldAlpha = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
892         researchCountFL++;
893
894     } // Fail low loop
895
896     // Sort the moves before to return
897     rml.sort();
898
899     // Write PV lines to transposition table, in case the relevant entries
900     // have been overwritten during the search.
901     for (int i = 0; i < MultiPV; i++)
902         rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
903
904     return alpha;
905   }
906
907
908   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
909   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
910   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
911   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
912   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
913   // here: This is taken care of after we return from the split point.
914
915   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
916   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
917
918     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
919     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
920     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
921     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
922     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
923
924     Move movesSearched[MOVES_MAX];
925     StateInfo st;
926     const TTEntry *tte;
927     Key posKey;
928     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
929     Depth ext, newDepth;
930     ValueType vt;
931     Value bestValue, value, oldAlpha;
932     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
933     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
934     bool mateThreat = false;
935     int moveCount = 0;
936     int threadID = pos.thread();
937     SplitPoint* sp = NULL;
938     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
939     oldAlpha = alpha;
940     isCheck = pos.is_check();
941
942     if (SpNode)
943     {
944         sp = ss->sp;
945         tte = NULL;
946         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
947         threatMove = sp->threatMove;
948         mateThreat = sp->mateThreat;
949         goto split_point_start;
950     }
951     else {} // Hack to fix icc's "statement is unreachable" warning
952
953     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
954     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
955     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
956
957     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
958     {
959         NodesSincePoll = 0;
960         poll(pos);
961     }
962
963     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
964     if (   AbortSearch
965         || ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
966         || pos.is_draw()
967         || ply >= PLY_MAX - 1)
968         return VALUE_DRAW;
969
970     // Step 3. Mate distance pruning
971     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
972     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
973     if (alpha >= beta)
974         return alpha;
975
976     // Step 4. Transposition table lookup
977
978     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
979     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
980     excludedMove = ss->excludedMove;
981     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
982
983     tte = TT.retrieve(posKey);
984     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
985
986     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
987     // This is to avoid problems in the following areas:
988     //
989     // * Repetition draw detection
990     // * Fifty move rule detection
991     // * Searching for a mate
992     // * Printing of full PV line
993     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
994     {
995         TT.refresh(tte);
996         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
997         return value_from_tt(tte->value(), ply);
998     }
999
1000     // Step 5. Evaluate the position statically and
1001     // update gain statistics of parent move.
1002     if (isCheck)
1003         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
1004     else if (tte)
1005     {
1006         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1007
1008         ss->eval = tte->static_value();
1009         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
1010         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1011     }
1012     else
1013     {
1014         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1015         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
1016     }
1017
1018     // Save gain for the parent non-capture move
1019     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1020
1021     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1022     if (   !PvNode
1023         &&  depth < RazorDepth
1024         && !isCheck
1025         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1026         &&  ttMove == MOVE_NONE
1027         && !value_is_mate(beta)
1028         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1029     {
1030         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1031         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1032         if (v < rbeta)
1033             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1034             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1035             return v;
1036     }
1037
1038     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1039     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1040     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1041     if (   !PvNode
1042         && !ss->skipNullMove
1043         &&  depth < RazorDepth
1044         && !isCheck
1045         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1046         && !value_is_mate(beta)
1047         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1048         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1049
1050     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1051     if (   !PvNode
1052         && !ss->skipNullMove
1053         &&  depth > ONE_PLY
1054         && !isCheck
1055         &&  refinedValue >= beta
1056         && !value_is_mate(beta)
1057         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1058     {
1059         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1060
1061         // Null move dynamic reduction based on depth
1062         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1063
1064         // Null move dynamic reduction based on value
1065         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1066             R++;
1067
1068         pos.do_null_move(st);
1069         (ss+1)->skipNullMove = true;
1070         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1071         (ss+1)->skipNullMove = false;
1072         pos.undo_null_move();
1073
1074         if (nullValue >= beta)
1075         {
1076             // Do not return unproven mate scores
1077             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1078                 nullValue = beta;
1079
1080             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1081                 return nullValue;
1082
1083             // Do verification search at high depths
1084             ss->skipNullMove = true;
1085             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1086             ss->skipNullMove = false;
1087
1088             if (v >= beta)
1089                 return nullValue;
1090         }
1091         else
1092         {
1093             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1094             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1095             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1096             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1097             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1098             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1099             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1100                 mateThreat = true;
1101
1102             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1103             if (   depth < ThreatDepth
1104                 && (ss-1)->reduction
1105                 && threatMove != MOVE_NONE
1106                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1107                 return beta - 1;
1108         }
1109     }
1110
1111     // Step 9. Internal iterative deepening
1112     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1113         &&  ttMove == MOVE_NONE
1114         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1115     {
1116         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1117
1118         ss->skipNullMove = true;
1119         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1120         ss->skipNullMove = false;
1121
1122         ttMove = ss->bestMove;
1123         tte = TT.retrieve(posKey);
1124     }
1125
1126     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1127     if (PvNode)
1128         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1129
1130 split_point_start: // At split points actual search starts from here
1131
1132     // Initialize a MovePicker object for the current position
1133     // FIXME currently MovePicker() c'tor is needless called also in SplitPoint
1134     MovePicker mpBase(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1135     MovePicker& mp = SpNode ? *sp->mp : mpBase;
1136     CheckInfo ci(pos);
1137     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1138     singleEvasion = !SpNode && isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1139     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
1140     singularExtensionNode =  !SpNode
1141                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1142                            && tte
1143                            && tte->move()
1144                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1145                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
1146                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1147     if (SpNode)
1148     {
1149         lock_grab(&(sp->lock));
1150         bestValue = sp->bestValue;
1151     }
1152
1153     // Step 10. Loop through moves
1154     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1155     while (   bestValue < beta
1156            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1157            && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1158     {
1159       assert(move_is_ok(move));
1160
1161       if (SpNode)
1162       {
1163           moveCount = ++sp->moveCount;
1164           lock_release(&(sp->lock));
1165       }
1166       else if (move == excludedMove)
1167           continue;
1168       else
1169           movesSearched[moveCount++] = move;
1170
1171       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1172       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1173
1174       // Step 11. Decide the new search depth
1175       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1176
1177       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1178       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1179       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1180       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1181       if (   singularExtensionNode
1182           && move == tte->move()
1183           && ext < ONE_PLY)
1184       {
1185           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1186
1187           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1188           {
1189               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1190               ss->excludedMove = move;
1191               ss->skipNullMove = true;
1192               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1193               ss->skipNullMove = false;
1194               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1195               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1196               if (v < b)
1197                   ext = ONE_PLY;
1198           }
1199       }
1200
1201       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1202       ss->currentMove = move;
1203       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1204
1205       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1206       if (   !PvNode
1207           && !captureOrPromotion
1208           && !isCheck
1209           && !dangerous
1210           &&  move != ttMove
1211           && !move_is_castle(move))
1212       {
1213           // Move count based pruning
1214           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1215               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1216               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)) // FIXME bestValue is racy
1217           {
1218               if (SpNode)
1219                   lock_grab(&(sp->lock));
1220
1221               continue;
1222           }
1223
1224           // Value based pruning
1225           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1226           // but fixing this made program slightly weaker.
1227           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1228           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1229                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1230
1231           if (futilityValueScaled < beta)
1232           {
1233               if (SpNode)
1234               {
1235                   lock_grab(&(sp->lock));
1236                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1237                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1238               }
1239               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1240                   bestValue = futilityValueScaled;
1241
1242               continue;
1243           }
1244
1245           // Prune moves with negative SEE at low depths
1246           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1247               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1248               && pos.see_sign(move) < 0)
1249           {
1250               if (SpNode)
1251                   lock_grab(&(sp->lock));
1252
1253               continue;
1254           }
1255       }
1256
1257       // Step 13. Make the move
1258       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1259
1260       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1261       // The first move in list is the expected PV
1262       if (PvNode && moveCount == 1)
1263           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1264       else
1265       {
1266           // Step 14. Reduced depth search
1267           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1268           bool doFullDepthSearch = true;
1269
1270           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1271               && !captureOrPromotion
1272               && !dangerous
1273               && !move_is_castle(move)
1274               &&  ss->killers[0] != move
1275               &&  ss->killers[1] != move)
1276           {
1277               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1278
1279               if (ss->reduction)
1280               {
1281                   alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1282                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1283                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1284
1285                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1286               }
1287               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1288           }
1289
1290           // Step 15. Full depth search
1291           if (doFullDepthSearch)
1292           {
1293               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1294               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1295
1296               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1297               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1298               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1299               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1300                   value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1301           }
1302       }
1303
1304       // Step 16. Undo move
1305       pos.undo_move(move);
1306
1307       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1308
1309       // Step 17. Check for new best move
1310       if (SpNode)
1311       {
1312           lock_grab(&(sp->lock));
1313           bestValue = sp->bestValue;
1314           alpha = sp->alpha;
1315       }
1316
1317       if (value > bestValue && !(SpNode && ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)))
1318       {
1319           bestValue = value;
1320
1321           if (SpNode)
1322               sp->bestValue = value;
1323
1324           if (value > alpha)
1325           {
1326               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1327               {
1328                   alpha = value;
1329
1330                   if (SpNode)
1331                       sp->alpha = value;
1332               }
1333               else if (SpNode)
1334                   sp->betaCutoff = true;
1335
1336               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1337                   ss->mateKiller = move;
1338
1339               ss->bestMove = move;
1340
1341               if (SpNode)
1342                   sp->parentSstack->bestMove = move;
1343           }
1344       }
1345
1346       // Step 18. Check for split
1347       if (   !SpNode
1348           && depth >= ThreadsMgr.min_split_depth()
1349           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1350           && bestValue < beta
1351           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1352           && !AbortSearch
1353           && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
1354           && Iteration <= 99)
1355           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1356                                       threatMove, mateThreat, moveCount, &mp, PvNode);
1357     }
1358
1359     // Step 19. Check for mate and stalemate
1360     // All legal moves have been searched and if there are
1361     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1362     // If one move was excluded return fail low score.
1363     if (!SpNode && !moveCount)
1364         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1365
1366     // Step 20. Update tables
1367     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1368     // history counters, and killer moves.
1369     if (!SpNode && !AbortSearch && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1370     {
1371         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1372         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1373              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1374
1375         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1376
1377         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1378         if (    bestValue >= beta
1379             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1380         {
1381             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1382             update_killers(move, ss);
1383         }
1384     }
1385
1386     if (SpNode)
1387     {
1388         // Here we have the lock still grabbed
1389         sp->slaves[threadID] = 0;
1390         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1391         lock_release(&(sp->lock));
1392     }
1393
1394     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1395
1396     return bestValue;
1397   }
1398
1399   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1400   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1401   // less than ONE_PLY).
1402
1403   template <NodeType PvNode>
1404   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1405
1406     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1407     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1408     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1409     assert(depth <= 0);
1410     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1411     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1412
1413     StateInfo st;
1414     Move ttMove, move;
1415     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1416     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1417     const TTEntry* tte;
1418     Depth ttDepth;
1419     Value oldAlpha = alpha;
1420
1421     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1422
1423     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1424     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1425         return VALUE_DRAW;
1426
1427     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1428     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1429     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1430     isCheck = pos.is_check();
1431     ttDepth = (isCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1432
1433     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1434     // pruning, but only for move ordering.
1435     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1436     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1437
1438     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ply))
1439     {
1440         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1441         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1442     }
1443
1444     // Evaluate the position statically
1445     if (isCheck)
1446     {
1447         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1448         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1449         enoughMaterial = false;
1450     }
1451     else
1452     {
1453         if (tte)
1454         {
1455             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1456
1457             evalMargin = tte->static_value_margin();
1458             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1459         }
1460         else
1461             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1462
1463         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1464
1465         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1466         if (bestValue >= beta)
1467         {
1468             if (!tte)
1469                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1470
1471             return bestValue;
1472         }
1473
1474         if (PvNode && bestValue > alpha)
1475             alpha = bestValue;
1476
1477         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1478         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1479         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1480     }
1481
1482     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1483     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1484     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1485     // be generated.
1486     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H);
1487     CheckInfo ci(pos);
1488
1489     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1490     while (   alpha < beta
1491            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1492     {
1493       assert(move_is_ok(move));
1494
1495       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1496
1497       // Futility pruning
1498       if (   !PvNode
1499           && !isCheck
1500           && !moveIsCheck
1501           &&  move != ttMove
1502           &&  enoughMaterial
1503           && !move_is_promotion(move)
1504           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1505       {
1506           futilityValue =  futilityBase
1507                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1508                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1509
1510           if (futilityValue < alpha)
1511           {
1512               if (futilityValue > bestValue)
1513                   bestValue = futilityValue;
1514               continue;
1515           }
1516       }
1517
1518       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1519       evasionPrunable =   isCheck
1520                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1521                        && !pos.move_is_capture(move)
1522                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1523
1524       // Don't search moves with negative SEE values
1525       if (   !PvNode
1526           && (!isCheck || evasionPrunable)
1527           &&  move != ttMove
1528           && !move_is_promotion(move)
1529           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1530           continue;
1531
1532       // Don't search useless checks
1533       if (   !PvNode
1534           && !isCheck
1535           &&  moveIsCheck
1536           &&  move != ttMove
1537           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1538           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1539           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1540       {
1541           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1542               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1543
1544           continue;
1545       }
1546
1547       // Update current move
1548       ss->currentMove = move;
1549
1550       // Make and search the move
1551       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1552       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1553       pos.undo_move(move);
1554
1555       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1556
1557       // New best move?
1558       if (value > bestValue)
1559       {
1560           bestValue = value;
1561           if (value > alpha)
1562           {
1563               alpha = value;
1564               ss->bestMove = move;
1565           }
1566        }
1567     }
1568
1569     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1570     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1571     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1572         return value_mated_in(ply);
1573
1574     // Update transposition table
1575     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1576     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1577
1578     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1579
1580     return bestValue;
1581   }
1582
1583
1584   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1585   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1586   // will be pruned.
1587
1588   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1589   {
1590     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1591     Square from, to, ksq, victimSq;
1592     Piece pc;
1593     Color them;
1594     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1595
1596     from = move_from(move);
1597     to = move_to(move);
1598     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1599     ksq = pos.king_square(them);
1600     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1601     pc = pos.piece_on(from);
1602
1603     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1604     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1605     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1606
1607     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1608     b = kingAtt & ~pos.pieces_of_color(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1609
1610     if (!(b && (b & (b - 1))))
1611         return true;
1612
1613     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1614     if (   type_of_piece(pc) == QUEEN
1615         && bit_is_set(kingAtt, to))
1616         return true;
1617
1618     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1619     b = pos.pieces_of_color(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1620
1621     while (b)
1622     {
1623         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1624         futilityValue = futilityBase + pos.endgame_value_of_piece_on(victimSq);
1625
1626         // Note that here we generate illegal "double move"!
1627         if (   futilityValue >= beta
1628             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1629             return true;
1630
1631         if (futilityValue > bv)
1632             bv = futilityValue;
1633     }
1634
1635     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1636     *bestValue = bv;
1637     return false;
1638   }
1639
1640
1641   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1642   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1643   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1644   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1645   // second move is assumed to be a move from the current position.
1646
1647   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1648
1649     Square f1, t1, f2, t2;
1650     Piece p;
1651
1652     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1653     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1654
1655     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1656     f2 = move_from(m2);
1657     t1 = move_to(m1);
1658     if (f2 == t1)
1659         return true;
1660
1661     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1662     t2 = move_to(m2);
1663     f1 = move_from(m1);
1664     if (t2 == f1)
1665         return true;
1666
1667     // Case 3: Moving through the vacated square
1668     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1669         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1670       return true;
1671
1672     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1673     p = pos.piece_on(t1);
1674     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1675         return true;
1676
1677     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1678     if (    piece_is_slider(p)
1679         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1680         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1681     {
1682         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1683         // move is the opposite of the checking piece.
1684         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1685         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1686
1687         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1688             return true;
1689     }
1690     return false;
1691   }
1692
1693
1694   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1695   // compensated for the ply.
1696
1697   bool value_is_mate(Value value) {
1698
1699     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1700
1701     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1702           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1703   }
1704
1705
1706   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1707   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1708   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1709
1710   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1711
1712     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1713       return v + ply;
1714
1715     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1716       return v - ply;
1717
1718     return v;
1719   }
1720
1721
1722   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1723   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1724
1725   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1726
1727     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1728       return v - ply;
1729
1730     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1731       return v + ply;
1732
1733     return v;
1734   }
1735
1736
1737   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1738   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1739   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1740   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1741   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1742   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1743   template <NodeType PvNode>
1744   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1745                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1746
1747     assert(m != MOVE_NONE);
1748
1749     Depth result = DEPTH_ZERO;
1750     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1751
1752     if (*dangerous)
1753     {
1754         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1755             result += CheckExtension[PvNode];
1756
1757         if (singleEvasion)
1758             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1759
1760         if (mateThreat)
1761             result += MateThreatExtension[PvNode];
1762     }
1763
1764     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1765     {
1766         Color c = pos.side_to_move();
1767         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1768         {
1769             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1770             *dangerous = true;
1771         }
1772         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1773         {
1774             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1775             *dangerous = true;
1776         }
1777     }
1778
1779     if (   captureOrPromotion
1780         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1781         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1782             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1783         && !move_is_promotion(m)
1784         && !move_is_ep(m))
1785     {
1786         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1787         *dangerous = true;
1788     }
1789
1790     if (   PvNode
1791         && captureOrPromotion
1792         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1793         && pos.see_sign(m) >= 0)
1794     {
1795         result += ONE_PLY / 2;
1796         *dangerous = true;
1797     }
1798
1799     return Min(result, ONE_PLY);
1800   }
1801
1802
1803   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1804   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1805
1806   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1807
1808     assert(move_is_ok(m));
1809     assert(threat && move_is_ok(threat));
1810     assert(!pos.move_is_check(m));
1811     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1812     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1813
1814     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1815
1816     mfrom = move_from(m);
1817     mto = move_to(m);
1818     tfrom = move_from(threat);
1819     tto = move_to(threat);
1820
1821     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1822     if (mfrom == tto)
1823         return true;
1824
1825     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1826     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1827     if (   pos.move_is_capture(threat)
1828         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1829             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1830         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1831         return true;
1832
1833     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1834     // prune safe moves which block its ray.
1835     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1836         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1837         && pos.see_sign(m) >= 0)
1838         return true;
1839
1840     return false;
1841   }
1842
1843
1844   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1845   // can be used at a given point in search.
1846
1847   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1848
1849     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1850
1851     return   (   tte->depth() >= depth
1852               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1853               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1854
1855           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1856               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1857   }
1858
1859
1860   // refine_eval() returns the transposition table score if
1861   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1862
1863   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1864
1865       assert(tte);
1866
1867       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1868
1869       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1870           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1871           return v;
1872
1873       return defaultEval;
1874   }
1875
1876
1877   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1878   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1879
1880   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1881                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1882     Move m;
1883
1884     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
1885
1886     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1887     {
1888         m = movesSearched[i];
1889
1890         assert(m != move);
1891
1892         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
1893             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
1894     }
1895   }
1896
1897
1898   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
1899   // among the killer moves of that ply.
1900
1901   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
1902
1903     if (m == ss->killers[0])
1904         return;
1905
1906     ss->killers[1] = ss->killers[0];
1907     ss->killers[0] = m;
1908   }
1909
1910
1911   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1912   // the static position evaluation before and after the move.
1913
1914   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1915
1916     if (   m != MOVE_NULL
1917         && before != VALUE_NONE
1918         && after != VALUE_NONE
1919         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1920         && !move_is_special(m))
1921         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1922   }
1923
1924
1925   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1926   // since the beginning of the current search.
1927
1928   int current_search_time() {
1929
1930     return get_system_time() - SearchStartTime;
1931   }
1932
1933
1934   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1935   // protocol specifications:
1936   //
1937   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1938   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1939   //            use negative values for y.
1940
1941   std::string value_to_uci(Value v) {
1942
1943     std::stringstream s;
1944
1945     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1946       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1947     else
1948       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
1949
1950     return s.str();
1951   }
1952
1953   // nps() computes the current nodes/second count.
1954
1955   int nps(const Position& pos) {
1956
1957     int t = current_search_time();
1958     return (t > 0 ? int((pos.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
1959   }
1960
1961
1962   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1963   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1964   // search.
1965
1966   void poll(const Position& pos) {
1967
1968     static int lastInfoTime;
1969     int t = current_search_time();
1970
1971     //  Poll for input
1972     if (data_available())
1973     {
1974         // We are line oriented, don't read single chars
1975         std::string command;
1976
1977         if (!std::getline(std::cin, command))
1978             command = "quit";
1979
1980         if (command == "quit")
1981         {
1982             AbortSearch = true;
1983             PonderSearch = false;
1984             Quit = true;
1985             return;
1986         }
1987         else if (command == "stop")
1988         {
1989             AbortSearch = true;
1990             PonderSearch = false;
1991         }
1992         else if (command == "ponderhit")
1993             ponderhit();
1994     }
1995
1996     // Print search information
1997     if (t < 1000)
1998         lastInfoTime = 0;
1999
2000     else if (lastInfoTime > t)
2001         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2002         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2003         lastInfoTime = 0;
2004
2005     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2006     {
2007         lastInfoTime = t;
2008
2009         if (dbg_show_mean)
2010             dbg_print_mean();
2011
2012         if (dbg_show_hit_rate)
2013             dbg_print_hit_rate();
2014
2015         cout << "info nodes " << pos.nodes_searched() << " nps " << nps(pos)
2016              << " time " << t << endl;
2017     }
2018
2019     // Should we stop the search?
2020     if (PonderSearch)
2021         return;
2022
2023     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2024                            && !AspirationFailLow
2025                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2026
2027     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2028                      || stillAtFirstMove;
2029
2030     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2031         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2032         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && pos.nodes_searched() >= MaxNodes))
2033         AbortSearch = true;
2034   }
2035
2036
2037   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2038   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2039   // it correctly predicted the opponent's move.
2040
2041   void ponderhit() {
2042
2043     int t = current_search_time();
2044     PonderSearch = false;
2045
2046     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2047                            && !AspirationFailLow
2048                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2049
2050     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2051                      || stillAtFirstMove;
2052
2053     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2054         AbortSearch = true;
2055   }
2056
2057
2058   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2059   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2060
2061   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2062
2063     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2064     {
2065         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2066         ss->skipNullMove = false;
2067         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
2068         ss->sp = NULL;
2069
2070         if (i < 3)
2071             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2072     }
2073   }
2074
2075
2076   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2077   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2078   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2079   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2080   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2081   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2082
2083   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2084
2085     std::string command;
2086
2087     while (true)
2088     {
2089         if (!std::getline(std::cin, command))
2090             command = "quit";
2091
2092         if (command == "quit")
2093         {
2094             Quit = true;
2095             break;
2096         }
2097         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2098             break;
2099     }
2100   }
2101
2102
2103   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2104   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2105   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2106   // threads and one for Windows threads.
2107
2108 #if !defined(_MSC_VER)
2109
2110   void* init_thread(void* threadID) {
2111
2112     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2113     return NULL;
2114   }
2115
2116 #else
2117
2118   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2119
2120     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2121     return 0;
2122   }
2123
2124 #endif
2125
2126
2127   /// The ThreadsManager class
2128
2129
2130   // read_uci_options() updates number of active threads and other internal
2131   // parameters according to the UCI options values. It is called before
2132   // to start a new search.
2133
2134   void ThreadsManager::read_uci_options() {
2135
2136     maxThreadsPerSplitPoint = Options["Maximum Number of Threads per Split Point"].value<int>();
2137     minimumSplitDepth       = Options["Minimum Split Depth"].value<int>() * ONE_PLY;
2138     useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"].value<bool>();
2139     activeThreads           = Options["Threads"].value<int>();
2140   }
2141
2142
2143   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2144   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2145   // object for which the current thread is the master.
2146
2147   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2148
2149     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2150
2151     int i;
2152     bool allFinished = false;
2153
2154     while (true)
2155     {
2156         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2157         // master should exit as last one.
2158         if (allThreadsShouldExit)
2159         {
2160             assert(!sp);
2161             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2162             return;
2163         }
2164
2165         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2166         // instead of wasting CPU time polling for work.
2167         while (   threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING
2168                || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE))
2169         {
2170             assert(!sp || useSleepingThreads);
2171             assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2172
2173             if (threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING)
2174                 threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2175
2176             // Grab the lock to avoid races with wake_sleeping_thread()
2177             lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2178
2179             // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2180             for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2181             allFinished = (i == activeThreads);
2182
2183             if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2184             {
2185                 lock_release(&sleepLock[threadID]);
2186                 break;
2187             }
2188
2189             // Do sleep here after retesting sleep conditions
2190             if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE)
2191                 cond_wait(&sleepCond[threadID], &sleepLock[threadID]);
2192
2193             lock_release(&sleepLock[threadID]);
2194         }
2195
2196         // If this thread has been assigned work, launch a search
2197         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2198         {
2199             assert(!allThreadsShouldExit);
2200
2201             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2202
2203             // Here we call search() with SplitPoint template parameter set to true
2204             SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2205             Position pos(*tsp->pos, threadID);
2206             SearchStack* ss = tsp->sstack[threadID] + 1;
2207             ss->sp = tsp;
2208
2209             if (tsp->pvNode)
2210                 search<PV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2211             else
2212                 search<NonPV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2213
2214             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2215
2216             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2217
2218             // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2219             // case we are the last slave of the split point.
2220             if (useSleepingThreads && threadID != tsp->master && threads[tsp->master].state == THREAD_AVAILABLE)
2221                 wake_sleeping_thread(tsp->master);
2222         }
2223
2224         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2225         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2226         for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2227         allFinished = (i == activeThreads);
2228
2229         if (allFinished)
2230         {
2231             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2232             // be sure sp->lock has been released before to return.
2233             lock_grab(&(sp->lock));
2234             lock_release(&(sp->lock));
2235
2236             // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2237             // because here is all finished is not possible master is booked.
2238             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2239
2240             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2241             return;
2242         }
2243     }
2244   }
2245
2246
2247   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2248   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2249   // objects.
2250
2251   void ThreadsManager::init_threads() {
2252
2253     int i, arg[MAX_THREADS];
2254     bool ok;
2255
2256     // Initialize global locks
2257     lock_init(&mpLock);
2258
2259     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2260     {
2261         lock_init(&sleepLock[i]);
2262         cond_init(&sleepCond[i]);
2263     }
2264
2265     // Initialize splitPoints[] locks
2266     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2267         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2268             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2269
2270     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2271     allThreadsShouldExit = false;
2272
2273     // Threads will be put all threads to sleep as soon as created
2274     activeThreads = 1;
2275
2276     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_INITIALIZING
2277     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2278     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2279         threads[i].state = THREAD_INITIALIZING;
2280
2281     // Launch the helper threads
2282     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2283     {
2284         arg[i] = i;
2285
2286 #if !defined(_MSC_VER)
2287         pthread_t pthread[1];
2288         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&arg[i])) == 0);
2289         pthread_detach(pthread[0]);
2290 #else
2291         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&arg[i]), 0, NULL) != NULL);
2292 #endif
2293         if (!ok)
2294         {
2295             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2296             exit(EXIT_FAILURE);
2297         }
2298
2299         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2300         while (threads[i].state == THREAD_INITIALIZING) {}
2301     }
2302   }
2303
2304
2305   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2306   // helper threads exit cleanly.
2307
2308   void ThreadsManager::exit_threads() {
2309
2310     allThreadsShouldExit = true; // Let the woken up threads to exit idle_loop()
2311
2312     // Wake up all the threads and waits for termination
2313     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2314     {
2315         wake_sleeping_thread(i);
2316         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2317     }
2318
2319     // Now we can safely destroy the locks
2320     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2321         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2322             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2323
2324     lock_destroy(&mpLock);
2325
2326     // Now we can safely destroy the wait conditions
2327     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2328     {
2329         lock_destroy(&sleepLock[i]);
2330         cond_destroy(&sleepCond[i]);
2331     }
2332   }
2333
2334
2335   // cutoff_at_splitpoint() checks whether a beta cutoff has occurred in
2336   // the thread's currently active split point, or in some ancestor of
2337   // the current split point.
2338
2339   bool ThreadsManager::cutoff_at_splitpoint(int threadID) const {
2340
2341     assert(threadID >= 0 && threadID < activeThreads);
2342
2343     SplitPoint* sp = threads[threadID].splitPoint;
2344
2345     for ( ; sp && !sp->betaCutoff; sp = sp->parent) {}
2346     return sp != NULL;
2347   }
2348
2349
2350   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2351   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2352   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2353   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2354   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2355   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2356   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2357
2358   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2359
2360     assert(slave >= 0 && slave < activeThreads);
2361     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2362     assert(activeThreads > 1);
2363
2364     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2365         return false;
2366
2367     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2368     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2369
2370     // No active split points means that the thread is available as
2371     // a slave for any other thread.
2372     if (localActiveSplitPoints == 0 || activeThreads == 2)
2373         return true;
2374
2375     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2376     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2377     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2378     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2379         return true;
2380
2381     return false;
2382   }
2383
2384
2385   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2386   // a slave for the thread with threadID "master".
2387
2388   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2389
2390     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2391     assert(activeThreads > 1);
2392
2393     for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
2394         if (thread_is_available(i, master))
2395             return true;
2396
2397     return false;
2398   }
2399
2400
2401   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2402   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2403   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2404   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2405   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2406   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2407   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops and
2408   // call search().When all threads have returned from search() then split() returns.
2409
2410   template <bool Fake>
2411   void ThreadsManager::split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2412                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2413                              bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2414     assert(pos.is_ok());
2415     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2416     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2417     assert(*bestValue <= *alpha);
2418     assert(*alpha < beta);
2419     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2420     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2421     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
2422     assert(activeThreads > 1);
2423
2424     int i, master = pos.thread();
2425     Thread& masterThread = threads[master];
2426
2427     lock_grab(&mpLock);
2428
2429     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2430     // active split points, don't split.
2431     if (   !available_thread_exists(master)
2432         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2433     {
2434         lock_release(&mpLock);
2435         return;
2436     }
2437
2438     // Pick the next available split point object from the split point stack
2439     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2440
2441     // Initialize the split point object
2442     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2443     splitPoint.master = master;
2444     splitPoint.betaCutoff = false;
2445     splitPoint.ply = ply;
2446     splitPoint.depth = depth;
2447     splitPoint.threatMove = threatMove;
2448     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2449     splitPoint.alpha = *alpha;
2450     splitPoint.beta = beta;
2451     splitPoint.pvNode = pvNode;
2452     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2453     splitPoint.mp = mp;
2454     splitPoint.moveCount = moveCount;
2455     splitPoint.pos = &pos;
2456     splitPoint.nodes = 0;
2457     splitPoint.parentSstack = ss;
2458     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2459         splitPoint.slaves[i] = 0;
2460
2461     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2462
2463     // If we are here it means we are not available
2464     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2465
2466     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2467
2468     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2469     for (i = 0; !Fake && i < activeThreads && workersCnt < maxThreadsPerSplitPoint; i++)
2470         if (thread_is_available(i, master))
2471         {
2472             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2473             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2474             splitPoint.slaves[i] = 1;
2475             workersCnt++;
2476         }
2477
2478     assert(Fake || workersCnt > 1);
2479
2480     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2481     lock_release(&mpLock);
2482
2483     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2484     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2485     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2486         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2487         {
2488             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2489
2490             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2491
2492             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2493
2494             if (useSleepingThreads && i != master)
2495                 wake_sleeping_thread(i);
2496         }
2497
2498     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2499     // which it will instantly launch a search, because its state is
2500     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2501     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2502     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2503     idle_loop(master, &splitPoint);
2504
2505     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2506     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2507     lock_grab(&mpLock);
2508
2509     *alpha = splitPoint.alpha;
2510     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2511     masterThread.activeSplitPoints--;
2512     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2513     pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + splitPoint.nodes);
2514
2515     lock_release(&mpLock);
2516   }
2517
2518
2519   // wake_sleeping_thread() wakes up the thread with the given threadID
2520   // when it is time to start a new search.
2521
2522   void ThreadsManager::wake_sleeping_thread(int threadID) {
2523
2524      lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2525      cond_signal(&sleepCond[threadID]);
2526      lock_release(&sleepLock[threadID]);
2527   }
2528
2529
2530   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2531
2532   RootMove::RootMove() {
2533
2534     nodes = 0;
2535     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
2536     pv[0] = MOVE_NONE;
2537   }
2538
2539   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
2540
2541     const Move* src = rm.pv;
2542     Move* dst = pv;
2543
2544     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
2545     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
2546
2547     nodes = rm.nodes;
2548     pv_score = rm.pv_score;
2549     non_pv_score = rm.non_pv_score;
2550     return *this;
2551   }
2552
2553   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2554   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2555   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2556   // long PV to print that is important for position analysis.
2557
2558   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2559
2560     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2561     TTEntry* tte;
2562     int ply = 1;
2563
2564     assert(pv[0] != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, pv[0]));
2565
2566     pos.do_move(pv[0], *st++);
2567
2568     while (   (tte = TT.retrieve(pos.get_key())) != NULL
2569            && tte->move() != MOVE_NONE
2570            && move_is_legal(pos, tte->move())
2571            && ply < PLY_MAX
2572            && (!pos.is_draw() || ply < 2))
2573     {
2574         pv[ply] = tte->move();
2575         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2576     }
2577     pv[ply] = MOVE_NONE;
2578
2579     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2580   }
2581
2582   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2583   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2584   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2585
2586   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2587
2588     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2589     TTEntry* tte;
2590     Key k;
2591     Value v, m = VALUE_NONE;
2592     int ply = 0;
2593
2594     assert(pv[0] != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, pv[0]));
2595
2596     do {
2597         k = pos.get_key();
2598         tte = TT.retrieve(k);
2599
2600         // Don't overwrite exsisting correct entries
2601         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2602         {
2603             v = (pos.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2604             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2605         }
2606         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2607
2608     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2609
2610     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2611   }
2612
2613   // pv_info_to_uci() returns a string with information on the current PV line
2614   // formatted according to UCI specification and eventually writes the info
2615   // to a log file. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2616
2617   std::string RootMove::pv_info_to_uci(const Position& pos, Value alpha, Value beta, int pvLine) {
2618
2619     std::stringstream s;
2620
2621     s << "info depth " << Iteration // FIXME
2622       << " multipv " << pvLine + 1
2623       << " score " << value_to_uci(pv_score)
2624       << (pv_score >= beta ? " lowerbound" : pv_score <= alpha ? " upperbound" : "")
2625       << " time "  << current_search_time()
2626       << " nodes " << pos.nodes_searched()
2627       << " nps "   << nps(pos)
2628       << " pv ";
2629
2630     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2631         s << *m << " ";
2632
2633     if (UseLogFile && pvLine == 0)
2634     {
2635         ValueType t = pv_score >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2636                       pv_score <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2637
2638         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, pv_score, t, pv) << endl;
2639     }
2640     return s.str();
2641   }
2642
2643
2644   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2645
2646     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2647     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
2648     StateInfo st;
2649     Move* sm;
2650
2651     // Initialize search stack
2652     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2653     ss[0].eval = ss[0].evalMargin = VALUE_NONE;
2654
2655     // Generate all legal moves
2656     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2657
2658     // Add each move to the RootMoveList's vector
2659     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2660     {
2661         // If we have a searchMoves[] list then verify cur->move
2662         // is in the list before to add it.
2663         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != cur->move; sm++) {}
2664
2665         if (searchMoves[0] && *sm != cur->move)
2666             continue;
2667
2668         // Find a quick score for the move and add to the list
2669         pos.do_move(cur->move, st);
2670
2671         RootMove rm;
2672         rm.pv[0] = ss[0].currentMove = cur->move;
2673         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
2674         rm.pv_score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2675         push_back(rm);
2676
2677         pos.undo_move(cur->move);
2678     }
2679     sort();
2680   }
2681
2682   // Score root moves using the standard way used in main search, the moves
2683   // are scored according to the order in which are returned by MovePicker.
2684   // This is the second order score that is used to compare the moves when
2685   // the first order pv scores of both moves are equal.
2686
2687   void RootMoveList::set_non_pv_scores(const Position& pos)
2688   {
2689       Move move;
2690       Value score = VALUE_ZERO;
2691       MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, ONE_PLY, H);
2692
2693       while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
2694           for (Base::iterator it = begin(); it != end(); ++it)
2695               if (it->pv[0] == move)
2696               {
2697                   it->non_pv_score = score--;
2698                   break;
2699               }
2700   }
2701
2702 } // namespace