]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Last touches in history.h
[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 "move.h"
38 #include "movegen.h"
39 #include "movepick.h"
40 #include "lock.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(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, Move ttm, SearchStack* ss);
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& f) {
165
166     os.iword(0) = int(f);
167     return os;
168   }
169
170
171   // Overload operator << for moves to make it easier to print moves in
172   // coordinate notation compatible with UCI protocol.
173   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
174
175     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
176     return os << move_to_uci(m, chess960);
177   }
178
179
180   /// Adjustments
181
182   // Step 6. Razoring
183
184   // Maximum depth for razoring
185   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
186
187   // Dynamic razoring margin based on depth
188   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
189
190   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
191   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
192
193   // Step 9. Internal iterative deepening
194
195   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
196   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
197
198   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
199   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
200   const Value IIDMargin = Value(0x100);
201
202   // Step 11. Decide the new search depth
203
204   // Extensions. Configurable UCI options
205   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
206   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
207   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
208
209   // Minimum depth for use of singular extension
210   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
211
212   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
213   // remaining ones we will extend it.
214   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
215
216   // Step 12. Futility pruning
217
218   // Futility margin for quiescence search
219   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
220
221   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   Value FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
223   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
224
225   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE; }
226   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
227
228   // Step 14. Reduced search
229
230   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
231   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
232
233   template <NodeType PV>
234   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
235
236   // Common adjustments
237
238   // Search depth at iteration 1
239   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
240
241   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
242   // better than the second best move.
243   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
244
245
246   /// Namespace variables
247
248   // Book object
249   Book OpeningBook;
250
251   // Iteration counter
252   int Iteration;
253
254   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
255   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
256   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
257
258   // Search window management
259   int AspirationDelta;
260
261   // MultiPV mode
262   int MultiPV;
263
264   // Time managment variables
265   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
266   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, Pondering, StopOnPonderhit;
267   bool FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
268   TimeManager TimeMgr;
269
270   // Log file
271   bool UseLogFile;
272   std::ofstream LogFile;
273
274   // Multi-threads manager object
275   ThreadsManager ThreadsMgr;
276
277   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
278   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
279   bool SendSearchedNodes;
280   int NodesSincePoll;
281   int NodesBetweenPolls = 30000;
282
283   // History table
284   History H;
285
286   /// Local functions
287
288   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
289   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, RootMoveList& rml);
290
291   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
292   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
293
294   template <NodeType PvNode>
295   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
296
297   template <NodeType PvNode>
298   inline Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
299
300       return depth < ONE_PLY ? qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, DEPTH_ZERO, ply)
301                              : search<PvNode, false>(pos, ss, alpha, beta, depth, ply);
302   }
303
304   template <NodeType PvNode>
305   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
306
307   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
308   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
309   bool value_is_mate(Value value);
310   Value value_to_tt(Value v, int ply);
311   Value value_from_tt(Value v, int ply);
312   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
313   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
314   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
315   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
316   void update_killers(Move m, Move killers[]);
317   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
318
319   int current_search_time();
320   std::string value_to_uci(Value v);
321   int nps(const Position& pos);
322   void poll(const Position& pos);
323   void wait_for_stop_or_ponderhit();
324   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
325
326 #if !defined(_MSC_VER)
327   void* init_thread(void* threadID);
328 #else
329   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
330 #endif
331
332 }
333
334
335 ////
336 //// Functions
337 ////
338
339 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
340 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
341
342 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
343 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
344
345
346 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
347
348 void init_search() {
349
350   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
351   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
352   int mc; // moveCount
353
354   // Init reductions array
355   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
356   {
357       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
358       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
359       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
360       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
361   }
362
363   // Init futility margins array
364   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
365       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
366
367   // Init futility move count array
368   for (d = 0; d < 32; d++)
369       FutilityMoveCountArray[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
370 }
371
372
373 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
374 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
375
376 int64_t perft(Position& pos, Depth depth)
377 {
378     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
379     StateInfo st;
380     Move m;
381     int64_t sum = 0;
382
383     // Generate all legal moves
384     MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
385
386     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
387     // the moves, just to count them.
388     if (depth <= ONE_PLY)
389         return int(last - mlist);
390
391     // Loop through all legal moves
392     CheckInfo ci(pos);
393     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
394     {
395         m = cur->move;
396         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
397         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
398         pos.undo_move(m);
399     }
400     return sum;
401 }
402
403
404 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
405 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
406 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
407 /// when a quit command is received during the search.
408
409 bool think(Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
410            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
411
412   // Initialize global search variables
413   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
414   NodesSincePoll = 0;
415   SearchStartTime = get_system_time();
416   ExactMaxTime = maxTime;
417   MaxDepth = maxDepth;
418   MaxNodes = maxNodes;
419   InfiniteSearch = infinite;
420   Pondering = ponder;
421   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
422
423   // Look for a book move, only during games, not tests
424   if (UseTimeManagement && Options["OwnBook"].value<bool>())
425   {
426       if (Options["Book File"].value<std::string>() != OpeningBook.name())
427           OpeningBook.open(Options["Book File"].value<std::string>());
428
429       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
430       if (bookMove != MOVE_NONE)
431       {
432           if (Pondering)
433               wait_for_stop_or_ponderhit();
434
435           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
436           return !QuitRequest;
437       }
438   }
439
440   // Read UCI option values
441   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
442   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
443   {
444       Options["Clear Hash"].set_value("false");
445       TT.clear();
446   }
447
448   CheckExtension[1]         = Options["Check Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
449   CheckExtension[0]         = Options["Check Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
450   SingleEvasionExtension[1] = Options["Single Evasion Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
451   SingleEvasionExtension[0] = Options["Single Evasion Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
452   PawnPushTo7thExtension[1] = Options["Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
453   PawnPushTo7thExtension[0] = Options["Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
454   PassedPawnExtension[1]    = Options["Passed Pawn Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
455   PassedPawnExtension[0]    = Options["Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
456   PawnEndgameExtension[1]   = Options["Pawn Endgame Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
457   PawnEndgameExtension[0]   = Options["Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
458   MateThreatExtension[1]    = Options["Mate Threat Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
459   MateThreatExtension[0]    = Options["Mate Threat Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
460   MultiPV                   = Options["MultiPV"].value<int>();
461   UseLogFile                = Options["Use Search Log"].value<bool>();
462
463   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
464
465   // Set the number of active threads
466   ThreadsMgr.read_uci_options();
467   init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
468
469   // Wake up needed threads
470   for (int i = 1; i < ThreadsMgr.active_threads(); i++)
471       ThreadsMgr.wake_sleeping_thread(i);
472
473   // Set thinking time
474   int myTime = time[pos.side_to_move()];
475   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
476   if (UseTimeManagement)
477       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
478
479   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
480   // heavy time pressure.
481   if (MaxNodes)
482       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
483   else if (myTime && myTime < 1000)
484       NodesBetweenPolls = 1000;
485   else if (myTime && myTime < 5000)
486       NodesBetweenPolls = 5000;
487   else
488       NodesBetweenPolls = 30000;
489
490   // Write search information to log file
491   if (UseLogFile)
492   {
493       std::string name = Options["Search Log Filename"].value<std::string>();
494       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
495
496       LogFile << "Searching: "  << pos.to_fen()
497               << "\ninfinite: " << infinite
498               << " ponder: "    << ponder
499               << " time: "      << myTime
500               << " increment: " << myIncrement
501               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
502   }
503
504   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
505   Move ponderMove = MOVE_NONE;
506   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
507
508   // Print final search statistics
509   cout << "info nodes " << pos.nodes_searched()
510        << " nps " << nps(pos)
511        << " time " << current_search_time() << endl;
512
513   if (UseLogFile)
514   {
515       LogFile << "\nNodes: " << pos.nodes_searched()
516               << "\nNodes/second: " << nps(pos)
517               << "\nBest move: " << move_to_san(pos, bestMove);
518
519       StateInfo st;
520       pos.do_move(bestMove, st);
521       LogFile << "\nPonder move: "
522               << move_to_san(pos, ponderMove) // Works also with MOVE_NONE
523               << endl;
524
525       // Return from think() with unchanged position
526       pos.undo_move(bestMove);
527
528       LogFile.close();
529   }
530
531   // This makes all the threads to go to sleep
532   ThreadsMgr.set_active_threads(1);
533
534   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
535   // best move before we are told to do so.
536   if (!StopRequest && (Pondering || InfiniteSearch))
537       wait_for_stop_or_ponderhit();
538
539   // Could be both MOVE_NONE when searching on a stalemate position
540   cout << "bestmove " << bestMove << " ponder " << ponderMove << endl;
541
542   return !QuitRequest;
543 }
544
545
546 namespace {
547
548   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
549   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
550   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
551   // reached.
552
553   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
554
555     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
556     Depth depth;
557     Move EasyMove = MOVE_NONE;
558     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
559
560     // Moves to search are verified, scored and sorted
561     RootMoveList rml(pos, searchMoves);
562
563     // Handle special case of searching on a mate/stale position
564     if (rml.size() == 0)
565     {
566         Value s = (pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW);
567
568         cout << "info depth " << 1
569              << " score " << value_to_uci(s) << endl;
570
571         return MOVE_NONE;
572     }
573
574     // Initialize
575     TT.new_search();
576     H.clear();
577     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
578     ValueByIteration[1] = rml[0].pv_score;
579     Iteration = 1;
580
581     // Send initial RootMoveList scoring (iteration 1)
582     cout << set960(pos.is_chess960()) // Is enough to set once at the beginning
583          << "info depth " << Iteration
584          << "\n" << rml[0].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta) << endl;
585
586     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
587     if (   rml.size() == 1
588         || rml[0].pv_score > rml[1].pv_score + EasyMoveMargin)
589         EasyMove = rml[0].pv[0];
590
591     // Iterative deepening loop
592     while (Iteration < PLY_MAX)
593     {
594         // Initialize iteration
595         Iteration++;
596         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
597
598         cout << "info depth " << Iteration << endl;
599
600         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
601         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
602         {
603             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
604             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
605
606             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
607             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
608
609             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
610             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
611         }
612
613         depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
614
615         // Search to the current depth, rml is updated and sorted
616         value = root_search(pos, ss, alpha, beta, depth, rml);
617
618         if (StopRequest)
619             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
620
621         //Save info about search result
622         ValueByIteration[Iteration] = value;
623
624         // Drop the easy move if differs from the new best move
625         if (rml[0].pv[0] != EasyMove)
626             EasyMove = MOVE_NONE;
627
628         if (UseTimeManagement)
629         {
630             // Time to stop?
631             bool stopSearch = false;
632
633             // Stop search early if there is only a single legal move,
634             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
635             if (Iteration >= 6 && rml.size() == 1)
636                 stopSearch = true;
637
638             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
639             if (  Iteration >= 6
640                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
641                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
642                 stopSearch = true;
643
644             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
645             if (   Iteration >= 8
646                 && EasyMove == rml[0].pv[0]
647                 && (  (   rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
648                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
649                     ||(   rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
650                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
651                 stopSearch = true;
652
653             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
654             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
655                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
656                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
657
658             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
659             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
660             // move at the next iteration anyway.
661             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
662                 stopSearch = true;
663
664             if (stopSearch)
665             {
666                 if (Pondering)
667                     StopOnPonderhit = true;
668                 else
669                     break;
670             }
671         }
672
673         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
674             break;
675     }
676
677     *ponderMove = rml[0].pv[1];
678     return rml[0].pv[0];
679   }
680
681
682   // root_search() is the function which searches the root node. It is
683   // similar to search_pv except that it prints some information to the
684   // standard output and handles the fail low/high loops.
685
686   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha,
687                     Value beta, Depth depth, RootMoveList& rml) {
688     StateInfo st;
689     Move movesSearched[MOVES_MAX];
690     CheckInfo ci(pos);
691     int64_t nodes;
692     Move move;
693     Depth ext, newDepth;
694     Value value, oldAlpha;
695     RootMoveList::iterator rm;
696     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous, isPvMove;
697     int moveCount, researchCountFH, researchCountFL;
698
699     researchCountFH = researchCountFL = 0;
700     oldAlpha = alpha;
701     isCheck = pos.is_check();
702
703     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
704     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
705     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
706
707     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
708     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
709     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
710
711     // Step 5. Evaluate the position statically
712     // At root we do this only to get reference value for child nodes
713     ss->evalMargin = VALUE_NONE;
714     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ss->evalMargin);
715
716     // Step 6. Razoring (omitted at root)
717     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
718     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
719     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
720
721     // Step extra. Fail low loop
722     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
723     // with bigger window until we are not failing low anymore.
724     while (1)
725     {
726         // Sort the moves before to (re)search
727         rml.set_non_pv_scores(pos, rml[0].pv[0], ss);
728         rml.sort();
729         moveCount = 0;
730
731         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
732         for (rm = rml.begin(); rm != rml.end() && !StopRequest; ++rm)
733         {
734             // This is used by time management
735             FirstRootMove = (rm == rml.begin());
736
737             // Save the current node count before the move is searched
738             nodes = pos.nodes_searched();
739
740             // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
741             // correct accumulated node counts searched by each thread.
742             if (SendSearchedNodes)
743             {
744                 SendSearchedNodes = false;
745                 cout << "info nodes " << nodes
746                      << " nps " << nps(pos)
747                      << " time " << current_search_time() << endl;
748             }
749
750             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
751             // the standard output.
752             move = ss->currentMove = rm->pv[0];
753             movesSearched[moveCount++] = move;
754             isPvMove = (moveCount <= MultiPV);
755
756             if (current_search_time() >= 1000)
757                 cout << "info currmove " << move
758                      << " currmovenumber " << moveCount << endl;
759
760             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
761             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
762
763             // Step 11. Decide the new search depth
764             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
765             newDepth = depth + ext;
766
767             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
768
769             // Step extra. Fail high loop
770             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
771             // high anymore.
772             value = -VALUE_INFINITE;
773
774             while (1)
775             {
776                 // Step 13. Make the move
777                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
778
779                 // Step extra. pv search
780                 // We do pv search for PV moves and when failing high
781                 if (isPvMove || value > alpha)
782                 {
783                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
784                     if (MultiPV > 1)
785                         alpha = -VALUE_INFINITE;
786
787                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
788                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
789                 }
790                 else
791                 {
792                     // Step 14. Reduced search
793                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
794                     bool doFullDepthSearch = true;
795
796                     if (    depth >= 3 * ONE_PLY
797                         && !dangerous
798                         && !captureOrPromotion
799                         && !move_is_castle(move))
800                     {
801                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, moveCount - MultiPV + 1);
802                         if (ss->reduction)
803                         {
804                             assert(newDepth-ss->reduction >= ONE_PLY);
805
806                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
807                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
808                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
809                         }
810                         ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
811                     }
812
813                     // Step 15. Full depth search
814                     if (doFullDepthSearch)
815                     {
816                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
817                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
818
819                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
820                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
821                         if (value > alpha)
822                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
823                     }
824                 }
825
826                 // Step 16. Undo move
827                 pos.undo_move(move);
828
829                 // Can we exit fail high loop ?
830                 if (StopRequest || value < beta)
831                     break;
832
833                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
834                 // the score before research in case we run out of time while researching.
835                 ss->bestMove = move;
836                 rm->pv_score = value;
837                 rm->extract_pv_from_tt(pos);
838
839                 // Update killers and history only for non capture moves that fails high
840                 if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
841                 {
842                     update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
843                     update_killers(move, ss->killers);
844                 }
845
846                 // Inform GUI that PV has changed
847                 cout << rm->pv_info_to_uci(pos, alpha, beta) << endl;
848
849                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
850                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
851                 researchCountFH++;
852
853             } // End of fail high loop
854
855             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
856             // was aborted because the user interrupted the search or because we
857             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
858             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
859             // move and/or PV.
860             if (StopRequest)
861                 break;
862
863             // Remember searched nodes counts for this move
864             rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
865
866             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
867             assert(value < beta);
868
869             // Step 17. Check for new best move
870             if (!isPvMove && value <= alpha)
871                 rm->pv_score = -VALUE_INFINITE;
872             else
873             {
874                 // PV move or new best move!
875
876                 // Update PV
877                 ss->bestMove = move;
878                 rm->pv_score = value;
879                 rm->extract_pv_from_tt(pos);
880
881                 // We record how often the best move has been changed in each
882                 // iteration. This information is used for time managment: When
883                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
884                 if (!isPvMove && MultiPV == 1)
885                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
886
887                 // Inform GUI that PV has changed, in case of multi-pv UCI protocol
888                 // requires we send all the PV lines properly sorted.
889                 rml.sort_multipv(moveCount);
890
891                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, (int)rml.size()); j++)
892                     cout << rml[j].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta, j) << endl;
893
894                 // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window
895                 if (MultiPV == 1)
896                 {
897                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
898                     if (value > alpha)
899                         alpha = value;
900                 }
901                 else // Set alpha equal to minimum score among the PV lines
902                     alpha = rml[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score; // FIXME why moveCount?
903
904             } // PV move or new best move
905
906             assert(alpha >= oldAlpha);
907
908             AspirationFailLow = (alpha == oldAlpha);
909
910             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
911                 StopOnPonderhit = false;
912
913         } // Root moves loop
914
915         // Can we exit fail low loop ?
916         if (StopRequest || !AspirationFailLow)
917             break;
918
919         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
920         oldAlpha = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
921         researchCountFL++;
922
923     } // Fail low loop
924
925     // Sort the moves before to return
926     rml.sort();
927
928     // Write PV lines to transposition table, in case the relevant entries
929     // have been overwritten during the search.
930     for (int i = 0; i < Min(MultiPV, (int)rml.size()); i++)
931         rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
932
933     return alpha;
934   }
935
936
937   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
938   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
939   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
940   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
941   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
942   // here: This is taken care of after we return from the split point.
943
944   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
945   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
946
947     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
948     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
949     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
950     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
951     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
952
953     Move movesSearched[MOVES_MAX];
954     StateInfo st;
955     const TTEntry *tte;
956     Key posKey;
957     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
958     Depth ext, newDepth;
959     ValueType vt;
960     Value bestValue, value, oldAlpha;
961     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
962     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
963     bool mateThreat = false;
964     int moveCount = 0;
965     int threadID = pos.thread();
966     SplitPoint* sp = NULL;
967     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
968     oldAlpha = alpha;
969     isCheck = pos.is_check();
970
971     if (SpNode)
972     {
973         sp = ss->sp;
974         tte = NULL;
975         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
976         threatMove = sp->threatMove;
977         mateThreat = sp->mateThreat;
978         goto split_point_start;
979     }
980     else {} // Hack to fix icc's "statement is unreachable" warning
981
982     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
983     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
984     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
985
986     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
987     {
988         NodesSincePoll = 0;
989         poll(pos);
990     }
991
992     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
993     if (   StopRequest
994         || ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
995         || pos.is_draw()
996         || ply >= PLY_MAX - 1)
997         return VALUE_DRAW;
998
999     // Step 3. Mate distance pruning
1000     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1001     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1002     if (alpha >= beta)
1003         return alpha;
1004
1005     // Step 4. Transposition table lookup
1006
1007     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1008     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1009     excludedMove = ss->excludedMove;
1010     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1011
1012     tte = TT.retrieve(posKey);
1013     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1014
1015     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1016     // This is to avoid problems in the following areas:
1017     //
1018     // * Repetition draw detection
1019     // * Fifty move rule detection
1020     // * Searching for a mate
1021     // * Printing of full PV line
1022     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1023     {
1024         TT.refresh(tte);
1025         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1026         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1027     }
1028
1029     // Step 5. Evaluate the position statically and
1030     // update gain statistics of parent move.
1031     if (isCheck)
1032         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
1033     else if (tte)
1034     {
1035         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1036
1037         ss->eval = tte->static_value();
1038         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
1039         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1040     }
1041     else
1042     {
1043         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1044         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
1045     }
1046
1047     // Save gain for the parent non-capture move
1048     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1049
1050     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1051     if (   !PvNode
1052         &&  depth < RazorDepth
1053         && !isCheck
1054         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1055         &&  ttMove == MOVE_NONE
1056         && !value_is_mate(beta)
1057         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1058     {
1059         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1060         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1061         if (v < rbeta)
1062             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1063             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1064             return v;
1065     }
1066
1067     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1068     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1069     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1070     if (   !PvNode
1071         && !ss->skipNullMove
1072         &&  depth < RazorDepth
1073         && !isCheck
1074         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1075         && !value_is_mate(beta)
1076         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1077         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1078
1079     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1080     if (   !PvNode
1081         && !ss->skipNullMove
1082         &&  depth > ONE_PLY
1083         && !isCheck
1084         &&  refinedValue >= beta
1085         && !value_is_mate(beta)
1086         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1087     {
1088         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1089
1090         // Null move dynamic reduction based on depth
1091         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1092
1093         // Null move dynamic reduction based on value
1094         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1095             R++;
1096
1097         pos.do_null_move(st);
1098         (ss+1)->skipNullMove = true;
1099         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1100         (ss+1)->skipNullMove = false;
1101         pos.undo_null_move();
1102
1103         if (nullValue >= beta)
1104         {
1105             // Do not return unproven mate scores
1106             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1107                 nullValue = beta;
1108
1109             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1110                 return nullValue;
1111
1112             // Do verification search at high depths
1113             ss->skipNullMove = true;
1114             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1115             ss->skipNullMove = false;
1116
1117             if (v >= beta)
1118                 return nullValue;
1119         }
1120         else
1121         {
1122             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1123             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1124             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1125             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1126             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1127             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1128             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1129                 mateThreat = true;
1130
1131             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1132             if (   depth < ThreatDepth
1133                 && (ss-1)->reduction
1134                 && threatMove != MOVE_NONE
1135                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1136                 return beta - 1;
1137         }
1138     }
1139
1140     // Step 9. Internal iterative deepening
1141     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1142         &&  ttMove == MOVE_NONE
1143         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1144     {
1145         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1146
1147         ss->skipNullMove = true;
1148         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1149         ss->skipNullMove = false;
1150
1151         ttMove = ss->bestMove;
1152         tte = TT.retrieve(posKey);
1153     }
1154
1155     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1156     if (PvNode)
1157         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1158
1159 split_point_start: // At split points actual search starts from here
1160
1161     // Initialize a MovePicker object for the current position
1162     // FIXME currently MovePicker() c'tor is needless called also in SplitPoint
1163     MovePicker mpBase(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1164     MovePicker& mp = SpNode ? *sp->mp : mpBase;
1165     CheckInfo ci(pos);
1166     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1167     singleEvasion = !SpNode && isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1168     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
1169     singularExtensionNode =  !SpNode
1170                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1171                            && tte
1172                            && tte->move()
1173                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1174                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
1175                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1176     if (SpNode)
1177     {
1178         lock_grab(&(sp->lock));
1179         bestValue = sp->bestValue;
1180     }
1181
1182     // Step 10. Loop through moves
1183     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1184     while (   bestValue < beta
1185            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1186            && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1187     {
1188       assert(move_is_ok(move));
1189
1190       if (SpNode)
1191       {
1192           moveCount = ++sp->moveCount;
1193           lock_release(&(sp->lock));
1194       }
1195       else if (move == excludedMove)
1196           continue;
1197       else
1198           movesSearched[moveCount++] = move;
1199
1200       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1201       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1202
1203       // Step 11. Decide the new search depth
1204       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1205
1206       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1207       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1208       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1209       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1210       if (   singularExtensionNode
1211           && move == tte->move()
1212           && ext < ONE_PLY)
1213       {
1214           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1215
1216           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1217           {
1218               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1219               ss->excludedMove = move;
1220               ss->skipNullMove = true;
1221               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1222               ss->skipNullMove = false;
1223               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1224               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1225               if (v < b)
1226                   ext = ONE_PLY;
1227           }
1228       }
1229
1230       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1231       ss->currentMove = move;
1232       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1233
1234       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1235       if (   !PvNode
1236           && !captureOrPromotion
1237           && !isCheck
1238           && !dangerous
1239           &&  move != ttMove
1240           && !move_is_castle(move))
1241       {
1242           // Move count based pruning
1243           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1244               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1245               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)) // FIXME bestValue is racy
1246           {
1247               if (SpNode)
1248                   lock_grab(&(sp->lock));
1249
1250               continue;
1251           }
1252
1253           // Value based pruning
1254           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1255           // but fixing this made program slightly weaker.
1256           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1257           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1258                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1259
1260           if (futilityValueScaled < beta)
1261           {
1262               if (SpNode)
1263               {
1264                   lock_grab(&(sp->lock));
1265                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1266                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1267               }
1268               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1269                   bestValue = futilityValueScaled;
1270
1271               continue;
1272           }
1273
1274           // Prune moves with negative SEE at low depths
1275           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1276               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1277               && pos.see_sign(move) < 0)
1278           {
1279               if (SpNode)
1280                   lock_grab(&(sp->lock));
1281
1282               continue;
1283           }
1284       }
1285
1286       // Step 13. Make the move
1287       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1288
1289       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1290       // The first move in list is the expected PV
1291       if (PvNode && moveCount == 1)
1292           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1293       else
1294       {
1295           // Step 14. Reduced depth search
1296           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1297           bool doFullDepthSearch = true;
1298
1299           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1300               && !captureOrPromotion
1301               && !dangerous
1302               && !move_is_castle(move)
1303               &&  ss->killers[0] != move
1304               &&  ss->killers[1] != move)
1305           {
1306               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1307
1308               if (ss->reduction)
1309               {
1310                   alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1311                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1312                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1313
1314                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1315               }
1316               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1317           }
1318
1319           // Step 15. Full depth search
1320           if (doFullDepthSearch)
1321           {
1322               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1323               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1324
1325               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1326               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1327               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1328               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1329                   value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1330           }
1331       }
1332
1333       // Step 16. Undo move
1334       pos.undo_move(move);
1335
1336       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1337
1338       // Step 17. Check for new best move
1339       if (SpNode)
1340       {
1341           lock_grab(&(sp->lock));
1342           bestValue = sp->bestValue;
1343           alpha = sp->alpha;
1344       }
1345
1346       if (value > bestValue && !(SpNode && ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)))
1347       {
1348           bestValue = value;
1349
1350           if (SpNode)
1351               sp->bestValue = value;
1352
1353           if (value > alpha)
1354           {
1355               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1356               {
1357                   alpha = value;
1358
1359                   if (SpNode)
1360                       sp->alpha = value;
1361               }
1362               else if (SpNode)
1363                   sp->betaCutoff = true;
1364
1365               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1366                   ss->mateKiller = move;
1367
1368               ss->bestMove = move;
1369
1370               if (SpNode)
1371                   sp->parentSstack->bestMove = move;
1372           }
1373       }
1374
1375       // Step 18. Check for split
1376       if (   !SpNode
1377           && depth >= ThreadsMgr.min_split_depth()
1378           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1379           && bestValue < beta
1380           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1381           && !StopRequest
1382           && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
1383           && Iteration <= 99)
1384           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1385                                       threatMove, mateThreat, moveCount, &mp, PvNode);
1386     }
1387
1388     // Step 19. Check for mate and stalemate
1389     // All legal moves have been searched and if there are
1390     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1391     // If one move was excluded return fail low score.
1392     if (!SpNode && !moveCount)
1393         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1394
1395     // Step 20. Update tables
1396     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1397     // history counters, and killer moves.
1398     if (!SpNode && !StopRequest && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1399     {
1400         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1401         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1402              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1403
1404         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1405
1406         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1407         if (    bestValue >= beta
1408             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1409         {
1410             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1411             update_killers(move, ss->killers);
1412         }
1413     }
1414
1415     if (SpNode)
1416     {
1417         // Here we have the lock still grabbed
1418         sp->slaves[threadID] = 0;
1419         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1420         lock_release(&(sp->lock));
1421     }
1422
1423     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1424
1425     return bestValue;
1426   }
1427
1428   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1429   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1430   // less than ONE_PLY).
1431
1432   template <NodeType PvNode>
1433   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1434
1435     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1436     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1437     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1438     assert(depth <= 0);
1439     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1440     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1441
1442     StateInfo st;
1443     Move ttMove, move;
1444     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1445     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1446     const TTEntry* tte;
1447     Depth ttDepth;
1448     Value oldAlpha = alpha;
1449
1450     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1451
1452     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1453     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1454         return VALUE_DRAW;
1455
1456     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1457     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1458     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1459     isCheck = pos.is_check();
1460     ttDepth = (isCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1461
1462     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1463     // pruning, but only for move ordering.
1464     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1465     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1466
1467     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ply))
1468     {
1469         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1470         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1471     }
1472
1473     // Evaluate the position statically
1474     if (isCheck)
1475     {
1476         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1477         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1478         enoughMaterial = false;
1479     }
1480     else
1481     {
1482         if (tte)
1483         {
1484             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1485
1486             evalMargin = tte->static_value_margin();
1487             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1488         }
1489         else
1490             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1491
1492         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1493
1494         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1495         if (bestValue >= beta)
1496         {
1497             if (!tte)
1498                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1499
1500             return bestValue;
1501         }
1502
1503         if (PvNode && bestValue > alpha)
1504             alpha = bestValue;
1505
1506         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1507         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1508         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1509     }
1510
1511     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1512     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1513     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1514     // be generated.
1515     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H);
1516     CheckInfo ci(pos);
1517
1518     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1519     while (   alpha < beta
1520            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1521     {
1522       assert(move_is_ok(move));
1523
1524       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1525
1526       // Futility pruning
1527       if (   !PvNode
1528           && !isCheck
1529           && !moveIsCheck
1530           &&  move != ttMove
1531           &&  enoughMaterial
1532           && !move_is_promotion(move)
1533           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1534       {
1535           futilityValue =  futilityBase
1536                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1537                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1538
1539           if (futilityValue < alpha)
1540           {
1541               if (futilityValue > bestValue)
1542                   bestValue = futilityValue;
1543               continue;
1544           }
1545       }
1546
1547       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1548       evasionPrunable =   isCheck
1549                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1550                        && !pos.move_is_capture(move)
1551                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1552
1553       // Don't search moves with negative SEE values
1554       if (   !PvNode
1555           && (!isCheck || evasionPrunable)
1556           &&  move != ttMove
1557           && !move_is_promotion(move)
1558           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1559           continue;
1560
1561       // Don't search useless checks
1562       if (   !PvNode
1563           && !isCheck
1564           &&  moveIsCheck
1565           &&  move != ttMove
1566           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1567           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1568           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1569       {
1570           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1571               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1572
1573           continue;
1574       }
1575
1576       // Update current move
1577       ss->currentMove = move;
1578
1579       // Make and search the move
1580       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1581       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1582       pos.undo_move(move);
1583
1584       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1585
1586       // New best move?
1587       if (value > bestValue)
1588       {
1589           bestValue = value;
1590           if (value > alpha)
1591           {
1592               alpha = value;
1593               ss->bestMove = move;
1594           }
1595        }
1596     }
1597
1598     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1599     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1600     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1601         return value_mated_in(ply);
1602
1603     // Update transposition table
1604     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1605     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1606
1607     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1608
1609     return bestValue;
1610   }
1611
1612
1613   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1614   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1615   // will be pruned.
1616
1617   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1618   {
1619     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1620     Square from, to, ksq, victimSq;
1621     Piece pc;
1622     Color them;
1623     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1624
1625     from = move_from(move);
1626     to = move_to(move);
1627     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1628     ksq = pos.king_square(them);
1629     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1630     pc = pos.piece_on(from);
1631
1632     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1633     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1634     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1635
1636     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1637     b = kingAtt & ~pos.pieces_of_color(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1638
1639     if (!(b && (b & (b - 1))))
1640         return true;
1641
1642     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1643     if (   type_of_piece(pc) == QUEEN
1644         && bit_is_set(kingAtt, to))
1645         return true;
1646
1647     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1648     b = pos.pieces_of_color(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1649
1650     while (b)
1651     {
1652         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1653         futilityValue = futilityBase + pos.endgame_value_of_piece_on(victimSq);
1654
1655         // Note that here we generate illegal "double move"!
1656         if (   futilityValue >= beta
1657             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1658             return true;
1659
1660         if (futilityValue > bv)
1661             bv = futilityValue;
1662     }
1663
1664     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1665     *bestValue = bv;
1666     return false;
1667   }
1668
1669
1670   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1671   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1672   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1673   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1674   // second move is assumed to be a move from the current position.
1675
1676   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1677
1678     Square f1, t1, f2, t2;
1679     Piece p;
1680
1681     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1682     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1683
1684     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1685     f2 = move_from(m2);
1686     t1 = move_to(m1);
1687     if (f2 == t1)
1688         return true;
1689
1690     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1691     t2 = move_to(m2);
1692     f1 = move_from(m1);
1693     if (t2 == f1)
1694         return true;
1695
1696     // Case 3: Moving through the vacated square
1697     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1698         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1699       return true;
1700
1701     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1702     p = pos.piece_on(t1);
1703     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1704         return true;
1705
1706     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1707     if (    piece_is_slider(p)
1708         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1709         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1710     {
1711         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1712         // move is the opposite of the checking piece.
1713         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1714         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1715
1716         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1717             return true;
1718     }
1719     return false;
1720   }
1721
1722
1723   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1724   // compensated for the ply.
1725
1726   bool value_is_mate(Value value) {
1727
1728     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1729
1730     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1731           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1732   }
1733
1734
1735   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1736   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1737   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1738
1739   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1740
1741     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1742       return v + ply;
1743
1744     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1745       return v - ply;
1746
1747     return v;
1748   }
1749
1750
1751   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1752   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1753
1754   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1755
1756     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1757       return v - ply;
1758
1759     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1760       return v + ply;
1761
1762     return v;
1763   }
1764
1765
1766   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1767   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1768   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1769   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1770   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1771   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1772   template <NodeType PvNode>
1773   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1774                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1775
1776     assert(m != MOVE_NONE);
1777
1778     Depth result = DEPTH_ZERO;
1779     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1780
1781     if (*dangerous)
1782     {
1783         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1784             result += CheckExtension[PvNode];
1785
1786         if (singleEvasion)
1787             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1788
1789         if (mateThreat)
1790             result += MateThreatExtension[PvNode];
1791     }
1792
1793     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1794     {
1795         Color c = pos.side_to_move();
1796         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1797         {
1798             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1799             *dangerous = true;
1800         }
1801         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1802         {
1803             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1804             *dangerous = true;
1805         }
1806     }
1807
1808     if (   captureOrPromotion
1809         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1810         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1811             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1812         && !move_is_promotion(m)
1813         && !move_is_ep(m))
1814     {
1815         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1816         *dangerous = true;
1817     }
1818
1819     if (   PvNode
1820         && captureOrPromotion
1821         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1822         && pos.see_sign(m) >= 0)
1823     {
1824         result += ONE_PLY / 2;
1825         *dangerous = true;
1826     }
1827
1828     return Min(result, ONE_PLY);
1829   }
1830
1831
1832   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1833   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1834
1835   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1836
1837     assert(move_is_ok(m));
1838     assert(threat && move_is_ok(threat));
1839     assert(!pos.move_is_check(m));
1840     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1841     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1842
1843     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1844
1845     mfrom = move_from(m);
1846     mto = move_to(m);
1847     tfrom = move_from(threat);
1848     tto = move_to(threat);
1849
1850     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1851     if (mfrom == tto)
1852         return true;
1853
1854     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1855     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1856     if (   pos.move_is_capture(threat)
1857         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1858             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1859         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1860         return true;
1861
1862     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1863     // prune safe moves which block its ray.
1864     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1865         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1866         && pos.see_sign(m) >= 0)
1867         return true;
1868
1869     return false;
1870   }
1871
1872
1873   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1874   // can be used at a given point in search.
1875
1876   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1877
1878     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1879
1880     return   (   tte->depth() >= depth
1881               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1882               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1883
1884           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1885               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1886   }
1887
1888
1889   // refine_eval() returns the transposition table score if
1890   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1891
1892   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1893
1894       assert(tte);
1895
1896       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1897
1898       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1899           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1900           return v;
1901
1902       return defaultEval;
1903   }
1904
1905
1906   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1907   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1908
1909   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1910                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1911     Move m;
1912     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1913
1914     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1915
1916     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1917     {
1918         m = movesSearched[i];
1919
1920         assert(m != move);
1921
1922         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
1923             H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1924     }
1925   }
1926
1927
1928   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
1929   // among the killer moves of that ply.
1930
1931   void update_killers(Move m, Move killers[]) {
1932
1933     if (m == killers[0])
1934         return;
1935
1936     killers[1] = killers[0];
1937     killers[0] = m;
1938   }
1939
1940
1941   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1942   // the static position evaluation before and after the move.
1943
1944   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1945
1946     if (   m != MOVE_NULL
1947         && before != VALUE_NONE
1948         && after != VALUE_NONE
1949         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1950         && !move_is_special(m))
1951         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1952   }
1953
1954
1955   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
1956   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
1957
1958   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
1959
1960     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
1961     {
1962         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1963         ss->skipNullMove = false;
1964         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1965         ss->sp = NULL;
1966
1967         if (i < 3)
1968             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
1969     }
1970   }
1971
1972
1973   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1974   // protocol specifications:
1975   //
1976   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1977   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1978   //            use negative values for y.
1979
1980   std::string value_to_uci(Value v) {
1981
1982     std::stringstream s;
1983
1984     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1985       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1986     else
1987       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
1988
1989     return s.str();
1990   }
1991
1992
1993   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1994   // since the beginning of the current search.
1995
1996   int current_search_time() {
1997
1998     return get_system_time() - SearchStartTime;
1999   }
2000
2001
2002   // nps() computes the current nodes/second count
2003
2004   int nps(const Position& pos) {
2005
2006     int t = current_search_time();
2007     return (t > 0 ? int((pos.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2008   }
2009
2010
2011   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2012   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2013   // search.
2014
2015   void poll(const Position& pos) {
2016
2017     static int lastInfoTime;
2018     int t = current_search_time();
2019
2020     //  Poll for input
2021     if (input_available())
2022     {
2023         // We are line oriented, don't read single chars
2024         std::string command;
2025
2026         if (!std::getline(std::cin, command))
2027             command = "quit";
2028
2029         if (command == "quit")
2030         {
2031             // Quit the program as soon as possible
2032             Pondering = false;
2033             QuitRequest = StopRequest = true;
2034             return;
2035         }
2036         else if (command == "stop")
2037         {
2038             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
2039             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
2040             Pondering = false;
2041             StopRequest = true;
2042         }
2043         else if (command == "ponderhit")
2044         {
2045             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
2046             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
2047             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
2048             Pondering = false;
2049
2050             if (StopOnPonderhit)
2051                 StopRequest = true;
2052         }
2053     }
2054
2055     // Print search information
2056     if (t < 1000)
2057         lastInfoTime = 0;
2058
2059     else if (lastInfoTime > t)
2060         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2061         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2062         lastInfoTime = 0;
2063
2064     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2065     {
2066         lastInfoTime = t;
2067
2068         if (dbg_show_mean)
2069             dbg_print_mean();
2070
2071         if (dbg_show_hit_rate)
2072             dbg_print_hit_rate();
2073
2074         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
2075         SendSearchedNodes = true;
2076     }
2077
2078     // Should we stop the search?
2079     if (Pondering)
2080         return;
2081
2082     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2083                            && !AspirationFailLow
2084                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2085
2086     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2087                      || stillAtFirstMove;
2088
2089     if (   (UseTimeManagement && noMoreTime)
2090         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2091         || (MaxNodes && pos.nodes_searched() >= MaxNodes)) // FIXME
2092         StopRequest = true;
2093   }
2094
2095
2096   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2097   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2098   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2099   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2100   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2101   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
2102
2103   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2104
2105     std::string command;
2106
2107     while (true)
2108     {
2109         // Wait for a command from stdin
2110         if (!std::getline(std::cin, command))
2111             command = "quit";
2112
2113         if (command == "quit")
2114         {
2115             QuitRequest = true;
2116             break;
2117         }
2118         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2119             break;
2120     }
2121   }
2122
2123
2124   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2125   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2126   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2127   // threads and one for Windows threads.
2128
2129 #if !defined(_MSC_VER)
2130
2131   void* init_thread(void* threadID) {
2132
2133     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2134     return NULL;
2135   }
2136
2137 #else
2138
2139   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2140
2141     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2142     return 0;
2143   }
2144
2145 #endif
2146
2147
2148   /// The ThreadsManager class
2149
2150
2151   // read_uci_options() updates number of active threads and other internal
2152   // parameters according to the UCI options values. It is called before
2153   // to start a new search.
2154
2155   void ThreadsManager::read_uci_options() {
2156
2157     maxThreadsPerSplitPoint = Options["Maximum Number of Threads per Split Point"].value<int>();
2158     minimumSplitDepth       = Options["Minimum Split Depth"].value<int>() * ONE_PLY;
2159     useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"].value<bool>();
2160     activeThreads           = Options["Threads"].value<int>();
2161   }
2162
2163
2164   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2165   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2166   // object for which the current thread is the master.
2167
2168   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2169
2170     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2171
2172     int i;
2173     bool allFinished = false;
2174
2175     while (true)
2176     {
2177         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2178         // master should exit as last one.
2179         if (allThreadsShouldExit)
2180         {
2181             assert(!sp);
2182             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2183             return;
2184         }
2185
2186         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2187         // instead of wasting CPU time polling for work.
2188         while (   threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING
2189                || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE))
2190         {
2191             assert(!sp || useSleepingThreads);
2192             assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2193
2194             if (threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING)
2195                 threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2196
2197             // Grab the lock to avoid races with wake_sleeping_thread()
2198             lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2199
2200             // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2201             for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2202             allFinished = (i == activeThreads);
2203
2204             if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2205             {
2206                 lock_release(&sleepLock[threadID]);
2207                 break;
2208             }
2209
2210             // Do sleep here after retesting sleep conditions
2211             if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE)
2212                 cond_wait(&sleepCond[threadID], &sleepLock[threadID]);
2213
2214             lock_release(&sleepLock[threadID]);
2215         }
2216
2217         // If this thread has been assigned work, launch a search
2218         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2219         {
2220             assert(!allThreadsShouldExit);
2221
2222             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2223
2224             // Here we call search() with SplitPoint template parameter set to true
2225             SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2226             Position pos(*tsp->pos, threadID);
2227             SearchStack* ss = tsp->sstack[threadID] + 1;
2228             ss->sp = tsp;
2229
2230             if (tsp->pvNode)
2231                 search<PV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2232             else
2233                 search<NonPV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2234
2235             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2236
2237             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2238
2239             // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2240             // case we are the last slave of the split point.
2241             if (useSleepingThreads && threadID != tsp->master && threads[tsp->master].state == THREAD_AVAILABLE)
2242                 wake_sleeping_thread(tsp->master);
2243         }
2244
2245         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2246         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2247         for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2248         allFinished = (i == activeThreads);
2249
2250         if (allFinished)
2251         {
2252             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2253             // be sure sp->lock has been released before to return.
2254             lock_grab(&(sp->lock));
2255             lock_release(&(sp->lock));
2256
2257             // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2258             // because here is all finished is not possible master is booked.
2259             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2260
2261             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2262             return;
2263         }
2264     }
2265   }
2266
2267
2268   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2269   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2270   // objects.
2271
2272   void ThreadsManager::init_threads() {
2273
2274     int i, arg[MAX_THREADS];
2275     bool ok;
2276
2277     // Initialize global locks
2278     lock_init(&mpLock);
2279
2280     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2281     {
2282         lock_init(&sleepLock[i]);
2283         cond_init(&sleepCond[i]);
2284     }
2285
2286     // Initialize splitPoints[] locks
2287     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2288         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2289             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2290
2291     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2292     allThreadsShouldExit = false;
2293
2294     // Threads will be put all threads to sleep as soon as created
2295     activeThreads = 1;
2296
2297     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_INITIALIZING
2298     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2299     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2300         threads[i].state = THREAD_INITIALIZING;
2301
2302     // Launch the helper threads
2303     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2304     {
2305         arg[i] = i;
2306
2307 #if !defined(_MSC_VER)
2308         pthread_t pthread[1];
2309         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&arg[i])) == 0);
2310         pthread_detach(pthread[0]);
2311 #else
2312         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&arg[i]), 0, NULL) != NULL);
2313 #endif
2314         if (!ok)
2315         {
2316             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2317             exit(EXIT_FAILURE);
2318         }
2319
2320         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2321         while (threads[i].state == THREAD_INITIALIZING) {}
2322     }
2323   }
2324
2325
2326   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2327   // helper threads exit cleanly.
2328
2329   void ThreadsManager::exit_threads() {
2330
2331     allThreadsShouldExit = true; // Let the woken up threads to exit idle_loop()
2332
2333     // Wake up all the threads and waits for termination
2334     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2335     {
2336         wake_sleeping_thread(i);
2337         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2338     }
2339
2340     // Now we can safely destroy the locks
2341     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2342         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2343             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2344
2345     lock_destroy(&mpLock);
2346
2347     // Now we can safely destroy the wait conditions
2348     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2349     {
2350         lock_destroy(&sleepLock[i]);
2351         cond_destroy(&sleepCond[i]);
2352     }
2353   }
2354
2355
2356   // cutoff_at_splitpoint() checks whether a beta cutoff has occurred in
2357   // the thread's currently active split point, or in some ancestor of
2358   // the current split point.
2359
2360   bool ThreadsManager::cutoff_at_splitpoint(int threadID) const {
2361
2362     assert(threadID >= 0 && threadID < activeThreads);
2363
2364     SplitPoint* sp = threads[threadID].splitPoint;
2365
2366     for ( ; sp && !sp->betaCutoff; sp = sp->parent) {}
2367     return sp != NULL;
2368   }
2369
2370
2371   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2372   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2373   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2374   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2375   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2376   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2377   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2378
2379   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2380
2381     assert(slave >= 0 && slave < activeThreads);
2382     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2383     assert(activeThreads > 1);
2384
2385     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2386         return false;
2387
2388     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2389     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2390
2391     // No active split points means that the thread is available as
2392     // a slave for any other thread.
2393     if (localActiveSplitPoints == 0 || activeThreads == 2)
2394         return true;
2395
2396     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2397     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2398     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2399     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2400         return true;
2401
2402     return false;
2403   }
2404
2405
2406   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2407   // a slave for the thread with threadID "master".
2408
2409   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2410
2411     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2412     assert(activeThreads > 1);
2413
2414     for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
2415         if (thread_is_available(i, master))
2416             return true;
2417
2418     return false;
2419   }
2420
2421
2422   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2423   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2424   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2425   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2426   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2427   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2428   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops and
2429   // call search().When all threads have returned from search() then split() returns.
2430
2431   template <bool Fake>
2432   void ThreadsManager::split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2433                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2434                              bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2435     assert(pos.is_ok());
2436     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2437     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2438     assert(*bestValue <= *alpha);
2439     assert(*alpha < beta);
2440     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2441     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2442     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
2443     assert(activeThreads > 1);
2444
2445     int i, master = pos.thread();
2446     Thread& masterThread = threads[master];
2447
2448     lock_grab(&mpLock);
2449
2450     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2451     // active split points, don't split.
2452     if (   !available_thread_exists(master)
2453         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2454     {
2455         lock_release(&mpLock);
2456         return;
2457     }
2458
2459     // Pick the next available split point object from the split point stack
2460     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2461
2462     // Initialize the split point object
2463     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2464     splitPoint.master = master;
2465     splitPoint.betaCutoff = false;
2466     splitPoint.ply = ply;
2467     splitPoint.depth = depth;
2468     splitPoint.threatMove = threatMove;
2469     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2470     splitPoint.alpha = *alpha;
2471     splitPoint.beta = beta;
2472     splitPoint.pvNode = pvNode;
2473     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2474     splitPoint.mp = mp;
2475     splitPoint.moveCount = moveCount;
2476     splitPoint.pos = &pos;
2477     splitPoint.nodes = 0;
2478     splitPoint.parentSstack = ss;
2479     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2480         splitPoint.slaves[i] = 0;
2481
2482     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2483
2484     // If we are here it means we are not available
2485     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2486
2487     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2488
2489     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2490     for (i = 0; !Fake && i < activeThreads && workersCnt < maxThreadsPerSplitPoint; i++)
2491         if (thread_is_available(i, master))
2492         {
2493             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2494             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2495             splitPoint.slaves[i] = 1;
2496             workersCnt++;
2497         }
2498
2499     assert(Fake || workersCnt > 1);
2500
2501     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2502     lock_release(&mpLock);
2503
2504     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2505     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2506     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2507         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2508         {
2509             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2510
2511             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2512
2513             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2514
2515             if (useSleepingThreads && i != master)
2516                 wake_sleeping_thread(i);
2517         }
2518
2519     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2520     // which it will instantly launch a search, because its state is
2521     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2522     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2523     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2524     idle_loop(master, &splitPoint);
2525
2526     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2527     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2528     lock_grab(&mpLock);
2529
2530     *alpha = splitPoint.alpha;
2531     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2532     masterThread.activeSplitPoints--;
2533     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2534     pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + splitPoint.nodes);
2535
2536     lock_release(&mpLock);
2537   }
2538
2539
2540   // wake_sleeping_thread() wakes up the thread with the given threadID
2541   // when it is time to start a new search.
2542
2543   void ThreadsManager::wake_sleeping_thread(int threadID) {
2544
2545      lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2546      cond_signal(&sleepCond[threadID]);
2547      lock_release(&sleepLock[threadID]);
2548   }
2549
2550
2551   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2552
2553   RootMove::RootMove() {
2554
2555     nodes = 0;
2556     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
2557     pv[0] = MOVE_NONE;
2558   }
2559
2560   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
2561
2562     const Move* src = rm.pv;
2563     Move* dst = pv;
2564
2565     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
2566     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
2567
2568     nodes = rm.nodes;
2569     pv_score = rm.pv_score;
2570     non_pv_score = rm.non_pv_score;
2571     return *this;
2572   }
2573
2574   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2575   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2576   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2577   // long PV to print that is important for position analysis.
2578
2579   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2580
2581     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2582     TTEntry* tte;
2583     int ply = 1;
2584
2585     assert(pv[0] != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, pv[0]));
2586
2587     pos.do_move(pv[0], *st++);
2588
2589     while (   (tte = TT.retrieve(pos.get_key())) != NULL
2590            && tte->move() != MOVE_NONE
2591            && move_is_legal(pos, tte->move())
2592            && ply < PLY_MAX
2593            && (!pos.is_draw() || ply < 2))
2594     {
2595         pv[ply] = tte->move();
2596         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2597     }
2598     pv[ply] = MOVE_NONE;
2599
2600     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2601   }
2602
2603   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2604   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2605   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2606
2607   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2608
2609     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2610     TTEntry* tte;
2611     Key k;
2612     Value v, m = VALUE_NONE;
2613     int ply = 0;
2614
2615     assert(pv[0] != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, pv[0]));
2616
2617     do {
2618         k = pos.get_key();
2619         tte = TT.retrieve(k);
2620
2621         // Don't overwrite exsisting correct entries
2622         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2623         {
2624             v = (pos.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2625             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2626         }
2627         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2628
2629     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2630
2631     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2632   }
2633
2634   // pv_info_to_uci() returns a string with information on the current PV line
2635   // formatted according to UCI specification and eventually writes the info
2636   // to a log file. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2637
2638   std::string RootMove::pv_info_to_uci(Position& pos, Value alpha, Value beta, int pvLine) {
2639
2640     std::stringstream s, l;
2641     Move* m = pv;
2642
2643     while (*m != MOVE_NONE)
2644         l << *m++ << " ";
2645
2646     s << "info depth " << Iteration // FIXME
2647       << " seldepth " << int(m - pv)
2648       << " multipv " << pvLine + 1
2649       << " score " << value_to_uci(pv_score)
2650       << (pv_score >= beta ? " lowerbound" : pv_score <= alpha ? " upperbound" : "")
2651       << " time "  << current_search_time()
2652       << " nodes " << pos.nodes_searched()
2653       << " nps "   << nps(pos)
2654       << " pv "    << l.str();
2655
2656     if (UseLogFile && pvLine == 0)
2657     {
2658         ValueType t = pv_score >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2659                       pv_score <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2660
2661         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, pv_score, t, pv) << endl;
2662     }
2663     return s.str();
2664   }
2665
2666
2667   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2668
2669     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2670     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
2671     StateInfo st;
2672     Move* sm;
2673
2674     // Initialize search stack
2675     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2676     ss[0].eval = ss[0].evalMargin = VALUE_NONE;
2677
2678     // Generate all legal moves
2679     MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
2680
2681     // Add each move to the RootMoveList's vector
2682     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2683     {
2684         // If we have a searchMoves[] list then verify cur->move
2685         // is in the list before to add it.
2686         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != cur->move; sm++) {}
2687
2688         if (searchMoves[0] && *sm != cur->move)
2689             continue;
2690
2691         // Find a quick score for the move and add to the list
2692         pos.do_move(cur->move, st);
2693
2694         RootMove rm;
2695         rm.pv[0] = ss[0].currentMove = cur->move;
2696         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
2697         rm.pv_score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2698         push_back(rm);
2699
2700         pos.undo_move(cur->move);
2701     }
2702     sort();
2703   }
2704
2705   // Score root moves using the standard way used in main search, the moves
2706   // are scored according to the order in which are returned by MovePicker.
2707   // This is the second order score that is used to compare the moves when
2708   // the first order pv scores of both moves are equal.
2709
2710   void RootMoveList::set_non_pv_scores(const Position& pos, Move ttm, SearchStack* ss)
2711   {
2712       Move move;
2713       Value score = VALUE_ZERO;
2714       MovePicker mp(pos, ttm, ONE_PLY, H, ss);
2715
2716       while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
2717           for (Base::iterator it = begin(); it != end(); ++it)
2718               if (it->pv[0] == move)
2719               {
2720                   it->non_pv_score = score--;
2721                   break;
2722               }
2723   }
2724
2725 } // namespace