40e548dc301da8e231d377c858b133615a87189b
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>
23 #include <iomanip>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26 #include <vector>
27 #include <algorithm>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 namespace {
47
48   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
49   const bool FakeSplit = false;
50
51   // Different node types, used as template parameter
52   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
58   struct RootMove {
59
60     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
61     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
62     // than a move m2 if it has an higher score
63     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
64
65     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
66     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
67
68     int64_t nodes;
69     Value score;
70     Value prevScore;
71     std::vector<Move> pv;
72   };
73
74   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
75   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
76
77     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
78     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
79
80     int bestMoveChanges;
81   };
82
83
84   /// Constants
85
86   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
87   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
88   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
89
90   // Step 6. Razoring
91
92   // Maximum depth for razoring
93   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
94
95   // Dynamic razoring margin based on depth
96   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
97
98   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
99   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
100
101   // Step 9. Internal iterative deepening
102
103   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
104   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
105
106   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
107   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
108   const Value IIDMargin = Value(0x100);
109
110   // Step 11. Decide the new search depth
111
112   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
113   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
115   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
116   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
117
118   // Minimum depth for use of singular extension
119   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
120
121   // Step 12. Futility pruning
122
123   // Futility margin for quiescence search
124   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
125
126   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
127   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
128   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
129
130   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
131
132     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[std::max(int(d), 1)][std::min(mn, 63)]
133                            : 2 * VALUE_INFINITE;
134   }
135
136   inline int futility_move_count(Depth d) {
137
138     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
139   }
140
141   // Step 14. Reduced search
142
143   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
144   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
145
146   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
147
148     return (Depth) Reductions[PvNode][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
149   }
150
151   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
152   // better than the second best move.
153   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
154
155
156   /// Namespace variables
157
158   // Root move list
159   RootMoveList Rml;
160
161   // MultiPV mode
162   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIdx;
163
164   // Time management variables
165   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
166   TimeManager TimeMgr;
167   SearchLimits Limits;
168
169   // Skill level adjustment
170   int SkillLevel;
171   bool SkillLevelEnabled;
172
173   // History table
174   History H;
175
176
177   /// Local functions
178
179   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
180
181   template <NodeType NT>
182   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
183
184   template <NodeType NT>
185   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
186
187   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
188   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
189   Value value_to_tt(Value v, int ply);
190   Value value_from_tt(Value v, int ply);
191   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
192   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
193   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
194   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
195   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
196
197   int elapsed_search_time(int set = 0);
198   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
199   string speed_to_uci(int64_t nodes);
200   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
201   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
202   string depth_to_uci(Depth depth);
203   void wait_for_stop_or_ponderhit();
204
205   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
206   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
207   // we simply create and use a standard MovePicker object.
208   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
209
210     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
211                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
212   };
213
214   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
215   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
216
217     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
218                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
219
220     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
221     MovePicker* mp;
222   };
223
224   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
225   // notation compatible with UCI protocol.
226   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
227
228     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
229     return os << move_to_uci(m, chess960);
230   }
231
232   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
233   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
234   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
235   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
236   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
237   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
238   enum set960 {};
239
240   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
241
242     os.iword(0) = int(f);
243     return os;
244   }
245
246   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
247   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
248   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
249   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
250   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
251   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
252   template <bool PvNode>
253   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
254                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
255     assert(m != MOVE_NONE);
256
257     Depth result = DEPTH_ZERO;
258     *dangerous = moveIsCheck;
259
260     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
261         result += CheckExtension[PvNode];
262
263     if (type_of(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
264     {
265         Color c = pos.side_to_move();
266         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
267         {
268             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
269             *dangerous = true;
270         }
271         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
272         {
273             result += PassedPawnExtension[PvNode];
274             *dangerous = true;
275         }
276     }
277
278     if (   captureOrPromotion
279         && type_of(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
280         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
281             - PieceValueMidgame[pos.piece_on(move_to(m))] == VALUE_ZERO)
282         && !is_special(m))
283     {
284         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
285         *dangerous = true;
286     }
287
288     return std::min(result, ONE_PLY);
289   }
290
291 } // namespace
292
293
294 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
295
296 void init_search() {
297
298   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
299   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
300   int mc; // moveCount
301
302   // Init reductions array
303   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
304   {
305       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
306       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
307       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
308       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
309   }
310
311   // Init futility margins array
312   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
313       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
314
315   // Init futility move count array
316   for (d = 0; d < 32; d++)
317       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
318 }
319
320
321 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
322 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
323
324 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
325
326   StateInfo st;
327   int64_t sum = 0;
328
329   // Generate all legal moves
330   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
331
332   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
333   // the moves, just to count them.
334   if (depth <= ONE_PLY)
335       return ml.size();
336
337   // Loop through all legal moves
338   CheckInfo ci(pos);
339   for ( ; !ml.end(); ++ml)
340   {
341       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
342       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
343       pos.undo_move(ml.move());
344   }
345   return sum;
346 }
347
348
349 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
350 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
351 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
352 /// received during the search.
353
354 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
355
356   static Book book; // Defined static to initialize the PRNG only once
357
358   // Save "search start" time and reset elapsed time to zero
359   elapsed_search_time(get_system_time());
360
361   // Initialize global search-related variables
362   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = false;
363   Limits = limits;
364
365   // Set output stream mode: normal or chess960. Castling notation is different
366   cout << set960(pos.is_chess960());
367
368   // Look for a book move
369   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
370   {
371       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
372           book.open(Options["Book File"].value<string>());
373
374       Move bookMove = book.probe(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
375       if (bookMove != MOVE_NONE)
376       {
377           if (Limits.ponder)
378               wait_for_stop_or_ponderhit();
379
380           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
381           return !QuitRequest;
382       }
383   }
384
385   // Read UCI options: GUI could change UCI parameters during the game
386   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
387   Threads.read_uci_options();
388
389   // Set a new TT size if changed
390   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
391
392   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
393   {
394       Options["Clear Hash"].set_value("false");
395       TT.clear();
396   }
397
398   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
399   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
400
401   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
402   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
403   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
404   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? std::max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
405
406   // Write current search header to log file
407   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
408   {
409       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
410       log << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
411           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
412           << " ponder: "      << Limits.ponder
413           << " time: "        << Limits.time
414           << " increment: "   << Limits.increment
415           << " moves to go: " << Limits.movesToGo
416           << endl;
417   }
418
419   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
420   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
421   {
422       Threads[i].maxPly = 0;
423       Threads[i].wake_up();
424   }
425
426   // Set best timer interval to avoid lagging under time pressure. Timer is
427   // used to check for remaining available thinking time.
428    TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
429
430   if (TimeMgr.available_time())
431       Threads.set_timer(std::min(100, std::max(TimeMgr.available_time() / 8, 20)));
432   else
433       Threads.set_timer(100);
434
435   // Start async mode to catch UCI commands sent to us while searching,
436   // like "quit", "stop", etc.
437   Threads.start_listener();
438
439   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
440   Move ponderMove = MOVE_NONE;
441   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
442
443   // From now on any UCI command will be read in-sync with Threads.getline()
444   Threads.stop_listener();
445
446   // Stop timer, no need to check for available time any more
447   Threads.set_timer(0);
448
449   // This makes all the slave threads to go to sleep, if not already sleeping
450   Threads.set_size(1);
451
452   // Write current search final statistics to log file
453   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
454   {
455       int e = elapsed_search_time();
456
457       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
458       log << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
459           << "\nNodes/second: " << (e > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / e : 0)
460           << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
461
462       StateInfo st;
463       pos.do_move(bestMove, st);
464       log << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
465       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
466   }
467
468   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the best move
469   // before we are told to do so.
470   if (Limits.ponder || Limits.infinite)
471       wait_for_stop_or_ponderhit();
472
473   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
474   cout << "bestmove " << bestMove;
475
476   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
477   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
478   if (ponderMove != MOVE_NONE)
479       cout << " ponder " << ponderMove;
480
481   cout << endl;
482
483   return !QuitRequest;
484 }
485
486
487 namespace {
488
489   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
490   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
491   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
492
493   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
494
495     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
496     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
497     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
498     int depth, aspirationDelta;
499     Value value, alpha, beta;
500     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
501
502     // Initialize stuff before a new search
503     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
504     TT.new_search();
505     H.clear();
506     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
507     depth = aspirationDelta = 0;
508     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
509     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
510
511     // Moves to search are verified and copied
512     Rml.init(pos, searchMoves);
513
514     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
515     if (!Rml.size())
516     {
517         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
518              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
519
520         return MOVE_NONE;
521     }
522
523     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
524     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
525     {
526         // Save now last iteration's scores, before Rml moves are reordered
527         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
528             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
529
530         Rml.bestMoveChanges = 0;
531
532         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
533         for (MultiPVIdx = 0; MultiPVIdx < std::min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIdx++)
534         {
535             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
536             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIdx].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
537             {
538                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
539                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
540
541                 aspirationDelta = std::min(std::max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
542                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
543
544                 alpha = std::max(Rml[MultiPVIdx].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
545                 beta  = std::min(Rml[MultiPVIdx].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
546             }
547             else
548             {
549                 alpha = -VALUE_INFINITE;
550                 beta  =  VALUE_INFINITE;
551             }
552
553             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
554             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
555             do {
556                 // Search starts from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
557                 // needed by update gains and ss copy when splitting at Root.
558                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
559
560                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
561                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
562                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
563                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
564                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
565                 // the already searched PV lines are preserved.
566                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIdx, Rml.end());
567
568                 // In case we have found an exact score and we are going to leave
569                 // the fail high/low loop then reorder the PV moves, otherwise
570                 // leave the last PV move in its position so to be searched again.
571                 // Of course this is needed only in MultiPV search.
572                 if (MultiPVIdx && value > alpha && value < beta)
573                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIdx);
574
575                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
576                 // have been overwritten during the search.
577                 for (int i = 0; i <= MultiPVIdx; i++)
578                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
579
580                 // If search has been stopped exit the aspiration window loop,
581                 // note that sorting and writing PV back to TT is safe becuase
582                 // Rml is still valid, although refers to the previous iteration.
583                 if (StopRequest)
584                     break;
585
586                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
587                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search. UCI
588                 // protocol requires to send all the PV lines also if are still
589                 // to be searched and so refer to the previous search's score.
590                 if ((value > alpha && value < beta) || elapsed_search_time() > 2000)
591                     for (int i = 0; i < std::min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
592                     {
593                         bool updated = (i <= MultiPVIdx);
594
595                         if (depth == 1 && !updated)
596                             continue;
597
598                         Depth d = (updated ? depth : depth - 1) * ONE_PLY;
599                         Value s = (updated ? Rml[i].score : Rml[i].prevScore);
600
601                         cout << "info"
602                              << depth_to_uci(d)
603                              << (i == MultiPVIdx ? score_to_uci(s, alpha, beta) : score_to_uci(s))
604                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
605                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
606                              << endl;
607                     }
608
609                 // In case of failing high/low increase aspiration window and
610                 // research, otherwise exit the fail high/low loop.
611                 if (value >= beta)
612                 {
613                     beta = std::min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
614                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
615                 }
616                 else if (value <= alpha)
617                 {
618                     AspirationFailLow = true;
619                     StopOnPonderhit = false;
620
621                     alpha = std::max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
622                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
623                 }
624                 else
625                     break;
626
627             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
628         }
629
630         // Collect info about search result
631         bestMove = Rml[0].pv[0];
632         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
633         bestValues[depth] = value;
634         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
635
636         // Skills: Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
637         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
638             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
639
640         if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
641         {
642             Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
643             log << pretty_pv(pos, depth, value, elapsed_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
644         }
645
646         // Init easyMove at first iteration or drop it if differs from the best move
647         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
648             easyMove = bestMove;
649         else if (bestMove != easyMove)
650             easyMove = MOVE_NONE;
651
652         // Check for some early stop condition
653         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
654         {
655             // Easy move: Stop search early if one move seems to be much better
656             // than the others or if there is only a single legal move. Also in
657             // the latter case search to some depth anyway to get a proper score.
658             if (   depth >= 7
659                 && easyMove == bestMove
660                 && (   Rml.size() == 1
661                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
662                        && elapsed_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
663                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
664                        && elapsed_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
665                 StopRequest = true;
666
667             // Take in account some extra time if the best move has changed
668             if (depth > 4 && depth < 50)
669                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
670
671             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
672             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
673             if (elapsed_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
674                 StopRequest = true;
675
676             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
677             if (StopRequest && Limits.ponder)
678             {
679                 StopRequest = false;
680                 StopOnPonderhit = true;
681             }
682         }
683     }
684
685     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
686     if (SkillLevelEnabled)
687     {
688         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
689             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
690
691         bestMove = skillBest;
692         *ponderMove = skillPonder;
693     }
694
695     return bestMove;
696   }
697
698
699   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
700   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
701   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
702   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
703   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
704   // here: This is taken care of after we return from the split point.
705
706   template <NodeType NT>
707   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
708
709     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
710     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
711     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
712
713     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
714     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
715     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
716     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
717
718     Move movesSearched[MAX_MOVES];
719     int64_t nodes;
720     StateInfo st;
721     const TTEntry *tte;
722     Key posKey;
723     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
724     Depth ext, newDepth;
725     ValueType vt;
726     Value bestValue, value, oldAlpha;
727     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValue;
728     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
729     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
730     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
731     SplitPoint* sp = NULL;
732
733     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
734     oldAlpha = alpha;
735     inCheck = pos.in_check();
736     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
737
738     // Used to send selDepth info to GUI
739     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
740         thread.maxPly = ss->ply;
741
742     // Step 1. Initialize node
743     if (!SpNode)
744     {
745         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
746         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
747         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
748     }
749     else
750     {
751         sp = ss->sp;
752         tte = NULL;
753         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
754         threatMove = sp->threatMove;
755         goto split_point_start;
756     }
757
758     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
759     if ((   StopRequest
760          || pos.is_draw<false>()
761          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
762         return VALUE_DRAW;
763
764     // Step 3. Mate distance pruning
765     if (!RootNode)
766     {
767         alpha = std::max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
768         beta = std::min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
769         if (alpha >= beta)
770             return alpha;
771     }
772
773     // Step 4. Transposition table lookup
774     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
775     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
776     excludedMove = ss->excludedMove;
777     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
778     tte = TT.probe(posKey);
779     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
780
781     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
782     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
783     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
784     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
785     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
786                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
787     {
788         TT.refresh(tte);
789         ss->bestMove = move = ttMove; // Can be MOVE_NONE
790         value = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
791
792         if (   value >= beta
793             && move
794             && !pos.is_capture_or_promotion(move)
795             && move != ss->killers[0])
796         {
797             ss->killers[1] = ss->killers[0];
798             ss->killers[0] = move;
799         }
800         return value;
801     }
802
803     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
804     if (inCheck)
805         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
806     else if (tte)
807     {
808         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
809
810         ss->eval = tte->static_value();
811         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
812         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
813     }
814     else
815     {
816         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
817         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
818     }
819
820     // Update gain for the parent non-capture move given the static position
821     // evaluation before and after the move.
822     if (   (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
823         && (ss-1)->eval != VALUE_NONE
824         && ss->eval != VALUE_NONE
825         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
826         && !is_special(move))
827     {
828         Square to = move_to(move);
829         H.update_gain(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->eval - ss->eval);
830     }
831
832     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
833     if (   !PvNode
834         &&  depth < RazorDepth
835         && !inCheck
836         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
837         &&  ttMove == MOVE_NONE
838         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
839         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
840     {
841         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
842         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
843         if (v < rbeta)
844             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
845             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
846             return v;
847     }
848
849     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
850     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
851     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
852     if (   !PvNode
853         && !ss->skipNullMove
854         &&  depth < RazorDepth
855         && !inCheck
856         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
857         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
858         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
859         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
860
861     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
862     if (   !PvNode
863         && !ss->skipNullMove
864         &&  depth > ONE_PLY
865         && !inCheck
866         &&  refinedValue >= beta
867         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
868         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
869     {
870         ss->currentMove = MOVE_NULL;
871
872         // Null move dynamic reduction based on depth
873         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
874
875         // Null move dynamic reduction based on value
876         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
877             R++;
878
879         pos.do_null_move<true>(st);
880         (ss+1)->skipNullMove = true;
881         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
882                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
883         (ss+1)->skipNullMove = false;
884         pos.do_null_move<false>(st);
885
886         if (nullValue >= beta)
887         {
888             // Do not return unproven mate scores
889             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
890                 nullValue = beta;
891
892             if (depth < 6 * ONE_PLY)
893                 return nullValue;
894
895             // Do verification search at high depths
896             ss->skipNullMove = true;
897             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
898             ss->skipNullMove = false;
899
900             if (v >= beta)
901                 return nullValue;
902         }
903         else
904         {
905             // The null move failed low, which means that we may be faced with
906             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
907             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
908             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
909             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
910             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
911             threatMove = (ss+1)->bestMove;
912
913             if (   depth < ThreatDepth
914                 && (ss-1)->reduction
915                 && threatMove != MOVE_NONE
916                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
917                 return beta - 1;
918         }
919     }
920
921     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
922     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
923     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
924     // prune the previous move.
925     if (   !PvNode
926         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
927         && !inCheck
928         && !ss->skipNullMove
929         &&  excludedMove == MOVE_NONE
930         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
931     {
932         Value rbeta = beta + 200;
933         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
934
935         assert(rdepth >= ONE_PLY);
936
937         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
938         CheckInfo ci(pos);
939
940         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
941             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
942             {
943                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
944                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
945                 pos.undo_move(move);
946                 if (value >= rbeta)
947                     return value;
948             }
949     }
950
951     // Step 10. Internal iterative deepening
952     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
953         && ttMove == MOVE_NONE
954         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
955     {
956         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
957
958         ss->skipNullMove = true;
959         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
960         ss->skipNullMove = false;
961
962         tte = TT.probe(posKey);
963         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
964     }
965
966 split_point_start: // At split points actual search starts from here
967
968     // Initialize a MovePicker object for the current position
969     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
970     CheckInfo ci(pos);
971     ss->bestMove = MOVE_NONE;
972     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
973     singularExtensionNode =   !RootNode
974                            && !SpNode
975                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
976                            && ttMove != MOVE_NONE
977                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
978                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
979                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
980     if (SpNode)
981     {
982         lock_grab(&(sp->lock));
983         bestValue = sp->bestValue;
984     }
985
986     // Step 11. Loop through moves
987     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
988     while (   bestValue < beta
989            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
990            && !thread.cutoff_occurred())
991     {
992       assert(is_ok(move));
993
994       if (move == excludedMove)
995           continue;
996
997       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
998       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
999       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
1000       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIdx))
1001           continue;
1002
1003       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
1004       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1005           continue;
1006
1007       if (SpNode)
1008       {
1009           moveCount = ++sp->moveCount;
1010           lock_release(&(sp->lock));
1011       }
1012       else
1013           moveCount++;
1014
1015       if (RootNode)
1016       {
1017           // This is used by time management
1018           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1019
1020           // Save the current node count before the move is searched
1021           nodes = pos.nodes_searched();
1022
1023           // For long searches send current move info to GUI
1024           if (pos.thread() == 0 && elapsed_search_time() > 2000)
1025               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1026                    << " currmove " << move
1027                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIdx << endl;
1028       }
1029
1030       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1031       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode && depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : 1));
1032       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1033       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
1034
1035       // Step 12. Decide the new search depth
1036       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1037
1038       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1039       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1040       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1041       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1042       // a margin then we extend ttMove.
1043       if (   singularExtensionNode
1044           && move == ttMove
1045           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1046           && ext < ONE_PLY)
1047       {
1048           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1049
1050           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1051           {
1052               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1053               ss->excludedMove = move;
1054               ss->skipNullMove = true;
1055               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1056               ss->skipNullMove = false;
1057               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1058               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1059               if (v < rBeta)
1060                   ext = ONE_PLY;
1061           }
1062       }
1063
1064       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1065       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1066
1067       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1068       if (   !PvNode
1069           && !captureOrPromotion
1070           && !inCheck
1071           && !dangerous
1072           &&  move != ttMove
1073           && !is_castle(move))
1074       {
1075           // Move count based pruning
1076           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1077               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1078               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1079           {
1080               if (SpNode)
1081                   lock_grab(&(sp->lock));
1082
1083               continue;
1084           }
1085
1086           // Value based pruning
1087           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1088           // but fixing this made program slightly weaker.
1089           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1090           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1091                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1092
1093           if (futilityValue < beta)
1094           {
1095               if (SpNode)
1096               {
1097                   lock_grab(&(sp->lock));
1098                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1099                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1100               }
1101               else if (futilityValue > bestValue)
1102                   bestValue = futilityValue;
1103
1104               continue;
1105           }
1106
1107           // Prune moves with negative SEE at low depths
1108           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1109               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1110               && pos.see_sign(move) < 0)
1111           {
1112               if (SpNode)
1113                   lock_grab(&(sp->lock));
1114
1115               continue;
1116           }
1117       }
1118
1119       // Check for legality only before to do the move
1120       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1121       {
1122           moveCount--;
1123           continue;
1124       }
1125
1126       ss->currentMove = move;
1127       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1128           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1129
1130       // Step 14. Make the move
1131       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1132
1133       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1134       // The first move in list is the expected PV
1135       if (isPvMove)
1136           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1137                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1138       else
1139       {
1140           // Step 15. Reduced depth search
1141           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1142           bool doFullDepthSearch = true;
1143
1144           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1145               && !captureOrPromotion
1146               && !dangerous
1147               && !is_castle(move)
1148               &&  ss->killers[0] != move
1149               &&  ss->killers[1] != move
1150               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1151           {
1152               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1153               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1154
1155               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1156                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1157
1158               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1159               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1160           }
1161
1162           // Step 16. Full depth search
1163           if (doFullDepthSearch)
1164           {
1165               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1166               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1167                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1168
1169               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1170               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1171               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1172               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1173                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1174                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1175           }
1176       }
1177
1178       // Step 17. Undo move
1179       pos.undo_move(move);
1180
1181       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1182
1183       // Step 18. Check for new best move
1184       if (SpNode)
1185       {
1186           lock_grab(&(sp->lock));
1187           bestValue = sp->bestValue;
1188           alpha = sp->alpha;
1189       }
1190
1191       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1192       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1193       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1194       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1195       if (RootNode && !StopRequest)
1196       {
1197           // Remember searched nodes counts for this move
1198           RootMove* rm = Rml.find(move);
1199           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1200
1201           // PV move or new best move ?
1202           if (isPvMove || value > alpha)
1203           {
1204               // Update PV
1205               rm->score = value;
1206               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1207
1208               // We record how often the best move has been changed in each
1209               // iteration. This information is used for time management: When
1210               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1211               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1212                   Rml.bestMoveChanges++;
1213           }
1214           else
1215               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1216               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1217               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1218               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1219
1220       } // RootNode
1221
1222       if (value > bestValue)
1223       {
1224           bestValue = value;
1225           ss->bestMove = move;
1226
1227           if (   PvNode
1228               && value > alpha
1229               && value < beta) // We want always alpha < beta
1230               alpha = value;
1231
1232           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1233           {
1234               sp->bestValue = value;
1235               sp->ss->bestMove = move;
1236               sp->alpha = alpha;
1237               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1238           }
1239       }
1240
1241       // Step 19. Check for split
1242       if (   !SpNode
1243           && depth >= Threads.min_split_depth()
1244           && bestValue < beta
1245           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1246           && !StopRequest
1247           && !thread.cutoff_occurred())
1248           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1249                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1250     }
1251
1252     // Step 20. Check for mate and stalemate
1253     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1254     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1255     // case of StopRequest or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1256     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1257     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1258     if (!SpNode && !moveCount)
1259         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1260
1261     // Step 21. Update tables
1262     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1263     // history counters, and killer moves.
1264     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1265     {
1266         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1267         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1268              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1269
1270         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1271
1272         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1273         if (    bestValue >= beta
1274             && !pos.is_capture_or_promotion(move))
1275         {
1276             if (move != ss->killers[0])
1277             {
1278                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1279                 ss->killers[0] = move;
1280             }
1281             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1282         }
1283     }
1284
1285     if (SpNode)
1286     {
1287         // Here we have the lock still grabbed
1288         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1289         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1290         lock_release(&(sp->lock));
1291     }
1292
1293     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1294
1295     return bestValue;
1296   }
1297
1298   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1299   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1300   // less than ONE_PLY).
1301
1302   template <NodeType NT>
1303   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1304
1305     const bool PvNode = (NT == PV);
1306
1307     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1308     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1309     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1310     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1311     assert(depth <= 0);
1312     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1313
1314     StateInfo st;
1315     Move ttMove, move;
1316     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1317     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1318     const TTEntry* tte;
1319     Depth ttDepth;
1320     ValueType vt;
1321     Value oldAlpha = alpha;
1322
1323     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1324     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1325
1326     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1327     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1328         return VALUE_DRAW;
1329
1330     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1331     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1332     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1333     inCheck = pos.in_check();
1334     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1335
1336     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1337     // pruning, but only for move ordering.
1338     tte = TT.probe(pos.get_key());
1339     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1340
1341     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1342     {
1343         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1344         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1345     }
1346
1347     // Evaluate the position statically
1348     if (inCheck)
1349     {
1350         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1351         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1352         enoughMaterial = false;
1353     }
1354     else
1355     {
1356         if (tte)
1357         {
1358             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1359
1360             evalMargin = tte->static_value_margin();
1361             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1362         }
1363         else
1364             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1365
1366         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1367         if (bestValue >= beta)
1368         {
1369             if (!tte)
1370                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1371
1372             return bestValue;
1373         }
1374
1375         if (PvNode && bestValue > alpha)
1376             alpha = bestValue;
1377
1378         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1379         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1380         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1381     }
1382
1383     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1384     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1385     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1386     // be generated.
1387     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1388     CheckInfo ci(pos);
1389
1390     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1391     while (   bestValue < beta
1392            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1393     {
1394       assert(is_ok(move));
1395
1396       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1397
1398       // Futility pruning
1399       if (   !PvNode
1400           && !inCheck
1401           && !givesCheck
1402           &&  move != ttMove
1403           &&  enoughMaterial
1404           && !is_promotion(move)
1405           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1406       {
1407           futilityValue =  futilityBase
1408                          + PieceValueEndgame[pos.piece_on(move_to(move))]
1409                          + (is_enpassant(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1410
1411           if (futilityValue < beta)
1412           {
1413               if (futilityValue > bestValue)
1414                   bestValue = futilityValue;
1415
1416               continue;
1417           }
1418
1419           // Prune moves with negative or equal SEE
1420           if (   futilityBase < beta
1421               && depth < DEPTH_ZERO
1422               && pos.see(move) <= 0)
1423               continue;
1424       }
1425
1426       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1427       evasionPrunable =   !PvNode
1428                        && inCheck
1429                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1430                        && !pos.is_capture(move)
1431                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1432
1433       // Don't search moves with negative SEE values
1434       if (   !PvNode
1435           && (!inCheck || evasionPrunable)
1436           &&  move != ttMove
1437           && !is_promotion(move)
1438           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1439           continue;
1440
1441       // Don't search useless checks
1442       if (   !PvNode
1443           && !inCheck
1444           &&  givesCheck
1445           &&  move != ttMove
1446           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1447           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1448           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1449       {
1450           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1451               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1452
1453           continue;
1454       }
1455
1456       // Check for legality only before to do the move
1457       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1458           continue;
1459
1460       // Update current move
1461       ss->currentMove = move;
1462
1463       // Make and search the move
1464       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1465       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1466       pos.undo_move(move);
1467
1468       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1469
1470       // New best move?
1471       if (value > bestValue)
1472       {
1473           bestValue = value;
1474           ss->bestMove = move;
1475
1476           if (   PvNode
1477               && value > alpha
1478               && value < beta) // We want always alpha < beta
1479               alpha = value;
1480        }
1481     }
1482
1483     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1484     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1485     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1486         return value_mated_in(ss->ply);
1487
1488     // Update transposition table
1489     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1490     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1491          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1492
1493     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1494
1495     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1496
1497     return bestValue;
1498   }
1499
1500
1501   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1502   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1503   // will be pruned.
1504
1505   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1506   {
1507     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1508     Square from, to, ksq, victimSq;
1509     Piece pc;
1510     Color them;
1511     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1512
1513     from = move_from(move);
1514     to = move_to(move);
1515     them = flip(pos.side_to_move());
1516     ksq = pos.king_square(them);
1517     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1518     pc = pos.piece_on(from);
1519
1520     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1521     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1522     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1523
1524     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1525     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1526
1527     if (!(b && (b & (b - 1))))
1528         return true;
1529
1530     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1531     if (   type_of(pc) == QUEEN
1532         && bit_is_set(kingAtt, to))
1533         return true;
1534
1535     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1536     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1537
1538     while (b)
1539     {
1540         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1541         futilityValue = futilityBase + PieceValueEndgame[pos.piece_on(victimSq)];
1542
1543         // Note that here we generate illegal "double move"!
1544         if (   futilityValue >= beta
1545             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1546             return true;
1547
1548         if (futilityValue > bv)
1549             bv = futilityValue;
1550     }
1551
1552     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1553     *bestValue = bv;
1554     return false;
1555   }
1556
1557
1558   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1559   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1560   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1561   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1562   // second move is assumed to be a move from the current position.
1563
1564   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1565
1566     Square f1, t1, f2, t2;
1567     Piece p1, p2;
1568     Square ksq;
1569
1570     assert(is_ok(m1));
1571     assert(is_ok(m2));
1572
1573     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1574     f2 = move_from(m2);
1575     t1 = move_to(m1);
1576     if (f2 == t1)
1577         return true;
1578
1579     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1580     t2 = move_to(m2);
1581     f1 = move_from(m1);
1582     if (t2 == f1)
1583         return true;
1584
1585     // Case 3: Moving through the vacated square
1586     p2 = pos.piece_on(f2);
1587     if (   piece_is_slider(p2)
1588         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1589       return true;
1590
1591     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1592     p1 = pos.piece_on(t1);
1593     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1594         return true;
1595
1596     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1597     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1598     if (    piece_is_slider(p1)
1599         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1600     {
1601         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1602         clear_bit(&occ, f2);
1603         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1604             return true;
1605     }
1606     return false;
1607   }
1608
1609
1610   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1611   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1612   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1613
1614   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1615
1616     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1617       return v + ply;
1618
1619     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1620       return v - ply;
1621
1622     return v;
1623   }
1624
1625
1626   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1627   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1628
1629   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1630
1631     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1632       return v - ply;
1633
1634     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1635       return v + ply;
1636
1637     return v;
1638   }
1639
1640
1641   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1642   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1643
1644   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1645
1646     assert(is_ok(m));
1647     assert(is_ok(threat));
1648     assert(!pos.is_capture_or_promotion(m));
1649     assert(!pos.is_passed_pawn_push(m));
1650
1651     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1652
1653     mfrom = move_from(m);
1654     mto = move_to(m);
1655     tfrom = move_from(threat);
1656     tto = move_to(threat);
1657
1658     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1659     if (mfrom == tto)
1660         return true;
1661
1662     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1663     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1664     if (   pos.is_capture(threat)
1665         && (   PieceValueMidgame[pos.piece_on(tfrom)] >= PieceValueMidgame[pos.piece_on(tto)]
1666             || type_of(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1667         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1668         return true;
1669
1670     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1671     // prune safe moves which block its ray.
1672     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1673         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1674         && pos.see_sign(m) >= 0)
1675         return true;
1676
1677     return false;
1678   }
1679
1680
1681   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1682   // can be used to cut-off at a given point in search.
1683
1684   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1685
1686     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1687
1688     return   (   tte->depth() >= depth
1689               || v >= std::max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1690               || v < std::min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1691
1692           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1693               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1694   }
1695
1696
1697   // refine_eval() returns the transposition table score if
1698   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1699
1700   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1701
1702       assert(tte);
1703
1704       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1705
1706       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1707           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1708           return v;
1709
1710       return defaultEval;
1711   }
1712
1713
1714   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1715   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1716
1717   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1718                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1719     Move m;
1720     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1721
1722     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1723
1724     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1725     {
1726         m = movesSearched[i];
1727
1728         assert(m != move);
1729
1730         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1731     }
1732   }
1733
1734
1735   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1736   // since the beginning of the current search.
1737
1738   int elapsed_search_time(int set) {
1739
1740     static int searchStartTime;
1741
1742     if (set)
1743         searchStartTime = set;
1744
1745     return get_system_time() - searchStartTime;
1746   }
1747
1748
1749   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1750   // protocol specifications:
1751   //
1752   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1753   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1754   //            use negative values for y.
1755
1756   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1757
1758     std::stringstream s;
1759
1760     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1761         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1762     else
1763         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1764
1765     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1766
1767     return s.str();
1768   }
1769
1770
1771   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1772   // to be sent to UCI gui.
1773
1774   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1775
1776     std::stringstream s;
1777     int t = elapsed_search_time();
1778
1779     s << " nodes " << nodes
1780       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1781       << " time "  << t;
1782
1783     return s.str();
1784   }
1785
1786
1787   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1788   // formatted according to UCI specification.
1789
1790   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1791
1792     std::stringstream s;
1793
1794     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1795
1796     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1797         s << *pv << " ";
1798
1799     return s.str();
1800   }
1801
1802
1803   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1804   // seldepth formatted according to UCI specification.
1805
1806   string depth_to_uci(Depth depth) {
1807
1808     std::stringstream s;
1809
1810     // Retrieve max searched depth among threads
1811     int selDepth = 0;
1812     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1813         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1814             selDepth = Threads[i].maxPly;
1815
1816      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1817
1818     return s.str();
1819   }
1820
1821   string time_to_string(int millisecs) {
1822
1823     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1824     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1825
1826     int hours = millisecs / MSecHour;
1827     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1828     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1829
1830     std::stringstream s;
1831
1832     if (hours)
1833         s << hours << ':';
1834
1835     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1836     return s.str();
1837   }
1838
1839   string score_to_string(Value v) {
1840
1841     std::stringstream s;
1842
1843     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1844         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1845     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1846         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1847     else
1848         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1849
1850     return s.str();
1851   }
1852
1853
1854   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1855   // It is used to write search information to the log file (which is created
1856   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1857
1858   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1859
1860     const int64_t K = 1000;
1861     const int64_t M = 1000000;
1862     const int startColumn = 28;
1863     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1864
1865     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1866     Move* m = pv;
1867     string san;
1868     std::stringstream s;
1869     size_t length = 0;
1870
1871     // First print depth, score, time and searched nodes...
1872     s << set960(pos.is_chess960())
1873       << std::setw(2) << depth
1874       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1875       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1876
1877     if (pos.nodes_searched() < M)
1878         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1879     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1880         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1881     else
1882         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1883
1884     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1885     while (*m != MOVE_NONE)
1886     {
1887         san = move_to_san(pos, *m);
1888         length += san.length() + 1;
1889
1890         if (length > maxLength)
1891         {
1892             length = san.length() + 1;
1893             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1894         }
1895         s << san << ' ';
1896
1897         pos.do_move(*m++, *st++);
1898     }
1899
1900     // Restore original position before to leave
1901     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1902
1903     return s.str();
1904   }
1905
1906
1907   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1908   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1909   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1910   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1911   // We simply wait here until one of these commands (that raise StopRequest) is
1912   // sent, and return, after which the bestmove and pondermove will be printed.
1913
1914   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1915
1916     string cmd;
1917     StopOnPonderhit = true;
1918
1919     while (!StopRequest)
1920     {
1921         Threads.getline(cmd);
1922         do_uci_async_cmd(cmd);
1923     }
1924   }
1925
1926
1927   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1928   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1929
1930   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1931
1932     assert(MultiPV > 1);
1933
1934     static RKISS rk;
1935
1936     // Rml list is already sorted by score in descending order
1937     int s;
1938     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1939     int size = std::min(MultiPV, (int)Rml.size());
1940     int max = Rml[0].score;
1941     int var = std::min(max - Rml[size - 1].score, int(PawnValueMidgame));
1942     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
1943
1944     // PRNG sequence should be non deterministic
1945     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
1946         rk.rand<unsigned>();
1947
1948     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
1949     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1950     // then we choose the move with the resulting highest score.
1951     for (int i = 0; i < size; i++)
1952     {
1953         s = Rml[i].score;
1954
1955         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1956         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
1957             break;
1958
1959         // This is our magical formula
1960         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
1961
1962         if (s > max_s)
1963         {
1964             max_s = s;
1965             *best = Rml[i].pv[0];
1966             *ponder = Rml[i].pv[1];
1967         }
1968     }
1969   }
1970
1971
1972   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
1973
1974   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
1975
1976     Move* sm;
1977     bestMoveChanges = 0;
1978     clear();
1979
1980     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
1981     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
1982     {
1983         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
1984         // is in the list before to add it.
1985         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
1986
1987         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
1988             continue;
1989
1990         RootMove rm;
1991         rm.pv.push_back(ml.move());
1992         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
1993         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
1994         rm.nodes = 0;
1995         push_back(rm);
1996     }
1997   }
1998
1999   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2000
2001     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2002         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2003             return &(*this)[i];
2004
2005     return NULL;
2006   }
2007
2008
2009   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2010   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2011   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2012   // long PV to print that is important for position analysis.
2013
2014   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2015
2016     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2017     TTEntry* tte;
2018     int ply = 1;
2019     Move m = pv[0];
2020
2021     assert(m != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(m));
2022
2023     pv.clear();
2024     pv.push_back(m);
2025     pos.do_move(m, *st++);
2026
2027     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2028            && tte->move() != MOVE_NONE
2029            && pos.is_pseudo_legal(tte->move())
2030            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2031            && ply < PLY_MAX
2032            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2033     {
2034         pv.push_back(tte->move());
2035         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2036         ply++;
2037     }
2038     pv.push_back(MOVE_NONE);
2039
2040     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2041   }
2042
2043
2044   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2045   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2046   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2047
2048   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2049
2050     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2051     TTEntry* tte;
2052     Key k;
2053     Value v, m = VALUE_NONE;
2054     int ply = 0;
2055
2056     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(pv[0]));
2057
2058     do {
2059         k = pos.get_key();
2060         tte = TT.probe(k);
2061
2062         // Don't overwrite existing correct entries
2063         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2064         {
2065             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2066             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2067         }
2068         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2069
2070     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2071
2072     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2073   }
2074
2075 } // namespace
2076
2077
2078 // Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do.
2079 // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint object
2080 // for which the thread is the master.
2081
2082 void Thread::idle_loop(SplitPoint* sp) {
2083
2084   while (true)
2085   {
2086       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
2087       // instead of wasting CPU time polling for work.
2088       while (   do_sleep
2089              || do_terminate
2090              || (Threads.use_sleeping_threads() && !is_searching))
2091       {
2092           assert((!sp && threadID) || Threads.use_sleeping_threads());
2093
2094           // Slave thread should exit as soon as do_terminate flag raises
2095           if (do_terminate)
2096           {
2097               assert(!sp);
2098               return;
2099           }
2100
2101           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2102           lock_grab(&sleepLock);
2103
2104           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
2105           if (sp && Threads.split_point_finished(sp))
2106           {
2107               lock_release(&sleepLock);
2108               break;
2109           }
2110
2111           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
2112           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
2113           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
2114           // had the chance to grab the lock.
2115           if (do_sleep || !is_searching)
2116               cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
2117
2118           lock_release(&sleepLock);
2119       }
2120
2121       // If this thread has been assigned work, launch a search
2122       if (is_searching)
2123       {
2124           assert(!do_terminate);
2125
2126           // Copy split point position and search stack and call search()
2127           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2128           SplitPoint* tsp = splitPoint;
2129           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2130
2131           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2132           (ss+1)->sp = tsp;
2133
2134           if (tsp->nodeType == Root)
2135               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2136           else if (tsp->nodeType == PV)
2137               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2138           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2139               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2140           else
2141               assert(false);
2142
2143           assert(is_searching);
2144
2145           is_searching = false;
2146
2147           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2148           // case we are the last slave of the split point.
2149           if (   Threads.use_sleeping_threads()
2150               && threadID != tsp->master
2151               && !Threads[tsp->master].is_searching)
2152               Threads[tsp->master].wake_up();
2153       }
2154
2155       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2156       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2157       if (sp && Threads.split_point_finished(sp))
2158       {
2159           // Because sp->is_slave[] is reset under lock protection,
2160           // be sure sp->lock has been released before to return.
2161           lock_grab(&(sp->lock));
2162           lock_release(&(sp->lock));
2163           return;
2164       }
2165   }
2166 }
2167
2168
2169 // do_uci_async_cmd() is called by listener thread when in async mode and 'cmd'
2170 // input line is received from the GUI.
2171
2172 void do_uci_async_cmd(const std::string& cmd) {
2173
2174   if (cmd == "quit")
2175       QuitRequest = StopRequest = true;
2176
2177   else if (cmd == "stop")
2178       StopRequest = true;
2179
2180   else if (cmd == "ponderhit")
2181   {
2182       // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
2183       // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
2184       // should continue searching but switching from pondering to normal search.
2185       Limits.ponder = false;
2186
2187       if (StopOnPonderhit)
2188           StopRequest = true;
2189   }
2190 }
2191
2192
2193 // do_timer_event() is called by the timer thread when the timer triggers
2194
2195 void do_timer_event() {
2196
2197   static int lastInfoTime;
2198   int e = elapsed_search_time();
2199
2200   // Print debug information every second
2201   if (get_system_time() - lastInfoTime >= 1000)
2202   {
2203       lastInfoTime = get_system_time();
2204
2205       dbg_print_mean();
2206       dbg_print_hit_rate();
2207   }
2208
2209   // Should we stop the search?
2210   if (Limits.ponder)
2211       return;
2212
2213   bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2214                          && !AspirationFailLow
2215                          &&  e > TimeMgr.available_time();
2216
2217   bool noMoreTime =   e > TimeMgr.maximum_time()
2218                    || stillAtFirstMove;
2219
2220   if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
2221       || (Limits.maxTime && e >= Limits.maxTime)
2222          /* missing nodes limit */ ) // FIXME
2223       StopRequest = true;
2224 }