]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Better document generate_castle_moves()
[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 <fstream>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26 #include <vector>
27
28 #include "book.h"
29 #include "evaluate.h"
30 #include "history.h"
31 #include "misc.h"
32 #include "move.h"
33 #include "movegen.h"
34 #include "movepick.h"
35 #include "search.h"
36 #include "timeman.h"
37 #include "thread.h"
38 #include "tt.h"
39 #include "ucioption.h"
40
41 using std::cout;
42 using std::endl;
43
44 namespace {
45
46   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
47   const bool FakeSplit = false;
48
49   // Different node types, used as template parameter
50   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
51
52   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
53   // move, we store two scores, a node count, and a PV (really a refutation
54   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
55   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves, while non_pv_score is computed
56   // according to the order in which moves are returned by MovePicker.
57   struct RootMove {
58
59     RootMove();
60     RootMove(const RootMove& rm) { *this = rm; }
61     RootMove& operator=(const RootMove& rm);
62
63     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
64     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
65     // than a move m2 if it has an higher pv_score, or if it has
66     // equal pv_score but m1 has the higher non_pv_score. In this way
67     // we are guaranteed that PV moves are always sorted as first.
68     bool operator<(const RootMove& m) const {
69       return pv_score != m.pv_score ? pv_score < m.pv_score
70                                     : non_pv_score < m.non_pv_score;
71     }
72
73     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
74     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
75
76     int64_t nodes;
77     Value pv_score;
78     Value non_pv_score;
79     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
80   };
81
82   // RootMoveList struct is just a vector of RootMove objects,
83   // with an handful of methods above the standard ones.
84   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
85
86     typedef std::vector<RootMove> Base;
87
88     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
89     void sort() { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), end()); }
90     void sort_first(int n) { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), begin() + n); }
91
92     int bestMoveChanges;
93   };
94
95
96   /// Constants
97
98   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
99   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
100   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
101
102   // Step 6. Razoring
103
104   // Maximum depth for razoring
105   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
106
107   // Dynamic razoring margin based on depth
108   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
109
110   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
111   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
112
113   // Step 9. Internal iterative deepening
114
115   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
116   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
117
118   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
119   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
120   const Value IIDMargin = Value(0x100);
121
122   // Step 11. Decide the new search depth
123
124   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
125   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
126   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
127   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
128   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
129
130   // Minimum depth for use of singular extension
131   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
132
133   // Step 12. Futility pruning
134
135   // Futility margin for quiescence search
136   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
137
138   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
139   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
140   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
141
142   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
143
144     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
145                            : 2 * VALUE_INFINITE;
146   }
147
148   inline int futility_move_count(Depth d) {
149
150     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
151   }
152
153   // Step 14. Reduced search
154
155   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
156   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
157
158   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
159
160     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
161   }
162
163   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
164   // better than the second best move.
165   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
166
167
168   /// Namespace variables
169
170   // Root move list
171   RootMoveList Rml;
172
173   // MultiPV mode
174   int MultiPV, UCIMultiPV;
175
176   // Time management variables
177   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
178   TimeManager TimeMgr;
179   SearchLimits Limits;
180
181   // Log file
182   std::ofstream LogFile;
183
184   // Skill level adjustment
185   int SkillLevel;
186   bool SkillLevelEnabled;
187
188   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
189   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
190   bool SendSearchedNodes;
191   int NodesSincePoll;
192   int NodesBetweenPolls = 30000;
193
194   // History table
195   History H;
196
197
198   /// Local functions
199
200   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
201
202   template <NodeType NT>
203   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
204
205   template <NodeType NT>
206   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
207
208   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
209   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
210   Value value_to_tt(Value v, int ply);
211   Value value_from_tt(Value v, int ply);
212   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
213   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
214   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
215   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
216   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
217   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
218
219   int current_search_time(int set = 0);
220   std::string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta);
221   std::string speed_to_uci(int64_t nodes);
222   std::string pv_to_uci(Move pv[], int pvNum);
223   std::string depth_to_uci(Depth depth);
224   void poll(const Position& pos);
225   void wait_for_stop_or_ponderhit();
226
227   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
228   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
229   // we simply create and use a standard MovePicker object.
230   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
231
232     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
233                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
234
235     RootMove& current() { assert(false); return Rml[0]; } // Dummy, needed to compile
236   };
237
238   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
239   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePickerExt<NonPV> {
240
241     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
242                   : MovePickerExt<NonPV>(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
243
244     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
245     MovePicker* mp;
246   };
247
248   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
249
250     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
251                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
252   };
253
254   // In case of a Root node we use RootMoveList as moves source
255   template<> struct MovePickerExt<Root> : public MovePicker {
256
257     MovePickerExt(const Position&, Move, Depth, const History&, SearchStack*, Value);
258     RootMove& current() { return Rml[cur]; }
259     Move get_next_move() { return ++cur < (int)Rml.size() ? Rml[cur].pv[0] : MOVE_NONE; }
260
261     int cur;
262   };
263
264   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
265   // notation compatible with UCI protocol.
266   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
267
268     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
269     return os << move_to_uci(m, chess960);
270   }
271
272   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
273   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
274   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
275   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
276   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
277   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
278   enum set960 {};
279
280   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
281
282     os.iword(0) = int(f);
283     return os;
284   }
285
286   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
287   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
288   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
289   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
290   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
291   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
292   template <bool PvNode>
293   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
294                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
295     assert(m != MOVE_NONE);
296
297     Depth result = DEPTH_ZERO;
298     *dangerous = moveIsCheck;
299
300     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
301         result += CheckExtension[PvNode];
302
303     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
304     {
305         Color c = pos.side_to_move();
306         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
307         {
308             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
309             *dangerous = true;
310         }
311         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
312         {
313             result += PassedPawnExtension[PvNode];
314             *dangerous = true;
315         }
316     }
317
318     if (   captureOrPromotion
319         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
320         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
321             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
322         && !move_is_special(m))
323     {
324         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
325         *dangerous = true;
326     }
327
328     return Min(result, ONE_PLY);
329   }
330
331 } // namespace
332
333
334 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
335
336 void init_search() {
337
338   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
339   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
340   int mc; // moveCount
341
342   // Init reductions array
343   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
344   {
345       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
346       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
347       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
348       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
349   }
350
351   // Init futility margins array
352   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
353       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
354
355   // Init futility move count array
356   for (d = 0; d < 32; d++)
357       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
358 }
359
360
361 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
362 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
363
364 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
365
366   MoveStack mlist[MAX_MOVES];
367   StateInfo st;
368   Move m;
369   int64_t sum = 0;
370
371   // Generate all legal moves
372   MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
373
374   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
375   // the moves, just to count them.
376   if (depth <= ONE_PLY)
377       return int(last - mlist);
378
379   // Loop through all legal moves
380   CheckInfo ci(pos);
381   for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
382   {
383       m = cur->move;
384       pos.do_move(m, st, ci, pos.move_gives_check(m, ci));
385       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
386       pos.undo_move(m);
387   }
388   return sum;
389 }
390
391
392 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
393 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
394 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
395 /// received during the search.
396
397 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
398
399   static Book book;
400
401   // Initialize global search-related variables
402   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
403   NodesSincePoll = 0;
404   current_search_time(get_system_time());
405   Limits = limits;
406   TimeMgr.init(Limits, pos.full_moves());
407
408   // Set output steram in normal or chess960 mode
409   cout << set960(pos.is_chess960());
410
411   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
412   if (Limits.maxNodes)
413       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
414   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
415       NodesBetweenPolls = 1000;
416   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
417       NodesBetweenPolls = 5000;
418   else
419       NodesBetweenPolls = 30000;
420
421   // Look for a book move
422   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
423   {
424       if (Options["Book File"].value<std::string>() != book.name())
425           book.open(Options["Book File"].value<std::string>());
426
427       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
428       if (bookMove != MOVE_NONE)
429       {
430           if (Limits.ponder)
431               wait_for_stop_or_ponderhit();
432
433           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
434           return !QuitRequest;
435       }
436   }
437
438   // Read UCI options
439   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
440   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
441
442   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
443   Threads.read_uci_options();
444
445   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
446   Threads.init_hash_tables();
447   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
448
449   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
450   {
451       Options["Clear Hash"].set_value("false");
452       TT.clear();
453   }
454
455   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
456   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
457   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
458   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
459
460   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
461   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
462   {
463       Threads[i].wake_up();
464       Threads[i].maxPly = 0;
465   }
466
467   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
468   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
469   {
470       std::string name = Options["Search Log Filename"].value<std::string>();
471       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
472
473       if (LogFile.is_open())
474           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
475                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
476                   << " ponder: "      << Limits.ponder
477                   << " time: "        << Limits.time
478                   << " increment: "   << Limits.increment
479                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
480                   << endl;
481   }
482
483   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
484   Move ponderMove = MOVE_NONE;
485   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
486
487   // Write final search statistics and close log file
488   if (LogFile.is_open())
489   {
490       int t = current_search_time();
491
492       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
493               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
494               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
495
496       StateInfo st;
497       pos.do_move(bestMove, st);
498       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
499       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
500       LogFile.close();
501   }
502
503   // This makes all the threads to go to sleep
504   Threads.set_size(1);
505
506   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
507   // best move before we are told to do so.
508   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
509       wait_for_stop_or_ponderhit();
510
511   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
512   cout << "bestmove " << bestMove;
513
514   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
515   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
516   if (ponderMove != MOVE_NONE)
517       cout << " ponder " << ponderMove;
518
519   cout << endl;
520
521   return !QuitRequest;
522 }
523
524
525 namespace {
526
527   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
528   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
529   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
530
531   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
532
533     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
534     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
535     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
536     int depth, aspirationDelta;
537     Value value, alpha, beta;
538     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
539
540     // Initialize stuff before a new search
541     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
542     TT.new_search();
543     H.clear();
544     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
545     depth = aspirationDelta = 0;
546     alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
547     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
548
549     // Moves to search are verified and copied
550     Rml.init(pos, searchMoves);
551
552     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
553     if (!Rml.size())
554     {
555         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
556              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
557
558         return MOVE_NONE;
559     }
560
561     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
562     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
563     {
564         Rml.bestMoveChanges = 0;
565
566         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
567         if (MultiPV == 1 && depth >= 5 && abs(bestValues[depth - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
568         {
569             int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
570             int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
571
572             aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
573             aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
574
575             alpha = Max(bestValues[depth - 1] - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
576             beta  = Min(bestValues[depth - 1] + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
577         }
578
579         // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
580         // research with bigger window until not failing high/low anymore.
581         do {
582             // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
583             value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
584
585             // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
586             // have been overwritten during the search.
587             for (int i = 0; i < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); i++)
588                 Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
589
590             // Value cannot be trusted. Break out immediately!
591             if (StopRequest)
592                 break;
593
594             // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
595             // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
596             if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
597                 for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
598                     cout << "info"
599                          << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
600                          << score_to_uci(Rml[i].pv_score, alpha, beta)
601                          << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
602                          << pv_to_uci(Rml[i].pv, i + 1) << endl;
603
604             // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
605             // otherwise exit the fail high/low loop.
606             if (value >= beta)
607             {
608                 beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
609                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
610             }
611             else if (value <= alpha)
612             {
613                 AspirationFailLow = true;
614                 StopOnPonderhit = false;
615
616                 alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
617                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
618             }
619             else
620                 break;
621
622         } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
623
624         // Collect info about search result
625         bestMove = Rml[0].pv[0];
626         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
627         bestValues[depth] = value;
628         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
629
630         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
631         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
632             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
633
634         if (LogFile.is_open())
635             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), Rml[0].pv) << endl;
636
637         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
638         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].pv_score > Rml[1].pv_score + EasyMoveMargin))
639             easyMove = bestMove;
640         else if (bestMove != easyMove)
641             easyMove = MOVE_NONE;
642
643         // Check for some early stop condition
644         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
645         {
646             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
647             if (   depth >= 5
648                 && abs(bestValues[depth])     >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
649                 && abs(bestValues[depth - 1]) >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
650                 StopRequest = true;
651
652             // Stop search early if one move seems to be much better than the
653             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
654             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
655             if (   depth >= 7
656                 && easyMove == bestMove
657                 && (   Rml.size() == 1
658                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
659                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
660                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
661                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
662                 StopRequest = true;
663
664             // Take in account some extra time if the best move has changed
665             if (depth > 4 && depth < 50)
666                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
667
668             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
669             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
670             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
671                 StopRequest = true;
672
673             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
674             if (StopRequest && Limits.ponder)
675             {
676                 StopRequest = false;
677                 StopOnPonderhit = true;
678             }
679         }
680     }
681
682     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
683     if (SkillLevelEnabled)
684     {
685         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
686             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
687
688         bestMove = skillBest;
689         *ponderMove = skillPonder;
690     }
691
692     return bestMove;
693   }
694
695
696   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
697   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
698   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
699   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
700   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
701   // here: This is taken care of after we return from the split point.
702
703   template <NodeType NT>
704   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
705
706     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV);
707     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
708     const bool RootNode = (NT == Root);
709
710     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
711     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
712     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
713     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
714
715     Move movesSearched[MAX_MOVES];
716     int64_t nodes;
717     StateInfo st;
718     const TTEntry *tte;
719     Key posKey;
720     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
721     Depth ext, newDepth;
722     ValueType vt;
723     Value bestValue, value, oldAlpha;
724     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
725     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
726     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
727     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
728     SplitPoint* sp = NULL;
729
730     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
731     oldAlpha = alpha;
732     inCheck = pos.in_check();
733     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
734
735     // Used to send selDepth info to GUI
736     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
737         thread.maxPly = ss->ply;
738
739     if (SpNode)
740     {
741         sp = ss->sp;
742         tte = NULL;
743         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
744         threatMove = sp->threatMove;
745         goto split_point_start;
746     }
747
748     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
749     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
750     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
751     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
752
753     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
754     {
755         NodesSincePoll = 0;
756         poll(pos);
757     }
758
759     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
760     if ((   StopRequest
761          || pos.is_draw<false>()
762          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
763         return VALUE_DRAW;
764
765     // Step 3. Mate distance pruning
766     if (!RootNode)
767     {
768         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
769         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
770         if (alpha >= beta)
771             return alpha;
772     }
773
774     // Step 4. Transposition table lookup
775     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
776     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
777     excludedMove = ss->excludedMove;
778     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
779     tte = TT.probe(posKey);
780     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
781
782     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
783     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
784     // smooth experience in analysis mode.
785     if (tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
786                        : ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ss->ply)))
787     {
788         TT.refresh(tte);
789         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
790         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
791     }
792
793     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
794     if (inCheck)
795         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
796     else if (tte)
797     {
798         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
799
800         ss->eval = tte->static_value();
801         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
802         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
803     }
804     else
805     {
806         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
807         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
808     }
809
810     // Save gain for the parent non-capture move
811     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
812
813     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
814     if (   !PvNode
815         &&  depth < RazorDepth
816         && !inCheck
817         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
818         &&  ttMove == MOVE_NONE
819         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
820         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
821     {
822         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
823         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
824         if (v < rbeta)
825             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
826             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
827             return v;
828     }
829
830     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
831     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
832     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
833     if (   !PvNode
834         && !ss->skipNullMove
835         &&  depth < RazorDepth
836         && !inCheck
837         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
838         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
839         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
840         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
841
842     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
843     if (   !PvNode
844         && !ss->skipNullMove
845         &&  depth > ONE_PLY
846         && !inCheck
847         &&  refinedValue >= beta
848         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
849         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
850     {
851         ss->currentMove = MOVE_NULL;
852
853         // Null move dynamic reduction based on depth
854         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
855
856         // Null move dynamic reduction based on value
857         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
858             R++;
859
860         pos.do_null_move(st);
861         (ss+1)->skipNullMove = true;
862         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
863                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
864         (ss+1)->skipNullMove = false;
865         pos.undo_null_move();
866
867         if (nullValue >= beta)
868         {
869             // Do not return unproven mate scores
870             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
871                 nullValue = beta;
872
873             if (depth < 6 * ONE_PLY)
874                 return nullValue;
875
876             // Do verification search at high depths
877             ss->skipNullMove = true;
878             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
879             ss->skipNullMove = false;
880
881             if (v >= beta)
882                 return nullValue;
883         }
884         else
885         {
886             // The null move failed low, which means that we may be faced with
887             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
888             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
889             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
890             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
891             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
892             threatMove = (ss+1)->bestMove;
893
894             if (   depth < ThreatDepth
895                 && (ss-1)->reduction
896                 && threatMove != MOVE_NONE
897                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
898                 return beta - 1;
899         }
900     }
901
902     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
903     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
904     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
905     // prune the previous move.
906     if (   !PvNode
907         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
908         && !inCheck
909         && !ss->skipNullMove
910         &&  excludedMove == MOVE_NONE
911         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
912     {
913         Value rbeta = beta + 200;
914         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
915
916         assert(rdepth >= ONE_PLY);
917
918         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
919         CheckInfo ci(pos);
920
921         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
922             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
923             {
924                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
925                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
926                 pos.undo_move(move);
927                 if (value >= rbeta)
928                     return value;
929             }
930     }
931
932     // Step 10. Internal iterative deepening
933     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
934         && ttMove == MOVE_NONE
935         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
936     {
937         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
938
939         ss->skipNullMove = true;
940         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
941         ss->skipNullMove = false;
942
943         tte = TT.probe(posKey);
944         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
945     }
946
947 split_point_start: // At split points actual search starts from here
948
949     // Initialize a MovePicker object for the current position
950     MovePickerExt<NT> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
951     CheckInfo ci(pos);
952     ss->bestMove = MOVE_NONE;
953     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
954     singularExtensionNode =   !RootNode
955                            && !SpNode
956                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
957                            && ttMove != MOVE_NONE
958                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
959                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
960                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
961     if (SpNode)
962     {
963         lock_grab(&(sp->lock));
964         bestValue = sp->bestValue;
965     }
966
967     // Step 11. Loop through moves
968     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
969     while (   bestValue < beta
970            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
971            && !thread.cutoff_occurred())
972     {
973       assert(move_is_ok(move));
974
975       if (move == excludedMove)
976           continue;
977
978       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
979       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
980           continue;
981
982       if (SpNode)
983       {
984           moveCount = ++sp->moveCount;
985           lock_release(&(sp->lock));
986       }
987       else
988           moveCount++;
989
990       if (RootNode)
991       {
992           // This is used by time management
993           FirstRootMove = (moveCount == 1);
994
995           // Save the current node count before the move is searched
996           nodes = pos.nodes_searched();
997
998           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
999           // correct accumulated node counts searched by each thread.
1000           if (SendSearchedNodes)
1001           {
1002               SendSearchedNodes = false;
1003               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
1004           }
1005
1006           // For long searches send current move info to GUI
1007           if (current_search_time() > 2000)
1008               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1009                    << " currmove " << move << " currmovenumber " << moveCount << endl;
1010       }
1011
1012       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1013       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (!RootNode ? 1 : depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : MultiPV));
1014       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1015       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1016
1017       // Step 12. Decide the new search depth
1018       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1019
1020       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1021       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1022       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1023       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1024       // a margin then we extend ttMove.
1025       if (   singularExtensionNode
1026           && move == ttMove
1027           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1028           && ext < ONE_PLY)
1029       {
1030           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1031
1032           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1033           {
1034               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1035               ss->excludedMove = move;
1036               ss->skipNullMove = true;
1037               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1038               ss->skipNullMove = false;
1039               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1040               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1041               if (v < rBeta)
1042                   ext = ONE_PLY;
1043           }
1044       }
1045
1046       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1047       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1048
1049       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1050       if (   !PvNode
1051           && !captureOrPromotion
1052           && !inCheck
1053           && !dangerous
1054           &&  move != ttMove
1055           && !move_is_castle(move))
1056       {
1057           // Move count based pruning
1058           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1059               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1060               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1061           {
1062               if (SpNode)
1063                   lock_grab(&(sp->lock));
1064
1065               continue;
1066           }
1067
1068           // Value based pruning
1069           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1070           // but fixing this made program slightly weaker.
1071           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1072           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1073                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1074
1075           if (futilityValueScaled < beta)
1076           {
1077               if (SpNode)
1078               {
1079                   lock_grab(&(sp->lock));
1080                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1081                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1082               }
1083               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1084                   bestValue = futilityValueScaled;
1085
1086               continue;
1087           }
1088
1089           // Prune moves with negative SEE at low depths
1090           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1091               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1092               && pos.see_sign(move) < 0)
1093           {
1094               if (SpNode)
1095                   lock_grab(&(sp->lock));
1096
1097               continue;
1098           }
1099       }
1100
1101       // Check for legality only before to do the move
1102       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1103       {
1104           moveCount--;
1105           continue;
1106       }
1107
1108       ss->currentMove = move;
1109       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1110           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1111
1112       // Step 14. Make the move
1113       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1114
1115       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1116       // The first move in list is the expected PV
1117       if (isPvMove)
1118           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1119                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1120       else
1121       {
1122           // Step 15. Reduced depth search
1123           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1124           bool doFullDepthSearch = true;
1125
1126           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1127               && !captureOrPromotion
1128               && !dangerous
1129               && !move_is_castle(move)
1130               &&  ss->killers[0] != move
1131               &&  ss->killers[1] != move
1132               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1133           {
1134               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1135               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1136
1137               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1138                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1139
1140               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1141               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1142           }
1143
1144           // Step 16. Full depth search
1145           if (doFullDepthSearch)
1146           {
1147               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1148               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1149                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1150
1151               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1152               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1153               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1154               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1155                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1156                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1157           }
1158       }
1159
1160       // Step 17. Undo move
1161       pos.undo_move(move);
1162
1163       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1164
1165       // Step 18. Check for new best move
1166       if (SpNode)
1167       {
1168           lock_grab(&(sp->lock));
1169           bestValue = sp->bestValue;
1170           alpha = sp->alpha;
1171       }
1172
1173       if (value > bestValue)
1174       {
1175           bestValue = value;
1176           ss->bestMove = move;
1177
1178           if (  !RootNode
1179               && PvNode
1180               && value > alpha
1181               && value < beta) // We want always alpha < beta
1182               alpha = value;
1183
1184           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1185           {
1186               sp->bestValue = value;
1187               sp->ss->bestMove = move;
1188               sp->alpha = alpha;
1189               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1190           }
1191       }
1192
1193       if (RootNode)
1194       {
1195           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1196           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1197           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1198           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1199           // move and/or PV.
1200           if (StopRequest)
1201               break;
1202
1203           // Remember searched nodes counts for this move
1204           mp.current().nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1205
1206           // PV move or new best move ?
1207           if (isPvMove || value > alpha)
1208           {
1209               // Update PV
1210               mp.current().pv_score = value;
1211               mp.current().extract_pv_from_tt(pos);
1212
1213               // We record how often the best move has been changed in each
1214               // iteration. This information is used for time management: When
1215               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1216               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1217                   Rml.bestMoveChanges++;
1218
1219               // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
1220               // because all the values but the first are usually set to
1221               // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
1222               // the moves but the new PV that goes to head.
1223               Rml.sort_first(moveCount);
1224
1225               // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window, so set
1226               // alpha equal to minimum score among the PV lines searched so far.
1227               if (MultiPV > 1)
1228                   alpha = Rml[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score;
1229               else if (value > alpha)
1230                   alpha = value;
1231           }
1232           else
1233               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1234               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1235               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1236               mp.current().pv_score = -VALUE_INFINITE;
1237
1238       } // RootNode
1239
1240       // Step 19. Check for split
1241       if (   !RootNode
1242           && !SpNode
1243           && depth >= Threads.min_split_depth()
1244           && bestValue < beta
1245           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1246           && !StopRequest
1247           && !thread.cutoff_occurred())
1248           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1249                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1250     }
1251
1252     // Step 20. Check for mate and stalemate
1253     // All legal moves have been searched and if there are
1254     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1255     // If one move was excluded return fail low score.
1256     if (!SpNode && !moveCount)
1257         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1258
1259     // Step 21. Update tables
1260     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1261     // history counters, and killer moves.
1262     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1263     {
1264         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1265         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1266              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1267
1268         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1269
1270         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1271         if (    bestValue >= beta
1272             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1273         {
1274             if (move != ss->killers[0])
1275             {
1276                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1277                 ss->killers[0] = move;
1278             }
1279             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1280         }
1281     }
1282
1283     if (SpNode)
1284     {
1285         // Here we have the lock still grabbed
1286         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1287         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1288         lock_release(&(sp->lock));
1289     }
1290
1291     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1292
1293     return bestValue;
1294   }
1295
1296   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1297   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1298   // less than ONE_PLY).
1299
1300   template <NodeType NT>
1301   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1302
1303     const bool PvNode = (NT == PV);
1304
1305     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1306     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1307     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1308     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1309     assert(depth <= 0);
1310     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1311
1312     StateInfo st;
1313     Move ttMove, move;
1314     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1315     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1316     const TTEntry* tte;
1317     Depth ttDepth;
1318     Value oldAlpha = alpha;
1319
1320     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1321     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1322
1323     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1324     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1325         return VALUE_DRAW;
1326
1327     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1328     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1329     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1330     inCheck = pos.in_check();
1331     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1332
1333     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1334     // pruning, but only for move ordering.
1335     tte = TT.probe(pos.get_key());
1336     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1337
1338     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1339     {
1340         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1341         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1342     }
1343
1344     // Evaluate the position statically
1345     if (inCheck)
1346     {
1347         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1348         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1349         enoughMaterial = false;
1350     }
1351     else
1352     {
1353         if (tte)
1354         {
1355             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1356
1357             evalMargin = tte->static_value_margin();
1358             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1359         }
1360         else
1361             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1362
1363         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1364         if (bestValue >= beta)
1365         {
1366             if (!tte)
1367                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1368
1369             return bestValue;
1370         }
1371
1372         if (PvNode && bestValue > alpha)
1373             alpha = bestValue;
1374
1375         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1376         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1377         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1378     }
1379
1380     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1381     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1382     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1383     // be generated.
1384     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1385     CheckInfo ci(pos);
1386
1387     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1388     while (   alpha < beta
1389            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1390     {
1391       assert(move_is_ok(move));
1392
1393       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1394
1395       // Futility pruning
1396       if (   !PvNode
1397           && !inCheck
1398           && !givesCheck
1399           &&  move != ttMove
1400           &&  enoughMaterial
1401           && !move_is_promotion(move)
1402           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1403       {
1404           futilityValue =  futilityBase
1405                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1406                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1407
1408           if (futilityValue < alpha)
1409           {
1410               if (futilityValue > bestValue)
1411                   bestValue = futilityValue;
1412               continue;
1413           }
1414
1415           // Prune moves with negative or equal SEE
1416           if (   futilityBase < beta
1417               && depth < DEPTH_ZERO
1418               && pos.see(move) <= 0)
1419               continue;
1420       }
1421
1422       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1423       evasionPrunable =   !PvNode
1424                        && inCheck
1425                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1426                        && !pos.move_is_capture(move)
1427                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1428
1429       // Don't search moves with negative SEE values
1430       if (   !PvNode
1431           && (!inCheck || evasionPrunable)
1432           &&  move != ttMove
1433           && !move_is_promotion(move)
1434           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1435           continue;
1436
1437       // Don't search useless checks
1438       if (   !PvNode
1439           && !inCheck
1440           &&  givesCheck
1441           &&  move != ttMove
1442           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1443           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1444           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1445       {
1446           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1447               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1448
1449           continue;
1450       }
1451
1452       // Check for legality only before to do the move
1453       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1454           continue;
1455
1456       // Update current move
1457       ss->currentMove = move;
1458
1459       // Make and search the move
1460       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1461       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1462       pos.undo_move(move);
1463
1464       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1465
1466       // New best move?
1467       if (value > bestValue)
1468       {
1469           bestValue = value;
1470           if (value > alpha)
1471           {
1472               alpha = value;
1473               ss->bestMove = move;
1474           }
1475        }
1476     }
1477
1478     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1479     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1480     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1481         return value_mated_in(ss->ply);
1482
1483     // Update transposition table
1484     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1485     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1486
1487     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1488
1489     return bestValue;
1490   }
1491
1492
1493   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1494   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1495   // will be pruned.
1496
1497   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1498   {
1499     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1500     Square from, to, ksq, victimSq;
1501     Piece pc;
1502     Color them;
1503     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1504
1505     from = move_from(move);
1506     to = move_to(move);
1507     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1508     ksq = pos.king_square(them);
1509     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1510     pc = pos.piece_on(from);
1511
1512     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1513     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1514     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1515
1516     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1517     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1518
1519     if (!(b && (b & (b - 1))))
1520         return true;
1521
1522     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1523     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1524         && bit_is_set(kingAtt, to))
1525         return true;
1526
1527     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1528     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1529
1530     while (b)
1531     {
1532         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1533         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1534
1535         // Note that here we generate illegal "double move"!
1536         if (   futilityValue >= beta
1537             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1538             return true;
1539
1540         if (futilityValue > bv)
1541             bv = futilityValue;
1542     }
1543
1544     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1545     *bestValue = bv;
1546     return false;
1547   }
1548
1549
1550   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1551   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1552   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1553   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1554   // second move is assumed to be a move from the current position.
1555
1556   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1557
1558     Square f1, t1, f2, t2;
1559     Piece p;
1560
1561     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1562     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1563
1564     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1565     f2 = move_from(m2);
1566     t1 = move_to(m1);
1567     if (f2 == t1)
1568         return true;
1569
1570     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1571     t2 = move_to(m2);
1572     f1 = move_from(m1);
1573     if (t2 == f1)
1574         return true;
1575
1576     // Case 3: Moving through the vacated square
1577     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1578         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1579       return true;
1580
1581     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1582     p = pos.piece_on(t1);
1583     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1584         return true;
1585
1586     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1587     if (    piece_is_slider(p)
1588         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1589         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1590     {
1591         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1592         // move is the opposite of the checking piece.
1593         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1594         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1595
1596         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1597             return true;
1598     }
1599     return false;
1600   }
1601
1602
1603   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1604   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1605   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1606
1607   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1608
1609     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1610       return v + ply;
1611
1612     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1613       return v - ply;
1614
1615     return v;
1616   }
1617
1618
1619   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1620   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1621
1622   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1623
1624     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1625       return v - ply;
1626
1627     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1628       return v + ply;
1629
1630     return v;
1631   }
1632
1633
1634   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1635   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1636
1637   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1638
1639     assert(move_is_ok(m));
1640     assert(threat && move_is_ok(threat));
1641     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1642     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1643
1644     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1645
1646     mfrom = move_from(m);
1647     mto = move_to(m);
1648     tfrom = move_from(threat);
1649     tto = move_to(threat);
1650
1651     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1652     if (mfrom == tto)
1653         return true;
1654
1655     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1656     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1657     if (   pos.move_is_capture(threat)
1658         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1659             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1660         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1661         return true;
1662
1663     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1664     // prune safe moves which block its ray.
1665     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1666         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1667         && pos.see_sign(m) >= 0)
1668         return true;
1669
1670     return false;
1671   }
1672
1673
1674   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1675   // can be used at a given point in search.
1676
1677   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1678
1679     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1680
1681     return   (   tte->depth() >= depth
1682               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1683               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1684
1685           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1686               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1687   }
1688
1689
1690   // refine_eval() returns the transposition table score if
1691   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1692
1693   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1694
1695       assert(tte);
1696
1697       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1698
1699       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1700           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1701           return v;
1702
1703       return defaultEval;
1704   }
1705
1706
1707   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1708   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1709
1710   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1711                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1712     Move m;
1713     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1714
1715     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1716
1717     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1718     {
1719         m = movesSearched[i];
1720
1721         assert(m != move);
1722
1723         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1724     }
1725   }
1726
1727
1728   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1729   // the static position evaluation before and after the move.
1730
1731   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1732
1733     if (   m != MOVE_NULL
1734         && before != VALUE_NONE
1735         && after != VALUE_NONE
1736         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1737         && !move_is_special(m))
1738         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1739   }
1740
1741
1742   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1743   // since the beginning of the current search.
1744
1745   int current_search_time(int set) {
1746
1747     static int searchStartTime;
1748
1749     if (set)
1750         searchStartTime = set;
1751
1752     return get_system_time() - searchStartTime;
1753   }
1754
1755
1756   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1757   // protocol specifications:
1758   //
1759   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1760   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1761   //            use negative values for y.
1762
1763   std::string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1764
1765     std::stringstream s;
1766
1767     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1768         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1769     else
1770         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1771
1772     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1773
1774     return s.str();
1775   }
1776
1777
1778   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1779   // to be sent to UCI gui.
1780
1781   std::string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1782
1783     std::stringstream s;
1784     int t = current_search_time();
1785
1786     s << " nodes " << nodes
1787       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1788       << " time "  << t;
1789
1790     return s.str();
1791   }
1792
1793   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1794   // formatted according to UCI specification.
1795
1796   std::string pv_to_uci(Move pv[], int pvNum) {
1797
1798     std::stringstream s;
1799
1800     s << " multipv " << pvNum << " pv ";
1801
1802     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1803         s << *pv << " ";
1804
1805     return s.str();
1806   }
1807
1808   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1809   // seldepth formatted according to UCI specification.
1810
1811   std::string depth_to_uci(Depth depth) {
1812
1813     std::stringstream s;
1814
1815     // Retrieve max searched depth among threads
1816     int selDepth = 0;
1817     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1818         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1819             selDepth = Threads[i].maxPly;
1820
1821      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1822
1823     return s.str();
1824   }
1825
1826
1827   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1828   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1829   // search.
1830
1831   void poll(const Position& pos) {
1832
1833     static int lastInfoTime;
1834     int t = current_search_time();
1835
1836     //  Poll for input
1837     if (input_available())
1838     {
1839         // We are line oriented, don't read single chars
1840         std::string command;
1841
1842         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1843         {
1844             // Quit the program as soon as possible
1845             Limits.ponder = false;
1846             QuitRequest = StopRequest = true;
1847             return;
1848         }
1849         else if (command == "stop")
1850         {
1851             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1852             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1853             Limits.ponder = false;
1854             StopRequest = true;
1855         }
1856         else if (command == "ponderhit")
1857         {
1858             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1859             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1860             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1861             Limits.ponder = false;
1862
1863             if (StopOnPonderhit)
1864                 StopRequest = true;
1865         }
1866     }
1867
1868     // Print search information
1869     if (t < 1000)
1870         lastInfoTime = 0;
1871
1872     else if (lastInfoTime > t)
1873         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1874         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1875         lastInfoTime = 0;
1876
1877     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1878     {
1879         lastInfoTime = t;
1880
1881         dbg_print_mean();
1882         dbg_print_hit_rate();
1883
1884         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1885         SendSearchedNodes = true;
1886     }
1887
1888     // Should we stop the search?
1889     if (Limits.ponder)
1890         return;
1891
1892     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1893                            && !AspirationFailLow
1894                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1895
1896     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1897                      || stillAtFirstMove;
1898
1899     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1900         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1901         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1902         StopRequest = true;
1903   }
1904
1905
1906   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1907   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1908   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1909   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1910   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1911   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1912
1913   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1914
1915     std::string command;
1916
1917     // Wait for a command from stdin
1918     while (   std::getline(std::cin, command)
1919            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1920
1921     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1922         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1923   }
1924
1925
1926   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1927   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1928   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1929
1930     assert(MultiPV > 1);
1931
1932     static RKISS rk;
1933
1934     // Rml list is already sorted by pv_score in descending order
1935     int s;
1936     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1937     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
1938     int max = Rml[0].pv_score;
1939     int var = Min(max - Rml[size - 1].pv_score, PawnValueMidgame);
1940     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
1941
1942     // PRNG sequence should be non deterministic
1943     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
1944         rk.rand<unsigned>();
1945
1946     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
1947     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1948     // then we choose the move with the resulting highest score.
1949     for (int i = 0; i < size; i++)
1950     {
1951         s = Rml[i].pv_score;
1952
1953         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1954         if (i > 0 && Rml[i-1].pv_score > s + EasyMoveMargin)
1955             break;
1956
1957         // This is our magical formula
1958         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
1959
1960         if (s > max_s)
1961         {
1962             max_s = s;
1963             *best = Rml[i].pv[0];
1964             *ponder = Rml[i].pv[1];
1965         }
1966     }
1967   }
1968
1969
1970   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
1971
1972   RootMove::RootMove() {
1973
1974     nodes = 0;
1975     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
1976     pv[0] = MOVE_NONE;
1977   }
1978
1979   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
1980
1981     const Move* src = rm.pv;
1982     Move* dst = pv;
1983
1984     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
1985     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
1986
1987     nodes = rm.nodes;
1988     pv_score = rm.pv_score;
1989     non_pv_score = rm.non_pv_score;
1990     return *this;
1991   }
1992
1993   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
1994
1995     MoveStack mlist[MAX_MOVES];
1996     Move* sm;
1997
1998     clear();
1999     bestMoveChanges = 0;
2000
2001     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2002     MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
2003     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2004     {
2005         // If we have a searchMoves[] list then verify cur->move
2006         // is in the list before to add it.
2007         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != cur->move; sm++) {}
2008
2009         if (searchMoves[0] && *sm != cur->move)
2010             continue;
2011
2012         RootMove rm;
2013         rm.pv[0] = cur->move;
2014         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
2015         rm.pv_score = -VALUE_INFINITE;
2016         push_back(rm);
2017     }
2018   }
2019
2020   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2021   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2022   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2023   // long PV to print that is important for position analysis.
2024
2025   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2026
2027     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2028     TTEntry* tte;
2029     int ply = 1;
2030
2031     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2032
2033     pos.do_move(pv[0], *st++);
2034
2035     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2036            && tte->move() != MOVE_NONE
2037            && pos.move_is_pl(tte->move())
2038            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces(pos.side_to_move()))
2039            && ply < PLY_MAX
2040            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2041     {
2042         pv[ply] = tte->move();
2043         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2044     }
2045     pv[ply] = MOVE_NONE;
2046
2047     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2048   }
2049
2050   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2051   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2052   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2053
2054   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2055
2056     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2057     TTEntry* tte;
2058     Key k;
2059     Value v, m = VALUE_NONE;
2060     int ply = 0;
2061
2062     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2063
2064     do {
2065         k = pos.get_key();
2066         tte = TT.probe(k);
2067
2068         // Don't overwrite existing correct entries
2069         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2070         {
2071             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2072             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2073         }
2074         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2075
2076     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2077
2078     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2079   }
2080
2081   // Specializations for MovePickerExt in case of Root node
2082   MovePickerExt<Root>::MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d,
2083                                      const History& h, SearchStack* ss, Value b)
2084                      : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), cur(-1) {
2085     Move move;
2086     Value score = VALUE_ZERO;
2087
2088     // Score root moves using standard ordering used in main search, the moves
2089     // are scored according to the order in which they are returned by MovePicker.
2090     // This is the second order score that is used to compare the moves when
2091     // the first orders pv_score of both moves are equal.
2092     while ((move = MovePicker::get_next_move()) != MOVE_NONE)
2093         for (RootMoveList::iterator rm = Rml.begin(); rm != Rml.end(); ++rm)
2094             if (rm->pv[0] == move)
2095             {
2096                 rm->non_pv_score = score--;
2097                 break;
2098             }
2099
2100     Rml.sort();
2101   }
2102
2103 } // namespace
2104
2105
2106 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2107 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2108 // object for which the current thread is the master.
2109
2110 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2111
2112   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2113
2114   int i;
2115   bool allFinished;
2116
2117   while (true)
2118   {
2119       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2120       // master should exit as last one.
2121       if (allThreadsShouldExit)
2122       {
2123           assert(!sp);
2124           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2125           return;
2126       }
2127
2128       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2129       // instead of wasting CPU time polling for work.
2130       while (   threadID >= activeThreads
2131              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2132              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2133       {
2134           assert(!sp || useSleepingThreads);
2135           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2136
2137           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2138               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2139
2140           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2141           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2142
2143           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2144           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2145           allFinished = (i == activeThreads);
2146
2147           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2148           {
2149               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2150               break;
2151           }
2152
2153           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2154           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2155               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2156
2157           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2158       }
2159
2160       // If this thread has been assigned work, launch a search
2161       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2162       {
2163           assert(!allThreadsShouldExit);
2164
2165           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2166
2167           // Copy split point position and search stack and call search()
2168           // with SplitPoint template parameter set to true.
2169           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2170           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2171           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2172
2173           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2174           (ss+1)->sp = tsp;
2175
2176           if (tsp->pvNode)
2177               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2178           else
2179               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2180
2181           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2182
2183           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2184
2185           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2186           // case we are the last slave of the split point.
2187           if (   useSleepingThreads
2188               && threadID != tsp->master
2189               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2190               threads[tsp->master].wake_up();
2191       }
2192
2193       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2194       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2195       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2196       allFinished = (i == activeThreads);
2197
2198       if (allFinished)
2199       {
2200           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2201           // be sure sp->lock has been released before to return.
2202           lock_grab(&(sp->lock));
2203           lock_release(&(sp->lock));
2204
2205           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2206           // because here is all finished is not possible master is booked.
2207           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2208
2209           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2210           return;
2211       }
2212   }
2213 }