]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Fix easy re-capture case
[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) 2008-2013 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <algorithm>
21 #include <cassert>
22 #include <cmath>
23 #include <cstring>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26
27 #include "book.h"
28 #include "evaluate.h"
29 #include "movegen.h"
30 #include "movepick.h"
31 #include "notation.h"
32 #include "search.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "thread.h"
35 #include "tt.h"
36 #include "ucioption.h"
37
38 namespace Search {
39
40   volatile SignalsType Signals;
41   LimitsType Limits;
42   std::vector<RootMove> RootMoves;
43   Position RootPos;
44   Color RootColor;
45   Time::point SearchTime;
46   StateStackPtr SetupStates;
47   MovesVectPtr SetupMoves;
48 }
49
50 using std::string;
51 using Eval::evaluate;
52 using namespace Search;
53
54 namespace {
55
56   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
57   const bool FakeSplit = false;
58
59   // This is the minimum interval in msec between two check_time() calls
60   const int TimerResolution = 5;
61
62   // Different node types, used as template parameter
63   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
64
65   // Dynamic razoring margin based on depth
66   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(512 + 16 * int(d)); }
67
68   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
69   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
70   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
71
72   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
73
74     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[std::max(int(d), 1)][std::min(mn, 63)]
75                            : 2 * VALUE_INFINITE;
76   }
77
78   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
79   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
80
81   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
82
83     return (Depth) Reductions[PvNode][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
84   }
85
86   size_t PVSize, PVIdx;
87   TimeManager TimeMgr;
88   int BestMoveChanges;
89   Value DrawValue[COLOR_NB];
90   History Hist;
91   Gains Gain;
92
93   template <NodeType NT>
94   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
95
96   template <NodeType NT, bool InCheck>
97   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
98
99   void id_loop(Position& pos);
100   Value value_to_tt(Value v, int ply);
101   Value value_from_tt(Value v, int ply);
102   bool check_is_dangerous(const Position& pos, Move move, Value futilityBase, Value beta);
103   bool allows(const Position& pos, Move first, Move second);
104   bool refutes(const Position& pos, Move first, Move second);
105   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta);
106
107   struct Skill {
108     Skill(int l) : level(l), best(MOVE_NONE) {}
109    ~Skill() {
110       if (enabled()) // Swap best PV line with the sub-optimal one
111           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(),
112                     RootMoves.end(), best ? best : pick_move()));
113     }
114
115     bool enabled() const { return level < 20; }
116     bool time_to_pick(int depth) const { return depth == 1 + level; }
117     Move pick_move();
118
119     int level;
120     Move best;
121   };
122
123 } // namespace
124
125
126 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
127
128 void Search::init() {
129
130   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
131   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
132   int mc; // moveCount
133
134   // Init reductions array
135   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
136   {
137       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
138       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
139       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
140       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
141   }
142
143   // Init futility margins array
144   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
145       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
146
147   // Init futility move count array
148   for (d = 0; d < 32; d++)
149       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(double(d), 2.0));
150 }
151
152
153 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
154 /// up to the given depth are generated and counted and the sum returned.
155
156 size_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
157
158   // At the last ply just return the number of legal moves (leaf nodes)
159   if (depth == ONE_PLY)
160       return MoveList<LEGAL>(pos).size();
161
162   StateInfo st;
163   size_t cnt = 0;
164   CheckInfo ci(pos);
165
166   for (MoveList<LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
167   {
168       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
169       cnt += perft(pos, depth - ONE_PLY);
170       pos.undo_move(ml.move());
171   }
172
173   return cnt;
174 }
175
176
177 /// Search::think() is the external interface to Stockfish's search, and is
178 /// called by the main thread when the program receives the UCI 'go' command. It
179 /// searches from RootPos and at the end prints the "bestmove" to output.
180
181 void Search::think() {
182
183   static PolyglotBook book; // Defined static to initialize the PRNG only once
184
185   RootColor = RootPos.side_to_move();
186   TimeMgr.init(Limits, RootPos.game_ply(), RootColor);
187
188   if (RootMoves.empty())
189   {
190       RootMoves.push_back(MOVE_NONE);
191       sync_cout << "info depth 0 score "
192                 << score_to_uci(RootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
193                 << sync_endl;
194
195       goto finalize;
196   }
197
198   if (Options["OwnBook"] && !Limits.infinite && !Limits.mate)
199   {
200       Move bookMove = book.probe(RootPos, Options["Book File"], Options["Best Book Move"]);
201
202       if (bookMove && std::count(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), bookMove))
203       {
204           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), bookMove));
205           goto finalize;
206       }
207   }
208
209   if (Options["Contempt Factor"] && !Options["UCI_AnalyseMode"])
210   {
211       int cf = Options["Contempt Factor"] * PawnValueMg / 100; // From centipawns
212       cf = cf * Material::game_phase(RootPos) / PHASE_MIDGAME; // Scale down with phase
213       DrawValue[ RootColor] = VALUE_DRAW - Value(cf);
214       DrawValue[~RootColor] = VALUE_DRAW + Value(cf);
215   }
216   else
217       DrawValue[WHITE] = DrawValue[BLACK] = VALUE_DRAW;
218
219   if (Options["Use Search Log"])
220   {
221       Log log(Options["Search Log Filename"]);
222       log << "\nSearching: "  << RootPos.fen()
223           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
224           << " ponder: "      << Limits.ponder
225           << " time: "        << Limits.time[RootColor]
226           << " increment: "   << Limits.inc[RootColor]
227           << " moves to go: " << Limits.movestogo
228           << std::endl;
229   }
230
231   // Reset the threads, still sleeping: will be wake up at split time
232   for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
233       Threads[i]->maxPly = 0;
234
235   Threads.sleepWhileIdle = Options["Use Sleeping Threads"];
236
237   // Set best timer interval to avoid lagging under time pressure. Timer is
238   // used to check for remaining available thinking time.
239   Threads.timer->msec =
240   Limits.use_time_management() ? std::min(100, std::max(TimeMgr.available_time() / 16, TimerResolution)) :
241                   Limits.nodes ? 2 * TimerResolution
242                                : 100;
243
244   Threads.timer->notify_one(); // Wake up the recurring timer
245
246   id_loop(RootPos); // Let's start searching !
247
248   Threads.timer->msec = 0; // Stop the timer
249   Threads.sleepWhileIdle = true; // Send idle threads to sleep
250
251   if (Options["Use Search Log"])
252   {
253       Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime + 1;
254
255       Log log(Options["Search Log Filename"]);
256       log << "Nodes: "          << RootPos.nodes_searched()
257           << "\nNodes/second: " << RootPos.nodes_searched() * 1000 / elapsed
258           << "\nBest move: "    << move_to_san(RootPos, RootMoves[0].pv[0]);
259
260       StateInfo st;
261       RootPos.do_move(RootMoves[0].pv[0], st);
262       log << "\nPonder move: " << move_to_san(RootPos, RootMoves[0].pv[1]) << std::endl;
263       RootPos.undo_move(RootMoves[0].pv[0]);
264   }
265
266 finalize:
267
268   // When we reach max depth we arrive here even without Signals.stop is raised,
269   // but if we are pondering or in infinite search, according to UCI protocol,
270   // we shouldn't print the best move before the GUI sends a "stop" or "ponderhit"
271   // command. We simply wait here until GUI sends one of those commands (that
272   // raise Signals.stop).
273   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
274   {
275       Signals.stopOnPonderhit = true;
276       RootPos.this_thread()->wait_for(Signals.stop);
277   }
278
279   // Best move could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
280   sync_cout << "bestmove " << move_to_uci(RootMoves[0].pv[0], RootPos.is_chess960())
281             << " ponder "  << move_to_uci(RootMoves[0].pv[1], RootPos.is_chess960())
282             << sync_endl;
283 }
284
285
286 namespace {
287
288   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
289   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
290   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
291
292   void id_loop(Position& pos) {
293
294     Stack ss[MAX_PLY_PLUS_2];
295     int depth, prevBestMoveChanges;
296     Value bestValue, alpha, beta, delta;
297     bool bestMoveNeverChanged = true;
298
299     memset(ss, 0, 4 * sizeof(Stack));
300     depth = BestMoveChanges = 0;
301     bestValue = delta = -VALUE_INFINITE;
302     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
303     TT.new_search();
304     Hist.clear();
305     Gain.clear();
306
307     PVSize = Options["MultiPV"];
308     Skill skill(Options["Skill Level"]);
309
310     // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV search
311     // that we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
312     if (skill.enabled() && PVSize < 4)
313         PVSize = 4;
314
315     PVSize = std::min(PVSize, RootMoves.size());
316
317     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
318     while (++depth <= MAX_PLY && !Signals.stop && (!Limits.depth || depth <= Limits.depth))
319     {
320         // Save last iteration's scores before first PV line is searched and all
321         // the move scores but the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
322         for (size_t i = 0; i < RootMoves.size(); i++)
323             RootMoves[i].prevScore = RootMoves[i].score;
324
325         prevBestMoveChanges = BestMoveChanges; // Only sensible when PVSize == 1
326         BestMoveChanges = 0;
327
328         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
329         for (PVIdx = 0; PVIdx < PVSize; PVIdx++)
330         {
331             // Set aspiration window default width
332             if (depth >= 5 && abs(RootMoves[PVIdx].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
333             {
334                 delta = Value(16);
335                 alpha = RootMoves[PVIdx].prevScore - delta;
336                 beta  = RootMoves[PVIdx].prevScore + delta;
337             }
338             else
339             {
340                 alpha = -VALUE_INFINITE;
341                 beta  =  VALUE_INFINITE;
342             }
343
344             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
345             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
346             while (true)
347             {
348                 // Search starts from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
349                 // needed by update gains and ss copy when splitting at Root.
350                 bestValue = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
351
352                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
353                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
354                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
355                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
356                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
357                 // the already searched PV lines are preserved.
358                 std::stable_sort(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end());
359
360                 // Write PV back to transposition table in case the relevant
361                 // entries have been overwritten during the search.
362                 for (size_t i = 0; i <= PVIdx; i++)
363                     RootMoves[i].insert_pv_in_tt(pos);
364
365                 // If search has been stopped return immediately. Sorting and
366                 // writing PV back to TT is safe becuase RootMoves is still
367                 // valid, although refers to previous iteration.
368                 if (Signals.stop)
369                     return;
370
371                 // In case of failing high/low increase aspiration window and
372                 // research, otherwise exit the loop.
373                 if (bestValue > alpha && bestValue < beta)
374                     break;
375
376                 // Give some update (without cluttering the UI) before to research
377                 if (Time::now() - SearchTime > 3000)
378                     sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
379
380                 if (abs(bestValue) >= VALUE_KNOWN_WIN)
381                 {
382                     alpha = -VALUE_INFINITE;
383                     beta  =  VALUE_INFINITE;
384                 }
385                 else if (bestValue >= beta)
386                 {
387                     beta += delta;
388                     delta += delta / 2;
389                 }
390                 else
391                 {
392                     Signals.failedLowAtRoot = true;
393                     Signals.stopOnPonderhit = false;
394
395                     alpha -= delta;
396                     delta += delta / 2;
397                 }
398
399                 assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
400             }
401
402             // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
403             std::stable_sort(RootMoves.begin(), RootMoves.begin() + PVIdx + 1);
404
405             if (PVIdx + 1 == PVSize || Time::now() - SearchTime > 3000)
406                 sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
407         }
408
409         // Do we need to pick now the sub-optimal best move ?
410         if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(depth))
411             skill.pick_move();
412
413         if (Options["Use Search Log"])
414         {
415             Log log(Options["Search Log Filename"]);
416             log << pretty_pv(pos, depth, bestValue, Time::now() - SearchTime, &RootMoves[0].pv[0])
417                 << std::endl;
418         }
419
420         // Filter out startup noise when monitoring best move stability
421         if (depth > 2 && BestMoveChanges)
422             bestMoveNeverChanged = false;
423
424         // Do we have found a "mate in x"?
425         if (   Limits.mate
426             && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
427             && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
428             Signals.stop = true;
429
430         // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
431         if (Limits.use_time_management() && !Signals.stopOnPonderhit)
432         {
433             bool stop = false; // Local variable, not the volatile Signals.stop
434
435             // Take in account some extra time if the best move has changed
436             if (depth > 4 && depth < 50 &&  PVSize == 1)
437                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChanges, prevBestMoveChanges);
438
439             // Stop search if most of available time is already consumed. We
440             // probably don't have enough time to search the first move at the
441             // next iteration anyway.
442             if (Time::now() - SearchTime > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
443                 stop = true;
444
445             bool recapture =   pos.is_capture(RootMoves[0].pv[0])
446                             && pos.captured_piece_type()
447                             && SetupMoves->size()
448                             && to_sq(SetupMoves->back()) == to_sq(RootMoves[0].pv[0]);
449
450             // Stop search early if one move seems to be much better than others
451             if (    depth >= 12
452                 && !stop
453                 &&  PVSize == 1
454                 && (   (bestMoveNeverChanged && recapture)
455                     || Time::now() - SearchTime > (TimeMgr.available_time() * 40) / 100))
456             {
457                 Value rBeta = bestValue - 2 * PawnValueMg;
458                 (ss+1)->excludedMove = RootMoves[0].pv[0];
459                 (ss+1)->skipNullMove = true;
460                 Value v = search<NonPV>(pos, ss+1, rBeta - 1, rBeta, (depth - 3) * ONE_PLY);
461                 (ss+1)->skipNullMove = false;
462                 (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
463
464                 if (v < rBeta)
465                     stop = true;
466             }
467
468             if (stop)
469             {
470                 // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
471                 // keep pondering until GUI sends "ponderhit" or "stop".
472                 if (Limits.ponder)
473                     Signals.stopOnPonderhit = true;
474                 else
475                     Signals.stop = true;
476             }
477         }
478     }
479   }
480
481
482   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
483   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
484   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
485   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
486   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
487   // here: This is taken care of after we return from the split point.
488
489   template <NodeType NT>
490   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
491
492     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
493     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
494     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
495
496     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
497     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
498     assert(depth > DEPTH_ZERO);
499
500     Move movesSearched[64];
501     StateInfo st;
502     const TTEntry *tte;
503     SplitPoint* splitPoint;
504     Key posKey;
505     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove, threatMove;
506     Depth ext, newDepth;
507     Value bestValue, value, ttValue;
508     Value eval, nullValue, futilityValue;
509     bool inCheck, givesCheck, pvMove, singularExtensionNode;
510     bool captureOrPromotion, dangerous, doFullDepthSearch;
511     int moveCount, playedMoveCount;
512
513     // Step 1. Initialize node
514     Thread* thisThread = pos.this_thread();
515     moveCount = playedMoveCount = 0;
516     inCheck = pos.checkers();
517
518     if (SpNode)
519     {
520         splitPoint = ss->splitPoint;
521         bestMove   = splitPoint->bestMove;
522         threatMove = splitPoint->threatMove;
523         bestValue  = splitPoint->bestValue;
524         tte = NULL;
525         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
526         ttValue = VALUE_NONE;
527
528         assert(splitPoint->bestValue > -VALUE_INFINITE && splitPoint->moveCount > 0);
529
530         goto split_point_start;
531     }
532
533     bestValue = -VALUE_INFINITE;
534     ss->currentMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
535     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
536     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
537     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
538
539     // Used to send selDepth info to GUI
540     if (PvNode && thisThread->maxPly < ss->ply)
541         thisThread->maxPly = ss->ply;
542
543     if (!RootNode)
544     {
545         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
546         if (Signals.stop || pos.is_draw<false>() || ss->ply > MAX_PLY)
547             return DrawValue[pos.side_to_move()];
548
549         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
550         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
551         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
552         // further, we will never beat current alpha. Same logic but with reversed signs
553         // applies also in the opposite condition of being mated instead of giving mate,
554         // in this case return a fail-high score.
555         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
556         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
557         if (alpha >= beta)
558             return alpha;
559     }
560
561     // Step 4. Transposition table lookup
562     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
563     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
564     excludedMove = ss->excludedMove;
565     posKey = excludedMove ? pos.exclusion_key() : pos.key();
566     tte = TT.probe(posKey);
567     ttMove = RootNode ? RootMoves[PVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
568     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
569
570     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
571     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
572     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
573     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
574     if (   !RootNode
575         && tte
576         && tte->depth() >= depth
577         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
578         && (           PvNode ?  tte->type() == BOUND_EXACT
579             : ttValue >= beta ? (tte->type() & BOUND_LOWER)
580                               : (tte->type() & BOUND_UPPER)))
581     {
582         TT.refresh(tte);
583         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
584
585         if (    ttValue >= beta
586             &&  ttMove
587             && !pos.is_capture_or_promotion(ttMove)
588             &&  ttMove != ss->killers[0])
589         {
590             ss->killers[1] = ss->killers[0];
591             ss->killers[0] = ttMove;
592         }
593         return ttValue;
594     }
595
596     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
597     if (inCheck)
598         ss->staticEval = ss->evalMargin = eval = VALUE_NONE;
599
600     else if (tte)
601     {
602         // Never assume anything on values stored in TT
603         if (  (ss->staticEval = eval = tte->eval_value()) == VALUE_NONE
604             ||(ss->evalMargin = tte->eval_margin()) == VALUE_NONE)
605             eval = ss->staticEval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
606
607         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
608         if (ttValue != VALUE_NONE)
609             if (   ((tte->type() & BOUND_LOWER) && ttValue > eval)
610                 || ((tte->type() & BOUND_UPPER) && ttValue < eval))
611                 eval = ttValue;
612     }
613     else
614     {
615         eval = ss->staticEval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
616         TT.store(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
617                  ss->staticEval, ss->evalMargin);
618     }
619
620     // Update gain for the parent non-capture move given the static position
621     // evaluation before and after the move.
622     if (   (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
623         && (ss-1)->staticEval != VALUE_NONE
624         &&  ss->staticEval != VALUE_NONE
625         && !pos.captured_piece_type()
626         &&  type_of(move) == NORMAL)
627     {
628         Square to = to_sq(move);
629         Gain.update(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->staticEval - ss->staticEval);
630     }
631
632     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
633     if (   !PvNode
634         &&  depth < 4 * ONE_PLY
635         && !inCheck
636         &&  eval + razor_margin(depth) < beta
637         &&  ttMove == MOVE_NONE
638         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
639         && !pos.pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
640     {
641         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
642         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
643         if (v < rbeta)
644             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
645             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
646             return v;
647     }
648
649     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
650     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
651     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
652     if (   !PvNode
653         && !ss->skipNullMove
654         &&  depth < 4 * ONE_PLY
655         && !inCheck
656         &&  eval - FutilityMargins[depth][0] >= beta
657         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
658         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
659         return eval - FutilityMargins[depth][0];
660
661     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
662     if (   !PvNode
663         && !ss->skipNullMove
664         &&  depth > ONE_PLY
665         && !inCheck
666         &&  eval >= beta
667         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
668         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
669     {
670         ss->currentMove = MOVE_NULL;
671
672         // Null move dynamic reduction based on depth
673         Depth R = 3 * ONE_PLY + depth / 4;
674
675         // Null move dynamic reduction based on value
676         if (eval - PawnValueMg > beta)
677             R += ONE_PLY;
678
679         pos.do_null_move(st);
680         (ss+1)->skipNullMove = true;
681         nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
682                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R);
683         (ss+1)->skipNullMove = false;
684         pos.undo_null_move();
685
686         if (nullValue >= beta)
687         {
688             // Do not return unproven mate scores
689             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
690                 nullValue = beta;
691
692             if (depth < 6 * ONE_PLY)
693                 return nullValue;
694
695             // Do verification search at high depths
696             ss->skipNullMove = true;
697             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R);
698             ss->skipNullMove = false;
699
700             if (v >= beta)
701                 return nullValue;
702         }
703         else
704         {
705             // The null move failed low, which means that we may be faced with
706             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
707             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
708             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
709             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
710             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
711             threatMove = (ss+1)->currentMove;
712
713             if (   depth < 5 * ONE_PLY
714                 && (ss-1)->reduction
715                 && threatMove != MOVE_NONE
716                 && allows(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
717                 return beta - 1;
718         }
719     }
720
721     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
722     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
723     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
724     // prune the previous move.
725     if (   !PvNode
726         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
727         && !inCheck
728         && !ss->skipNullMove
729         &&  excludedMove == MOVE_NONE
730         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
731     {
732         Value rbeta = beta + 200;
733         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
734
735         assert(rdepth >= ONE_PLY);
736         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NONE);
737         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL);
738
739         MovePicker mp(pos, ttMove, Hist, pos.captured_piece_type());
740         CheckInfo ci(pos);
741
742         while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
743             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
744             {
745                 ss->currentMove = move;
746                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
747                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
748                 pos.undo_move(move);
749                 if (value >= rbeta)
750                     return value;
751             }
752     }
753
754     // Step 10. Internal iterative deepening
755     if (   depth >= (PvNode ? 5 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
756         && ttMove == MOVE_NONE
757         && (PvNode || (!inCheck && ss->staticEval + Value(256) >= beta)))
758     {
759         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
760
761         ss->skipNullMove = true;
762         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
763         ss->skipNullMove = false;
764
765         tte = TT.probe(posKey);
766         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
767     }
768
769 split_point_start: // At split points actual search starts from here
770
771     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, Hist, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
772     CheckInfo ci(pos);
773     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
774     singularExtensionNode =   !RootNode
775                            && !SpNode
776                            &&  depth >= (PvNode ? 6 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
777                            &&  ttMove != MOVE_NONE
778                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
779                            && (tte->type() & BOUND_LOWER)
780                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
781
782     // Step 11. Loop through moves
783     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
784     while ((move = mp.next_move<SpNode>()) != MOVE_NONE)
785     {
786       assert(is_ok(move));
787
788       if (move == excludedMove)
789           continue;
790
791       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
792       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
793       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
794       if (RootNode && !std::count(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end(), move))
795           continue;
796
797       if (SpNode)
798       {
799           // Shared counter cannot be decremented later if move turns out to be illegal
800           if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
801               continue;
802
803           moveCount = ++splitPoint->moveCount;
804           splitPoint->mutex.unlock();
805       }
806       else
807           moveCount++;
808
809       if (RootNode)
810       {
811           Signals.firstRootMove = (moveCount == 1);
812
813           if (thisThread == Threads.main_thread() && Time::now() - SearchTime > 3000)
814               sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
815                         << " currmove " << move_to_uci(move, pos.is_chess960())
816                         << " currmovenumber " << moveCount + PVIdx << sync_endl;
817       }
818
819       ext = DEPTH_ZERO;
820       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
821       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
822       dangerous =   givesCheck
823                  || pos.is_passed_pawn_push(move)
824                  || type_of(move) == CASTLE
825                  || (   captureOrPromotion // Entering a pawn endgame?
826                      && type_of(pos.piece_on(to_sq(move))) != PAWN
827                      && type_of(move) == NORMAL
828                      && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
829                          - PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(move))] == VALUE_ZERO));
830
831       // Step 12. Extend checks and, in PV nodes, also dangerous moves
832       if (PvNode && dangerous)
833           ext = ONE_PLY;
834
835       else if (givesCheck && pos.see_sign(move) >= 0)
836           ext = ONE_PLY / 2;
837
838       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
839       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
840       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
841       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
842       // a margin then we extend ttMove.
843       if (    singularExtensionNode
844           &&  move == ttMove
845           && !ext
846           &&  pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
847           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
848       {
849           assert(ttValue != VALUE_NONE);
850
851           Value rBeta = ttValue - int(depth);
852           ss->excludedMove = move;
853           ss->skipNullMove = true;
854           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
855           ss->skipNullMove = false;
856           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
857
858           if (value < rBeta)
859               ext = ONE_PLY;
860       }
861
862       // Update current move (this must be done after singular extension search)
863       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
864
865       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
866       if (   !captureOrPromotion
867           && !inCheck
868           && !dangerous
869           &&  move != ttMove)
870       {
871           // Move count based pruning
872           if (   !PvNode
873               && depth < 16 * ONE_PLY
874               && moveCount >= FutilityMoveCounts[depth]
875               && (!threatMove || !refutes(pos, move, threatMove)))
876           {
877               if (SpNode)
878                   splitPoint->mutex.lock();
879
880               continue;
881           }
882
883           // Value based pruning
884           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
885           // but fixing this made program slightly weaker.
886           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
887           futilityValue =  ss->staticEval + ss->evalMargin + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
888                          + Gain[pos.piece_moved(move)][to_sq(move)];
889
890           if (!PvNode && futilityValue < beta)
891           {
892               if (SpNode)
893                   splitPoint->mutex.lock();
894
895               continue;
896           }
897
898           // Prune moves with negative SEE at low depths
899           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
900               && pos.see_sign(move) < 0)
901           {
902               if (SpNode)
903                   splitPoint->mutex.lock();
904
905               continue;
906           }
907       }
908
909       // Check for legality only before to do the move
910       if (!RootNode && !SpNode && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
911       {
912           moveCount--;
913           continue;
914       }
915
916       pvMove = PvNode && moveCount == 1;
917       ss->currentMove = move;
918       if (!SpNode && !captureOrPromotion && playedMoveCount < 64)
919           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
920
921       // Step 14. Make the move
922       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
923
924       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high will be
925       // re-searched at full depth.
926       if (    depth > 3 * ONE_PLY
927           && !pvMove
928           && !captureOrPromotion
929           && !dangerous
930           &&  move != ttMove
931           &&  move != ss->killers[0]
932           &&  move != ss->killers[1])
933       {
934           ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
935           Depth d = std::max(newDepth - ss->reduction, ONE_PLY);
936           if (SpNode)
937               alpha = splitPoint->alpha;
938
939           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
940
941           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
942           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
943       }
944       else
945           doFullDepthSearch = !pvMove;
946
947       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
948       if (doFullDepthSearch)
949       {
950           if (SpNode)
951               alpha = splitPoint->alpha;
952
953           value = newDepth < ONE_PLY ?
954                           givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
955                                      : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
956                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
957       }
958
959       // Only for PV nodes do a full PV search on the first move or after a fail
960       // high, in the latter case search only if value < beta, otherwise let the
961       // parent node to fail low with value <= alpha and to try another move.
962       if (PvNode && (pvMove || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
963           value = newDepth < ONE_PLY ?
964                           givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
965                                      : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
966                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
967       // Step 17. Undo move
968       pos.undo_move(move);
969
970       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
971
972       // Step 18. Check for new best move
973       if (SpNode)
974       {
975           splitPoint->mutex.lock();
976           bestValue = splitPoint->bestValue;
977           alpha = splitPoint->alpha;
978       }
979
980       // Finished searching the move. If Signals.stop is true, the search
981       // was aborted because the user interrupted the search or because we
982       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
983       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
984       if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
985           return value; // To avoid returning VALUE_INFINITE
986
987       if (RootNode)
988       {
989           RootMove& rm = *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), move);
990
991           // PV move or new best move ?
992           if (pvMove || value > alpha)
993           {
994               rm.score = value;
995               rm.extract_pv_from_tt(pos);
996
997               // We record how often the best move has been changed in each
998               // iteration. This information is used for time management: When
999               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1000               if (!pvMove)
1001                   BestMoveChanges++;
1002           }
1003           else
1004               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1005               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1006               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1007               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1008       }
1009
1010       if (value > bestValue)
1011       {
1012           bestValue = SpNode ? splitPoint->bestValue = value : value;
1013
1014           if (value > alpha)
1015           {
1016               bestMove = SpNode ? splitPoint->bestMove = move : move;
1017
1018               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1019                   alpha = SpNode ? splitPoint->alpha = value : value;
1020               else
1021               {
1022                   assert(value >= beta); // Fail high
1023
1024                   if (SpNode)
1025                       splitPoint->cutoff = true;
1026
1027                   break;
1028               }
1029           }
1030       }
1031
1032       // Step 19. Check for splitting the search
1033       if (   !SpNode
1034           &&  depth >= Threads.minimumSplitDepth
1035           &&  Threads.available_slave(thisThread)
1036           &&  thisThread->splitPointsSize < MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
1037       {
1038           assert(bestValue < beta);
1039
1040           thisThread->split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, &bestValue, &bestMove,
1041                                        depth, threatMove, moveCount, &mp, NT);
1042           if (bestValue >= beta)
1043               break;
1044       }
1045     }
1046
1047     if (SpNode)
1048         return bestValue;
1049
1050     // Step 20. Check for mate and stalemate
1051     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1052     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1053     // case of Signals.stop or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1054     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1055     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1056     // A split node has at least one move, the one tried before to be splitted.
1057     if (!moveCount)
1058         return  excludedMove ? alpha
1059               : inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1060
1061     // If we have pruned all the moves without searching return a fail-low score
1062     if (bestValue == -VALUE_INFINITE)
1063     {
1064         assert(!playedMoveCount);
1065
1066         bestValue = alpha;
1067     }
1068
1069     if (bestValue >= beta) // Failed high
1070     {
1071         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER, depth,
1072                  bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1073
1074         if (!pos.is_capture_or_promotion(bestMove) && !inCheck)
1075         {
1076             if (bestMove != ss->killers[0])
1077             {
1078                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1079                 ss->killers[0] = bestMove;
1080             }
1081
1082             // Increase history value of the cut-off move
1083             Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1084             Hist.update(pos.piece_moved(bestMove), to_sq(bestMove), bonus);
1085
1086             // Decrease history of all the other played non-capture moves
1087             for (int i = 0; i < playedMoveCount - 1; i++)
1088             {
1089                 Move m = movesSearched[i];
1090                 Hist.update(pos.piece_moved(m), to_sq(m), -bonus);
1091             }
1092         }
1093     }
1094     else // Failed low or PV search
1095         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1096                  PvNode && bestMove != MOVE_NONE ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1097                  depth, bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1098
1099     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1100
1101     return bestValue;
1102   }
1103
1104
1105   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1106   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1107   // less than ONE_PLY).
1108
1109   template <NodeType NT, bool InCheck>
1110   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1111
1112     const bool PvNode = (NT == PV);
1113
1114     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1115     assert(InCheck == !!pos.checkers());
1116     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1117     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1118     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1119
1120     StateInfo st;
1121     const TTEntry* tte;
1122     Key posKey;
1123     Move ttMove, move, bestMove;
1124     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1125     bool givesCheck, enoughMaterial, evasionPrunable;
1126     Depth ttDepth;
1127
1128     // To flag BOUND_EXACT a node with eval above alpha and no available moves
1129     if (PvNode)
1130         oldAlpha = alpha;
1131
1132     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1133     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1134
1135     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1136     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > MAX_PLY)
1137         return DrawValue[pos.side_to_move()];
1138
1139     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1140     // pruning, but only for move ordering.
1141     posKey = pos.key();
1142     tte = TT.probe(posKey);
1143     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1144     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(),ss->ply) : VALUE_NONE;
1145
1146     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1147     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1148     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1149     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1150                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1151     if (   tte
1152         && tte->depth() >= ttDepth
1153         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1154         && (           PvNode ?  tte->type() == BOUND_EXACT
1155             : ttValue >= beta ? (tte->type() & BOUND_LOWER)
1156                               : (tte->type() & BOUND_UPPER)))
1157     {
1158         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1159         return ttValue;
1160     }
1161
1162     // Evaluate the position statically
1163     if (InCheck)
1164     {
1165         ss->staticEval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
1166         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1167         enoughMaterial = false;
1168     }
1169     else
1170     {
1171         if (tte)
1172         {
1173             // Never assume anything on values stored in TT
1174             if (  (ss->staticEval = bestValue = tte->eval_value()) == VALUE_NONE
1175                 ||(ss->evalMargin = tte->eval_margin()) == VALUE_NONE)
1176                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1177         }
1178         else
1179             ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1180
1181         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1182         if (bestValue >= beta)
1183         {
1184             if (!tte)
1185                 TT.store(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1186                          DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1187
1188             return bestValue;
1189         }
1190
1191         if (PvNode && bestValue > alpha)
1192             alpha = bestValue;
1193
1194         futilityBase = ss->staticEval + ss->evalMargin + Value(128);
1195         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMg;
1196     }
1197
1198     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1199     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1200     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1201     // be generated.
1202     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, Hist, to_sq((ss-1)->currentMove));
1203     CheckInfo ci(pos);
1204
1205     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1206     while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
1207     {
1208       assert(is_ok(move));
1209
1210       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1211
1212       // Futility pruning
1213       if (   !PvNode
1214           && !InCheck
1215           && !givesCheck
1216           &&  move != ttMove
1217           &&  enoughMaterial
1218           &&  type_of(move) != PROMOTION
1219           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1220       {
1221           futilityValue =  futilityBase
1222                          + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))]
1223                          + (type_of(move) == ENPASSANT ? PawnValueEg : VALUE_ZERO);
1224
1225           if (futilityValue < beta)
1226           {
1227               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1228               continue;
1229           }
1230
1231           // Prune moves with negative or equal SEE
1232           if (   futilityBase < beta
1233               && depth < DEPTH_ZERO
1234               && pos.see(move) <= 0)
1235           {
1236               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1237               continue;
1238           }
1239       }
1240
1241       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1242       evasionPrunable =   !PvNode
1243                        &&  InCheck
1244                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1245                        && !pos.is_capture(move)
1246                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1247
1248       // Don't search moves with negative SEE values
1249       if (   !PvNode
1250           && (!InCheck || evasionPrunable)
1251           &&  move != ttMove
1252           &&  type_of(move) != PROMOTION
1253           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1254           continue;
1255
1256       // Don't search useless checks
1257       if (   !PvNode
1258           && !InCheck
1259           &&  givesCheck
1260           &&  move != ttMove
1261           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1262           &&  ss->staticEval + PawnValueMg / 4 < beta
1263           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta))
1264           continue;
1265
1266       // Check for legality only before to do the move
1267       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1268           continue;
1269
1270       ss->currentMove = move;
1271
1272       // Make and search the move
1273       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1274       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1275                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1276       pos.undo_move(move);
1277
1278       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1279
1280       // Check for new best move
1281       if (value > bestValue)
1282       {
1283           bestValue = value;
1284
1285           if (value > alpha)
1286           {
1287               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here! Always alpha < beta
1288               {
1289                   alpha = value;
1290                   bestMove = move;
1291               }
1292               else // Fail high
1293               {
1294                   TT.store(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1295                            ttDepth, move, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1296
1297                   return value;
1298               }
1299           }
1300        }
1301     }
1302
1303     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1304     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1305     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1306         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1307
1308     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1309              PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1310              ttDepth, bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1311
1312     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1313
1314     return bestValue;
1315   }
1316
1317
1318   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1319   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1320   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1321
1322   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1323
1324     assert(v != VALUE_NONE);
1325
1326     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1327           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1328   }
1329
1330
1331   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1332   // from the transposition table (where refers to the plies to mate/be mated
1333   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1334
1335   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1336
1337     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1338           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1339           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1340   }
1341
1342
1343   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch()
1344
1345   bool check_is_dangerous(const Position& pos, Move move, Value futilityBase, Value beta)
1346   {
1347     Piece pc = pos.piece_moved(move);
1348     Square from = from_sq(move);
1349     Square to = to_sq(move);
1350     Color them = ~pos.side_to_move();
1351     Square ksq = pos.king_square(them);
1352     Bitboard enemies = pos.pieces(them);
1353     Bitboard kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1354     Bitboard occ = pos.pieces() ^ from ^ ksq;
1355     Bitboard oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1356     Bitboard newAtt = pos.attacks_from(pc, to, occ);
1357
1358     // Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1359     if (!more_than_one(kingAtt & ~(enemies | newAtt | to)))
1360         return true;
1361
1362     // Queen contact check is very dangerous
1363     if (type_of(pc) == QUEEN && (kingAtt & to))
1364         return true;
1365
1366     // Creating new double threats with checks is dangerous
1367     Bitboard b = (enemies ^ ksq) & newAtt & ~oldAtt;
1368     while (b)
1369     {
1370         // Note that here we generate illegal "double move"!
1371         if (futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(pop_lsb(&b))] >= beta)
1372             return true;
1373     }
1374
1375     return false;
1376   }
1377
1378
1379   // allows() tests whether the 'first' move at previous ply somehow makes the
1380   // 'second' move possible, for instance if the moving piece is the same in
1381   // both moves. Normally the second move is the threat (the best move returned
1382   // from a null search that fails low).
1383
1384   bool allows(const Position& pos, Move first, Move second) {
1385
1386     assert(is_ok(first));
1387     assert(is_ok(second));
1388     assert(color_of(pos.piece_on(from_sq(second))) == ~pos.side_to_move());
1389     assert(color_of(pos.piece_on(to_sq(first))) == ~pos.side_to_move());
1390
1391     Square m1from = from_sq(first);
1392     Square m2from = from_sq(second);
1393     Square m1to = to_sq(first);
1394     Square m2to = to_sq(second);
1395
1396     // The piece is the same or second's destination was vacated by the first move
1397     if (m1to == m2from || m2to == m1from)
1398         return true;
1399
1400     // Second one moves through the square vacated by first one
1401     if (between_bb(m2from, m2to) & m1from)
1402       return true;
1403
1404     // Second's destination is defended by the first move's piece
1405     Bitboard m1att = pos.attacks_from(pos.piece_on(m1to), m1to, pos.pieces() ^ m2from);
1406     if (m1att & m2to)
1407         return true;
1408
1409     // Second move gives a discovered check through the first's checking piece
1410     if (m1att & pos.king_square(pos.side_to_move()))
1411     {
1412         assert(between_bb(m1to, pos.king_square(pos.side_to_move())) & m2from);
1413         return true;
1414     }
1415
1416     return false;
1417   }
1418
1419
1420   // refutes() tests whether a 'first' move is able to defend against a 'second'
1421   // opponent's move. In this case will not be pruned. Normally the second move
1422   // is the threat (the best move returned from a null search that fails low).
1423
1424   bool refutes(const Position& pos, Move first, Move second) {
1425
1426     assert(is_ok(first));
1427     assert(is_ok(second));
1428
1429     Square m1from = from_sq(first);
1430     Square m2from = from_sq(second);
1431     Square m1to = to_sq(first);
1432     Square m2to = to_sq(second);
1433
1434     // Don't prune moves of the threatened piece
1435     if (m1from == m2to)
1436         return true;
1437
1438     // If the threatened piece has value less than or equal to the value of the
1439     // threat piece, don't prune moves which defend it.
1440     if (    pos.is_capture(second)
1441         && (   PieceValue[MG][pos.piece_on(m2from)] >= PieceValue[MG][pos.piece_on(m2to)]
1442             || type_of(pos.piece_on(m2from)) == KING))
1443     {
1444         // Update occupancy as if the piece and the threat are moving
1445         Bitboard occ = pos.pieces() ^ m1from ^ m1to ^ m2from;
1446         Piece piece = pos.piece_on(m1from);
1447
1448         // The moved piece attacks the square 'tto' ?
1449         if (pos.attacks_from(piece, m1to, occ) & m2to)
1450             return true;
1451
1452         // Scan for possible X-ray attackers behind the moved piece
1453         Bitboard xray =  (attacks_bb<  ROOK>(m2to, occ) & pos.pieces(color_of(piece), QUEEN, ROOK))
1454                        | (attacks_bb<BISHOP>(m2to, occ) & pos.pieces(color_of(piece), QUEEN, BISHOP));
1455
1456         // Verify attackers are triggered by our move and not already existing
1457         if (xray && (xray ^ (xray & pos.attacks_from<QUEEN>(m2to))))
1458             return true;
1459     }
1460
1461     // Don't prune safe moves which block the threat path
1462     if ((between_bb(m2from, m2to) & m1to) && pos.see_sign(first) >= 0)
1463         return true;
1464
1465     return false;
1466   }
1467
1468
1469   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1470   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1471
1472   Move Skill::pick_move() {
1473
1474     static RKISS rk;
1475
1476     // PRNG sequence should be not deterministic
1477     for (int i = Time::now() % 50; i > 0; i--)
1478         rk.rand<unsigned>();
1479
1480     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1481     int variance = std::min(RootMoves[0].score - RootMoves[PVSize - 1].score, PawnValueMg);
1482     int weakness = 120 - 2 * level;
1483     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1484     best = MOVE_NONE;
1485
1486     // Choose best move. For each move score we add two terms both dependent on
1487     // weakness, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1488     // then we choose the move with the resulting highest score.
1489     for (size_t i = 0; i < PVSize; i++)
1490     {
1491         int s = RootMoves[i].score;
1492
1493         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1494         if (i > 0 && RootMoves[i-1].score > s + 2 * PawnValueMg)
1495             break;
1496
1497         // This is our magic formula
1498         s += (  weakness * int(RootMoves[0].score - s)
1499               + variance * (rk.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1500
1501         if (s > max_s)
1502         {
1503             max_s = s;
1504             best = RootMoves[i].pv[0];
1505         }
1506     }
1507     return best;
1508   }
1509
1510
1511   // uci_pv() formats PV information according to UCI protocol. UCI requires
1512   // to send all the PV lines also if are still to be searched and so refer to
1513   // the previous search score.
1514
1515   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta) {
1516
1517     std::stringstream s;
1518     Time::point elaspsed = Time::now() - SearchTime + 1;
1519     size_t uciPVSize = std::min((size_t)Options["MultiPV"], RootMoves.size());
1520     int selDepth = 0;
1521
1522     for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
1523         if (Threads[i]->maxPly > selDepth)
1524             selDepth = Threads[i]->maxPly;
1525
1526     for (size_t i = 0; i < uciPVSize; i++)
1527     {
1528         bool updated = (i <= PVIdx);
1529
1530         if (depth == 1 && !updated)
1531             continue;
1532
1533         int d   = updated ? depth : depth - 1;
1534         Value v = updated ? RootMoves[i].score : RootMoves[i].prevScore;
1535
1536         if (s.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1537             s << "\n";
1538
1539         s << "info depth " << d
1540           << " seldepth "  << selDepth
1541           << " score "     << (i == PVIdx ? score_to_uci(v, alpha, beta) : score_to_uci(v))
1542           << " nodes "     << pos.nodes_searched()
1543           << " nps "       << pos.nodes_searched() * 1000 / elaspsed
1544           << " time "      << elaspsed
1545           << " multipv "   << i + 1
1546           << " pv";
1547
1548         for (size_t j = 0; RootMoves[i].pv[j] != MOVE_NONE; j++)
1549             s <<  " " << move_to_uci(RootMoves[i].pv[j], pos.is_chess960());
1550     }
1551
1552     return s.str();
1553   }
1554
1555 } // namespace
1556
1557
1558 /// RootMove::extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the TT table.
1559 /// We consider also failing high nodes and not only BOUND_EXACT nodes so to
1560 /// allow to always have a ponder move even when we fail high at root, and a
1561 /// long PV to print that is important for position analysis.
1562
1563 void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
1564
1565   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_2], *st = state;
1566   TTEntry* tte;
1567   int ply = 0;
1568   Move m = pv[0];
1569
1570   pv.clear();
1571
1572   do {
1573       pv.push_back(m);
1574
1575       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[ply]));
1576
1577       pos.do_move(pv[ply++], *st++);
1578       tte = TT.probe(pos.key());
1579
1580   } while (   tte
1581            && pos.is_pseudo_legal(m = tte->move()) // Local copy, TT could change
1582            && pos.pl_move_is_legal(m, pos.pinned_pieces())
1583            && ply < MAX_PLY
1584            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2));
1585
1586   pv.push_back(MOVE_NONE); // Must be zero-terminating
1587
1588   while (ply) pos.undo_move(pv[--ply]);
1589 }
1590
1591
1592 /// RootMove::insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and
1593 /// inserts the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
1594 /// first, even if the old TT entries have been overwritten.
1595
1596 void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
1597
1598   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_2], *st = state;
1599   TTEntry* tte;
1600   int ply = 0;
1601
1602   do {
1603       tte = TT.probe(pos.key());
1604
1605       if (!tte || tte->move() != pv[ply]) // Don't overwrite correct entries
1606           TT.store(pos.key(), VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], VALUE_NONE, VALUE_NONE);
1607
1608       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[ply]));
1609
1610       pos.do_move(pv[ply++], *st++);
1611
1612   } while (pv[ply] != MOVE_NONE);
1613
1614   while (ply) pos.undo_move(pv[--ply]);
1615 }
1616
1617
1618 /// Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do
1619
1620 void Thread::idle_loop() {
1621
1622   // Pointer 'this_sp' is not null only if we are called from split(), and not
1623   // at the thread creation. So it means we are the split point's master.
1624   const SplitPoint* this_sp = splitPointsSize ? activeSplitPoint : NULL;
1625
1626   assert(!this_sp || (this_sp->masterThread == this && searching));
1627
1628   // If this thread is the master of a split point and all slaves have finished
1629   // their work at this split point, return from the idle loop.
1630   while (!this_sp || this_sp->slavesMask)
1631   {
1632       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled instead of
1633       // wasting CPU time polling for work.
1634       while ((!searching && Threads.sleepWhileIdle) || exit)
1635       {
1636           if (exit)
1637           {
1638               assert(!this_sp);
1639               return;
1640           }
1641
1642           // Grab the lock to avoid races with Thread::notify_one()
1643           mutex.lock();
1644
1645           // If we are master and all slaves have finished then exit idle_loop
1646           if (this_sp && !this_sp->slavesMask)
1647           {
1648               mutex.unlock();
1649               break;
1650           }
1651
1652           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
1653           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
1654           // in the meanwhile, allocated us and sent the notify_one() call before
1655           // we had the chance to grab the lock.
1656           if (!searching && !exit)
1657               sleepCondition.wait(mutex);
1658
1659           mutex.unlock();
1660       }
1661
1662       // If this thread has been assigned work, launch a search
1663       if (searching)
1664       {
1665           assert(!exit);
1666
1667           Threads.mutex.lock();
1668
1669           assert(searching);
1670           SplitPoint* sp = activeSplitPoint;
1671
1672           Threads.mutex.unlock();
1673
1674           Stack ss[MAX_PLY_PLUS_2];
1675           Position pos(*sp->pos, this);
1676
1677           memcpy(ss, sp->ss - 1, 4 * sizeof(Stack));
1678           (ss+1)->splitPoint = sp;
1679
1680           sp->mutex.lock();
1681
1682           assert(activePosition == NULL);
1683
1684           activePosition = &pos;
1685
1686           switch (sp->nodeType) {
1687           case Root:
1688               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, sp->alpha, sp->beta, sp->depth);
1689               break;
1690           case PV:
1691               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, sp->alpha, sp->beta, sp->depth);
1692               break;
1693           case NonPV:
1694               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, sp->alpha, sp->beta, sp->depth);
1695               break;
1696           default:
1697               assert(false);
1698           }
1699
1700           assert(searching);
1701
1702           searching = false;
1703           activePosition = NULL;
1704           sp->slavesMask &= ~(1ULL << idx);
1705           sp->nodes += pos.nodes_searched();
1706
1707           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop
1708           // in case we are the last slave of the split point.
1709           if (    Threads.sleepWhileIdle
1710               &&  this != sp->masterThread
1711               && !sp->slavesMask)
1712           {
1713               assert(!sp->masterThread->searching);
1714               sp->masterThread->notify_one();
1715           }
1716
1717           // After releasing the lock we cannot access anymore any SplitPoint
1718           // related data in a safe way becuase it could have been released under
1719           // our feet by the sp master. Also accessing other Thread objects is
1720           // unsafe because if we are exiting there is a chance are already freed.
1721           sp->mutex.unlock();
1722       }
1723   }
1724 }
1725
1726
1727 /// check_time() is called by the timer thread when the timer triggers. It is
1728 /// used to print debug info and, more important, to detect when we are out of
1729 /// available time and so stop the search.
1730
1731 void check_time() {
1732
1733   static Time::point lastInfoTime = Time::now();
1734   int64_t nodes = 0; // Workaround silly 'uninitialized' gcc warning
1735
1736   if (Time::now() - lastInfoTime >= 1000)
1737   {
1738       lastInfoTime = Time::now();
1739       dbg_print();
1740   }
1741
1742   if (Limits.ponder)
1743       return;
1744
1745   if (Limits.nodes)
1746   {
1747       Threads.mutex.lock();
1748
1749       nodes = RootPos.nodes_searched();
1750
1751       // Loop across all split points and sum accumulated SplitPoint nodes plus
1752       // all the currently active positions nodes.
1753       for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
1754           for (int j = 0; j < Threads[i]->splitPointsSize; j++)
1755           {
1756               SplitPoint& sp = Threads[i]->splitPoints[j];
1757
1758               sp.mutex.lock();
1759
1760               nodes += sp.nodes;
1761               Bitboard sm = sp.slavesMask;
1762               while (sm)
1763               {
1764                   Position* pos = Threads[pop_lsb(&sm)]->activePosition;
1765                   if (pos)
1766                       nodes += pos->nodes_searched();
1767               }
1768
1769               sp.mutex.unlock();
1770           }
1771
1772       Threads.mutex.unlock();
1773   }
1774
1775   Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime;
1776   bool stillAtFirstMove =    Signals.firstRootMove
1777                          && !Signals.failedLowAtRoot
1778                          &&  elapsed > TimeMgr.available_time();
1779
1780   bool noMoreTime =   elapsed > TimeMgr.maximum_time() - 2 * TimerResolution
1781                    || stillAtFirstMove;
1782
1783   if (   (Limits.use_time_management() && noMoreTime)
1784       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1785       || (Limits.nodes && nodes >= Limits.nodes))
1786       Signals.stop = true;
1787 }