Retire broken SendSearchedNodes
[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 <iomanip>
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27 #include <vector>
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[Max(d, 1)][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][Min(d / ONE_PLY, 63)][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, MultiPVIteration;
163
164   // Time management variables
165   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
166   TimeManager TimeMgr;
167   SearchLimits Limits;
168
169   // Log file
170   std::ofstream LogFile;
171
172   // Skill level adjustment
173   int SkillLevel;
174   bool SkillLevelEnabled;
175
176   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
177   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
178   int NodesSincePoll;
179   int NodesBetweenPolls = 30000;
180
181   // History table
182   History H;
183
184
185   /// Local functions
186
187   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
188
189   template <NodeType NT>
190   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
191
192   template <NodeType NT>
193   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
194
195   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
196   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
197   Value value_to_tt(Value v, int ply);
198   Value value_from_tt(Value v, int ply);
199   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
200   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
201   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
202   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
203   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
204   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
205
206   int current_search_time(int set = 0);
207   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
208   string speed_to_uci(int64_t nodes);
209   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
210   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
211   string depth_to_uci(Depth depth);
212   void poll(const Position& pos);
213   void wait_for_stop_or_ponderhit();
214
215   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
216   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
217   // we simply create and use a standard MovePicker object.
218   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
219
220     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
221                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
222   };
223
224   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
225   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
226
227     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
228                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
229
230     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
231     MovePicker* mp;
232   };
233
234   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
235   // notation compatible with UCI protocol.
236   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
237
238     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
239     return os << move_to_uci(m, chess960);
240   }
241
242   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
243   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
244   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
245   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
246   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
247   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
248   enum set960 {};
249
250   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
251
252     os.iword(0) = int(f);
253     return os;
254   }
255
256   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
257   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
258   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
259   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
260   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
261   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
262   template <bool PvNode>
263   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
264                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
265     assert(m != MOVE_NONE);
266
267     Depth result = DEPTH_ZERO;
268     *dangerous = moveIsCheck;
269
270     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
271         result += CheckExtension[PvNode];
272
273     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
274     {
275         Color c = pos.side_to_move();
276         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
277         {
278             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
279             *dangerous = true;
280         }
281         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
282         {
283             result += PassedPawnExtension[PvNode];
284             *dangerous = true;
285         }
286     }
287
288     if (   captureOrPromotion
289         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
290         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
291             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
292         && !move_is_special(m))
293     {
294         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
295         *dangerous = true;
296     }
297
298     return Min(result, ONE_PLY);
299   }
300
301 } // namespace
302
303
304 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
305
306 void init_search() {
307
308   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
309   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
310   int mc; // moveCount
311
312   // Init reductions array
313   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
314   {
315       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
316       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
317       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
318       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
319   }
320
321   // Init futility margins array
322   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
323       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
324
325   // Init futility move count array
326   for (d = 0; d < 32; d++)
327       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
328 }
329
330
331 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
332 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
333
334 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
335
336   StateInfo st;
337   int64_t sum = 0;
338
339   // Generate all legal moves
340   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
341
342   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
343   // the moves, just to count them.
344   if (depth <= ONE_PLY)
345       return ml.size();
346
347   // Loop through all legal moves
348   CheckInfo ci(pos);
349   for ( ; !ml.end(); ++ml)
350   {
351       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
352       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
353       pos.undo_move(ml.move());
354   }
355   return sum;
356 }
357
358
359 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
360 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
361 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
362 /// received during the search.
363
364 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
365
366   static Book book;
367
368   // Initialize global search-related variables
369   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = false;
370   NodesSincePoll = 0;
371   current_search_time(get_system_time());
372   Limits = limits;
373   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
374
375   // Set output steram in normal or chess960 mode
376   cout << set960(pos.is_chess960());
377
378   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
379   if (Limits.maxNodes)
380       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
381   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
382       NodesBetweenPolls = 1000;
383   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
384       NodesBetweenPolls = 5000;
385   else
386       NodesBetweenPolls = 30000;
387
388   // Look for a book move
389   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
390   {
391       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
392           book.open(Options["Book File"].value<string>());
393
394       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
395       if (bookMove != MOVE_NONE)
396       {
397           if (Limits.ponder)
398               wait_for_stop_or_ponderhit();
399
400           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
401           return !QuitRequest;
402       }
403   }
404
405   // Read UCI options
406   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
407   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
408
409   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
410   Threads.read_uci_options();
411
412   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
413   Threads.init_hash_tables();
414   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
415
416   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
417   {
418       Options["Clear Hash"].set_value("false");
419       TT.clear();
420   }
421
422   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
423   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
424   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
425   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
426
427   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
428   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
429   {
430       Threads[i].wake_up();
431       Threads[i].maxPly = 0;
432   }
433
434   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
435   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
436   {
437       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
438       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
439
440       if (LogFile.is_open())
441           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
442                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
443                   << " ponder: "      << Limits.ponder
444                   << " time: "        << Limits.time
445                   << " increment: "   << Limits.increment
446                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
447                   << endl;
448   }
449
450   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
451   Move ponderMove = MOVE_NONE;
452   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
453
454   // Write final search statistics and close log file
455   if (LogFile.is_open())
456   {
457       int t = current_search_time();
458
459       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
460               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
461               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
462
463       StateInfo st;
464       pos.do_move(bestMove, st);
465       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
466       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
467       LogFile.close();
468   }
469
470   // This makes all the threads to go to sleep
471   Threads.set_size(1);
472
473   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
474   // best move before we are told to do so.
475   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
476       wait_for_stop_or_ponderhit();
477
478   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
479   cout << "bestmove " << bestMove;
480
481   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
482   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
483   if (ponderMove != MOVE_NONE)
484       cout << " ponder " << ponderMove;
485
486   cout << endl;
487
488   return !QuitRequest;
489 }
490
491
492 namespace {
493
494   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
495   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
496   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
497
498   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
499
500     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
501     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
502     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
503     int depth, aspirationDelta;
504     Value value, alpha, beta;
505     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
506
507     // Initialize stuff before a new search
508     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
509     TT.new_search();
510     H.clear();
511     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
512     depth = aspirationDelta = 0;
513     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
514     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
515
516     // Moves to search are verified and copied
517     Rml.init(pos, searchMoves);
518
519     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
520     if (!Rml.size())
521     {
522         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
523              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
524
525         return MOVE_NONE;
526     }
527
528     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
529     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
530     {
531         // Save last iteration's scores, this needs to be done now, because in
532         // the following MultiPV loop Rml moves could be reordered.
533         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
534             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
535
536         Rml.bestMoveChanges = 0;
537
538         // MultiPV iteration loop
539         for (MultiPVIteration = 0; MultiPVIteration < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIteration++)
540         {
541             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
542             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIteration].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
543             {
544                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
545                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
546
547                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
548                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
549
550                 alpha = Max(Rml[MultiPVIteration].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
551                 beta  = Min(Rml[MultiPVIteration].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
552             }
553             else
554             {
555                 alpha = -VALUE_INFINITE;
556                 beta  =  VALUE_INFINITE;
557             }
558
559             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
560             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
561             do {
562                 // Search starting from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
563                 // needed by update_gains() and ss copy when splitting at Root.
564                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
565
566                 // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
567                 // because all the values but the first are usually set to
568                 // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
569                 // the moves but the new PV that goes to head.
570                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIteration, Rml.end());
571
572                 // In case we have found an exact score reorder the PV moves
573                 // before leaving the fail high/low loop, otherwise leave the
574                 // last PV move in its position so to be searched again.
575                 if (value > alpha && value < beta)
576                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIteration);
577
578                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
579                 // have been overwritten during the search.
580                 for (int i = 0; i <= MultiPVIteration; i++)
581                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
582
583                 // Value cannot be trusted. Break out immediately!
584                 if (StopRequest)
585                     break;
586
587                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
588                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
589                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
590                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, MultiPVIteration + 1); i++)
591                         cout << "info"
592                              << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
593                              << (i == MultiPVIteration ? score_to_uci(Rml[i].score, alpha, beta) :
594                                                          score_to_uci(Rml[i].score))
595                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
596                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
597                              << endl;
598
599                 // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
600                 // otherwise exit the fail high/low loop.
601                 if (value >= beta)
602                 {
603                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
604                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
605                 }
606                 else if (value <= alpha)
607                 {
608                     AspirationFailLow = true;
609                     StopOnPonderhit = false;
610
611                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
612                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
613                 }
614                 else
615                     break;
616
617             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
618         }
619
620         // Collect info about search result
621         bestMove = Rml[0].pv[0];
622         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
623         bestValues[depth] = value;
624         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
625
626         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
627         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
628             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
629
630         if (LogFile.is_open())
631             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
632
633         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
634         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
635             easyMove = bestMove;
636         else if (bestMove != easyMove)
637             easyMove = MOVE_NONE;
638
639         // Check for some early stop condition
640         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
641         {
642             // Stop search early if one move seems to be much better than the
643             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
644             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
645             if (   depth >= 7
646                 && easyMove == bestMove
647                 && (   Rml.size() == 1
648                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
649                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
650                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
651                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
652                 StopRequest = true;
653
654             // Take in account some extra time if the best move has changed
655             if (depth > 4 && depth < 50)
656                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
657
658             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
659             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
660             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
661                 StopRequest = true;
662
663             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
664             if (StopRequest && Limits.ponder)
665             {
666                 StopRequest = false;
667                 StopOnPonderhit = true;
668             }
669         }
670     }
671
672     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
673     if (SkillLevelEnabled)
674     {
675         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
676             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
677
678         bestMove = skillBest;
679         *ponderMove = skillPonder;
680     }
681
682     return bestMove;
683   }
684
685
686   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
687   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
688   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
689   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
690   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
691   // here: This is taken care of after we return from the split point.
692
693   template <NodeType NT>
694   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
695
696     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
697     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
698     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
699
700     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
701     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
702     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
703     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
704
705     Move movesSearched[MAX_MOVES];
706     int64_t nodes;
707     StateInfo st;
708     const TTEntry *tte;
709     Key posKey;
710     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
711     Depth ext, newDepth;
712     ValueType vt;
713     Value bestValue, value, oldAlpha;
714     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValue;
715     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
716     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
717     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
718     SplitPoint* sp = NULL;
719
720     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
721     oldAlpha = alpha;
722     inCheck = pos.in_check();
723     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
724
725     // Used to send selDepth info to GUI
726     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
727         thread.maxPly = ss->ply;
728
729     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
730     if (!SpNode)
731     {
732         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
733         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
734         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
735     }
736     else
737     {
738         sp = ss->sp;
739         tte = NULL;
740         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
741         threatMove = sp->threatMove;
742         goto split_point_start;
743     }
744
745     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
746     {
747         NodesSincePoll = 0;
748         poll(pos);
749     }
750
751     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
752     if ((   StopRequest
753          || pos.is_draw<false>()
754          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
755         return VALUE_DRAW;
756
757     // Step 3. Mate distance pruning
758     if (!RootNode)
759     {
760         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
761         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
762         if (alpha >= beta)
763             return alpha;
764     }
765
766     // Step 4. Transposition table lookup
767     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
768     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
769     excludedMove = ss->excludedMove;
770     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
771     tte = TT.probe(posKey);
772     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIteration].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
773
774     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
775     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
776     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
777     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
778     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
779                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
780     {
781         TT.refresh(tte);
782         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
783         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
784     }
785
786     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
787     if (inCheck)
788         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
789     else if (tte)
790     {
791         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
792
793         ss->eval = tte->static_value();
794         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
795         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
796     }
797     else
798     {
799         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
800         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
801     }
802
803     // Save gain for the parent non-capture move
804     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
805
806     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
807     if (   !PvNode
808         &&  depth < RazorDepth
809         && !inCheck
810         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
811         &&  ttMove == MOVE_NONE
812         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
813         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
814     {
815         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
816         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
817         if (v < rbeta)
818             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
819             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
820             return v;
821     }
822
823     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
824     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
825     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
826     if (   !PvNode
827         && !ss->skipNullMove
828         &&  depth < RazorDepth
829         && !inCheck
830         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
831         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
832         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
833         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
834
835     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
836     if (   !PvNode
837         && !ss->skipNullMove
838         &&  depth > ONE_PLY
839         && !inCheck
840         &&  refinedValue >= beta
841         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
842         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
843     {
844         ss->currentMove = MOVE_NULL;
845
846         // Null move dynamic reduction based on depth
847         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
848
849         // Null move dynamic reduction based on value
850         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
851             R++;
852
853         pos.do_null_move(st);
854         (ss+1)->skipNullMove = true;
855         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
856                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
857         (ss+1)->skipNullMove = false;
858         pos.undo_null_move();
859
860         if (nullValue >= beta)
861         {
862             // Do not return unproven mate scores
863             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
864                 nullValue = beta;
865
866             if (depth < 6 * ONE_PLY)
867                 return nullValue;
868
869             // Do verification search at high depths
870             ss->skipNullMove = true;
871             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
872             ss->skipNullMove = false;
873
874             if (v >= beta)
875                 return nullValue;
876         }
877         else
878         {
879             // The null move failed low, which means that we may be faced with
880             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
881             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
882             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
883             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
884             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
885             threatMove = (ss+1)->bestMove;
886
887             if (   depth < ThreatDepth
888                 && (ss-1)->reduction
889                 && threatMove != MOVE_NONE
890                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
891                 return beta - 1;
892         }
893     }
894
895     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
896     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
897     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
898     // prune the previous move.
899     if (   !PvNode
900         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
901         && !inCheck
902         && !ss->skipNullMove
903         &&  excludedMove == MOVE_NONE
904         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
905     {
906         Value rbeta = beta + 200;
907         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
908
909         assert(rdepth >= ONE_PLY);
910
911         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
912         CheckInfo ci(pos);
913
914         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
915             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
916             {
917                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
918                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
919                 pos.undo_move(move);
920                 if (value >= rbeta)
921                     return value;
922             }
923     }
924
925     // Step 10. Internal iterative deepening
926     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
927         && ttMove == MOVE_NONE
928         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
929     {
930         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
931
932         ss->skipNullMove = true;
933         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
934         ss->skipNullMove = false;
935
936         tte = TT.probe(posKey);
937         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
938     }
939
940 split_point_start: // At split points actual search starts from here
941
942     // Initialize a MovePicker object for the current position
943     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
944     CheckInfo ci(pos);
945     ss->bestMove = MOVE_NONE;
946     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
947     singularExtensionNode =   !RootNode
948                            && !SpNode
949                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
950                            && ttMove != MOVE_NONE
951                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
952                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
953                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
954     if (SpNode)
955     {
956         lock_grab(&(sp->lock));
957         bestValue = sp->bestValue;
958     }
959
960     // Step 11. Loop through moves
961     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
962     while (   bestValue < beta
963            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
964            && !thread.cutoff_occurred())
965     {
966       assert(move_is_ok(move));
967
968       if (move == excludedMove)
969           continue;
970
971       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root Move List.
972       // Also in MultiPV mode we skip moves which already have got an exact score
973       // in previous MultiPV Iteration. Finally any illegal move is skipped here.
974       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIteration))
975           continue;
976
977       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
978       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
979           continue;
980
981       if (SpNode)
982       {
983           moveCount = ++sp->moveCount;
984           lock_release(&(sp->lock));
985       }
986       else
987           moveCount++;
988
989       if (RootNode)
990       {
991           // This is used by time management
992           FirstRootMove = (moveCount == 1);
993
994           // Save the current node count before the move is searched
995           nodes = pos.nodes_searched();
996
997           // For long searches send current move info to GUI
998           if (pos.thread() == 0 && current_search_time() > 2000)
999               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1000                    << " currmove " << move
1001                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIteration << endl;
1002       }
1003
1004       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1005       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode && depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : 1));
1006       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1007       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1008
1009       // Step 12. Decide the new search depth
1010       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1011
1012       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1013       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1014       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1015       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1016       // a margin then we extend ttMove.
1017       if (   singularExtensionNode
1018           && move == ttMove
1019           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1020           && ext < ONE_PLY)
1021       {
1022           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1023
1024           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1025           {
1026               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1027               ss->excludedMove = move;
1028               ss->skipNullMove = true;
1029               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1030               ss->skipNullMove = false;
1031               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1032               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1033               if (v < rBeta)
1034                   ext = ONE_PLY;
1035           }
1036       }
1037
1038       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1039       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1040
1041       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1042       if (   !PvNode
1043           && !captureOrPromotion
1044           && !inCheck
1045           && !dangerous
1046           &&  move != ttMove
1047           && !move_is_castle(move))
1048       {
1049           // Move count based pruning
1050           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1051               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1052               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1053           {
1054               if (SpNode)
1055                   lock_grab(&(sp->lock));
1056
1057               continue;
1058           }
1059
1060           // Value based pruning
1061           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1062           // but fixing this made program slightly weaker.
1063           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1064           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1065                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1066
1067           if (futilityValue < beta)
1068           {
1069               if (SpNode)
1070               {
1071                   lock_grab(&(sp->lock));
1072                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1073                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1074               }
1075               else if (futilityValue > bestValue)
1076                   bestValue = futilityValue;
1077
1078               continue;
1079           }
1080
1081           // Prune moves with negative SEE at low depths
1082           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1083               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1084               && pos.see_sign(move) < 0)
1085           {
1086               if (SpNode)
1087                   lock_grab(&(sp->lock));
1088
1089               continue;
1090           }
1091       }
1092
1093       // Check for legality only before to do the move
1094       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1095       {
1096           moveCount--;
1097           continue;
1098       }
1099
1100       ss->currentMove = move;
1101       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1102           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1103
1104       // Step 14. Make the move
1105       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1106
1107       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1108       // The first move in list is the expected PV
1109       if (isPvMove)
1110           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1111                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1112       else
1113       {
1114           // Step 15. Reduced depth search
1115           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1116           bool doFullDepthSearch = true;
1117
1118           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1119               && !captureOrPromotion
1120               && !dangerous
1121               && !move_is_castle(move)
1122               &&  ss->killers[0] != move
1123               &&  ss->killers[1] != move
1124               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1125           {
1126               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1127               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1128
1129               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1130                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1131
1132               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1133               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1134           }
1135
1136           // Step 16. Full depth search
1137           if (doFullDepthSearch)
1138           {
1139               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1140               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1141                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1142
1143               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1144               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1145               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1146               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1147                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1148                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1149           }
1150       }
1151
1152       // Step 17. Undo move
1153       pos.undo_move(move);
1154
1155       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1156
1157       // Step 18. Check for new best move
1158       if (SpNode)
1159       {
1160           lock_grab(&(sp->lock));
1161           bestValue = sp->bestValue;
1162           alpha = sp->alpha;
1163       }
1164
1165       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1166       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1167       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1168       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1169       if (RootNode && !StopRequest)
1170       {
1171           // Remember searched nodes counts for this move
1172           RootMove* rm = Rml.find(move);
1173           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1174
1175           // PV move or new best move ?
1176           if (isPvMove || value > alpha)
1177           {
1178               // Update PV
1179               rm->score = value;
1180               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1181
1182               // We record how often the best move has been changed in each
1183               // iteration. This information is used for time management: When
1184               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1185               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1186                   Rml.bestMoveChanges++;
1187           }
1188           else
1189               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1190               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1191               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1192               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1193
1194       } // RootNode
1195
1196       if (value > bestValue)
1197       {
1198           bestValue = value;
1199           ss->bestMove = move;
1200
1201           if (   PvNode
1202               && value > alpha
1203               && value < beta) // We want always alpha < beta
1204               alpha = value;
1205
1206           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1207           {
1208               sp->bestValue = value;
1209               sp->ss->bestMove = move;
1210               sp->alpha = alpha;
1211               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1212           }
1213       }
1214
1215       // Step 19. Check for split
1216       if (   !SpNode
1217           && depth >= Threads.min_split_depth()
1218           && bestValue < beta
1219           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1220           && !StopRequest
1221           && !thread.cutoff_occurred())
1222           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1223                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1224     }
1225
1226     // Step 20. Check for mate and stalemate
1227     // All legal moves have been searched and if there are
1228     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1229     // If one move was excluded return fail low score.
1230     if (!SpNode && !moveCount)
1231         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1232
1233     // Step 21. Update tables
1234     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1235     // history counters, and killer moves.
1236     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1237     {
1238         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1239         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1240              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1241
1242         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1243
1244         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1245         if (    bestValue >= beta
1246             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1247         {
1248             if (move != ss->killers[0])
1249             {
1250                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1251                 ss->killers[0] = move;
1252             }
1253             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1254         }
1255     }
1256
1257     if (SpNode)
1258     {
1259         // Here we have the lock still grabbed
1260         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1261         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1262         lock_release(&(sp->lock));
1263     }
1264
1265     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1266
1267     return bestValue;
1268   }
1269
1270   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1271   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1272   // less than ONE_PLY).
1273
1274   template <NodeType NT>
1275   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1276
1277     const bool PvNode = (NT == PV);
1278
1279     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1280     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1281     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1282     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1283     assert(depth <= 0);
1284     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1285
1286     StateInfo st;
1287     Move ttMove, move;
1288     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1289     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1290     const TTEntry* tte;
1291     Depth ttDepth;
1292     ValueType vt;
1293     Value oldAlpha = alpha;
1294
1295     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1296     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1297
1298     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1299     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1300         return VALUE_DRAW;
1301
1302     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1303     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1304     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1305     inCheck = pos.in_check();
1306     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1307
1308     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1309     // pruning, but only for move ordering.
1310     tte = TT.probe(pos.get_key());
1311     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1312
1313     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1314     {
1315         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1316         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1317     }
1318
1319     // Evaluate the position statically
1320     if (inCheck)
1321     {
1322         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1323         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1324         enoughMaterial = false;
1325     }
1326     else
1327     {
1328         if (tte)
1329         {
1330             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1331
1332             evalMargin = tte->static_value_margin();
1333             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1334         }
1335         else
1336             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1337
1338         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1339         if (bestValue >= beta)
1340         {
1341             if (!tte)
1342                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1343
1344             return bestValue;
1345         }
1346
1347         if (PvNode && bestValue > alpha)
1348             alpha = bestValue;
1349
1350         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1351         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1352         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1353     }
1354
1355     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1356     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1357     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1358     // be generated.
1359     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1360     CheckInfo ci(pos);
1361
1362     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1363     while (   bestValue < beta
1364            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1365     {
1366       assert(move_is_ok(move));
1367
1368       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1369
1370       // Futility pruning
1371       if (   !PvNode
1372           && !inCheck
1373           && !givesCheck
1374           &&  move != ttMove
1375           &&  enoughMaterial
1376           && !move_is_promotion(move)
1377           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1378       {
1379           futilityValue =  futilityBase
1380                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1381                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1382
1383           if (futilityValue < beta)
1384           {
1385               if (futilityValue > bestValue)
1386                   bestValue = futilityValue;
1387
1388               continue;
1389           }
1390
1391           // Prune moves with negative or equal SEE
1392           if (   futilityBase < beta
1393               && depth < DEPTH_ZERO
1394               && pos.see(move) <= 0)
1395               continue;
1396       }
1397
1398       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1399       evasionPrunable =   !PvNode
1400                        && inCheck
1401                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1402                        && !pos.move_is_capture(move)
1403                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1404
1405       // Don't search moves with negative SEE values
1406       if (   !PvNode
1407           && (!inCheck || evasionPrunable)
1408           &&  move != ttMove
1409           && !move_is_promotion(move)
1410           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1411           continue;
1412
1413       // Don't search useless checks
1414       if (   !PvNode
1415           && !inCheck
1416           &&  givesCheck
1417           &&  move != ttMove
1418           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1419           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1420           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1421       {
1422           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1423               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1424
1425           continue;
1426       }
1427
1428       // Check for legality only before to do the move
1429       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1430           continue;
1431
1432       // Update current move
1433       ss->currentMove = move;
1434
1435       // Make and search the move
1436       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1437       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1438       pos.undo_move(move);
1439
1440       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1441
1442       // New best move?
1443       if (value > bestValue)
1444       {
1445           bestValue = value;
1446           ss->bestMove = move;
1447
1448           if (   PvNode
1449               && value > alpha
1450               && value < beta) // We want always alpha < beta
1451               alpha = value;
1452        }
1453     }
1454
1455     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1456     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1457     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1458         return value_mated_in(ss->ply);
1459
1460     // Update transposition table
1461     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1462     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1463          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1464
1465     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1466
1467     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1468
1469     return bestValue;
1470   }
1471
1472
1473   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1474   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1475   // will be pruned.
1476
1477   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1478   {
1479     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1480     Square from, to, ksq, victimSq;
1481     Piece pc;
1482     Color them;
1483     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1484
1485     from = move_from(move);
1486     to = move_to(move);
1487     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1488     ksq = pos.king_square(them);
1489     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1490     pc = pos.piece_on(from);
1491
1492     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1493     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1494     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1495
1496     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1497     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1498
1499     if (!(b && (b & (b - 1))))
1500         return true;
1501
1502     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1503     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1504         && bit_is_set(kingAtt, to))
1505         return true;
1506
1507     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1508     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1509
1510     while (b)
1511     {
1512         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1513         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1514
1515         // Note that here we generate illegal "double move"!
1516         if (   futilityValue >= beta
1517             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1518             return true;
1519
1520         if (futilityValue > bv)
1521             bv = futilityValue;
1522     }
1523
1524     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1525     *bestValue = bv;
1526     return false;
1527   }
1528
1529
1530   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1531   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1532   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1533   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1534   // second move is assumed to be a move from the current position.
1535
1536   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1537
1538     Square f1, t1, f2, t2;
1539     Piece p1, p2;
1540     Square ksq;
1541
1542     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1543     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1544
1545     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1546     f2 = move_from(m2);
1547     t1 = move_to(m1);
1548     if (f2 == t1)
1549         return true;
1550
1551     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1552     t2 = move_to(m2);
1553     f1 = move_from(m1);
1554     if (t2 == f1)
1555         return true;
1556
1557     // Case 3: Moving through the vacated square
1558     p2 = pos.piece_on(f2);
1559     if (   piece_is_slider(p2)
1560         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1561       return true;
1562
1563     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1564     p1 = pos.piece_on(t1);
1565     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1566         return true;
1567
1568     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1569     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1570     if (    piece_is_slider(p1)
1571         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1572     {
1573         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1574         clear_bit(&occ, f2);
1575         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1576             return true;
1577     }
1578     return false;
1579   }
1580
1581
1582   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1583   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1584   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1585
1586   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1587
1588     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1589       return v + ply;
1590
1591     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1592       return v - ply;
1593
1594     return v;
1595   }
1596
1597
1598   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1599   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1600
1601   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1602
1603     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1604       return v - ply;
1605
1606     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1607       return v + ply;
1608
1609     return v;
1610   }
1611
1612
1613   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1614   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1615
1616   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1617
1618     assert(move_is_ok(m));
1619     assert(threat && move_is_ok(threat));
1620     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1621     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1622
1623     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1624
1625     mfrom = move_from(m);
1626     mto = move_to(m);
1627     tfrom = move_from(threat);
1628     tto = move_to(threat);
1629
1630     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1631     if (mfrom == tto)
1632         return true;
1633
1634     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1635     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1636     if (   pos.move_is_capture(threat)
1637         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1638             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1639         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1640         return true;
1641
1642     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1643     // prune safe moves which block its ray.
1644     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1645         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1646         && pos.see_sign(m) >= 0)
1647         return true;
1648
1649     return false;
1650   }
1651
1652
1653   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1654   // can be used to cut-off at a given point in search.
1655
1656   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1657
1658     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1659
1660     return   (   tte->depth() >= depth
1661               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1662               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1663
1664           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1665               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1666   }
1667
1668
1669   // refine_eval() returns the transposition table score if
1670   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1671
1672   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1673
1674       assert(tte);
1675
1676       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1677
1678       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1679           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1680           return v;
1681
1682       return defaultEval;
1683   }
1684
1685
1686   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1687   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1688
1689   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1690                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1691     Move m;
1692     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1693
1694     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1695
1696     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1697     {
1698         m = movesSearched[i];
1699
1700         assert(m != move);
1701
1702         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1703     }
1704   }
1705
1706
1707   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1708   // the static position evaluation before and after the move.
1709
1710   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1711
1712     if (   m != MOVE_NULL
1713         && before != VALUE_NONE
1714         && after != VALUE_NONE
1715         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1716         && !move_is_special(m))
1717         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1718   }
1719
1720
1721   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1722   // since the beginning of the current search.
1723
1724   int current_search_time(int set) {
1725
1726     static int searchStartTime;
1727
1728     if (set)
1729         searchStartTime = set;
1730
1731     return get_system_time() - searchStartTime;
1732   }
1733
1734
1735   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1736   // protocol specifications:
1737   //
1738   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1739   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1740   //            use negative values for y.
1741
1742   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1743
1744     std::stringstream s;
1745
1746     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1747         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1748     else
1749         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1750
1751     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1752
1753     return s.str();
1754   }
1755
1756
1757   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1758   // to be sent to UCI gui.
1759
1760   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1761
1762     std::stringstream s;
1763     int t = current_search_time();
1764
1765     s << " nodes " << nodes
1766       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1767       << " time "  << t;
1768
1769     return s.str();
1770   }
1771
1772   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1773   // formatted according to UCI specification.
1774
1775   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1776
1777     std::stringstream s;
1778
1779     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1780
1781     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1782         s << *pv << " ";
1783
1784     return s.str();
1785   }
1786
1787   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1788   // seldepth formatted according to UCI specification.
1789
1790   string depth_to_uci(Depth depth) {
1791
1792     std::stringstream s;
1793
1794     // Retrieve max searched depth among threads
1795     int selDepth = 0;
1796     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1797         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1798             selDepth = Threads[i].maxPly;
1799
1800      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1801
1802     return s.str();
1803   }
1804
1805   string time_to_string(int millisecs) {
1806
1807     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1808     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1809
1810     int hours = millisecs / MSecHour;
1811     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1812     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1813
1814     std::stringstream s;
1815
1816     if (hours)
1817         s << hours << ':';
1818
1819     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1820     return s.str();
1821   }
1822
1823   string score_to_string(Value v) {
1824
1825     std::stringstream s;
1826
1827     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1828         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1829     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1830         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1831     else
1832         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1833
1834     return s.str();
1835   }
1836
1837   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1838   // It is used to write search information to the log file (which is created
1839   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1840
1841   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1842
1843     const int64_t K = 1000;
1844     const int64_t M = 1000000;
1845     const int startColumn = 28;
1846     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1847
1848     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1849     Move* m = pv;
1850     string san;
1851     std::stringstream s;
1852     size_t length = 0;
1853
1854     // First print depth, score, time and searched nodes...
1855     s << set960(pos.is_chess960())
1856       << std::setw(2) << depth
1857       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1858       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1859
1860     if (pos.nodes_searched() < M)
1861         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1862     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1863         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1864     else
1865         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1866
1867     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1868     while (*m != MOVE_NONE)
1869     {
1870         san = move_to_san(pos, *m);
1871         length += san.length() + 1;
1872
1873         if (length > maxLength)
1874         {
1875             length = san.length() + 1;
1876             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1877         }
1878         s << san << ' ';
1879
1880         pos.do_move(*m++, *st++);
1881     }
1882
1883     // Restore original position before to leave
1884     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1885
1886     return s.str();
1887   }
1888
1889   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1890   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1891   // search.
1892
1893   void poll(const Position& pos) {
1894
1895     static int lastInfoTime;
1896     int t = current_search_time();
1897
1898     //  Poll for input
1899     if (input_available())
1900     {
1901         // We are line oriented, don't read single chars
1902         string command;
1903
1904         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1905         {
1906             // Quit the program as soon as possible
1907             Limits.ponder = false;
1908             QuitRequest = StopRequest = true;
1909             return;
1910         }
1911         else if (command == "stop")
1912         {
1913             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1914             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1915             Limits.ponder = false;
1916             StopRequest = true;
1917         }
1918         else if (command == "ponderhit")
1919         {
1920             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1921             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1922             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1923             Limits.ponder = false;
1924
1925             if (StopOnPonderhit)
1926                 StopRequest = true;
1927         }
1928     }
1929
1930     // Print search information
1931     if (t < 1000)
1932         lastInfoTime = 0;
1933
1934     else if (lastInfoTime > t)
1935         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1936         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1937         lastInfoTime = 0;
1938
1939     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1940     {
1941         lastInfoTime = t;
1942
1943         dbg_print_mean();
1944         dbg_print_hit_rate();
1945     }
1946
1947     // Should we stop the search?
1948     if (Limits.ponder)
1949         return;
1950
1951     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1952                            && !AspirationFailLow
1953                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1954
1955     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1956                      || stillAtFirstMove;
1957
1958     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1959         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1960         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1961         StopRequest = true;
1962   }
1963
1964
1965   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1966   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1967   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1968   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1969   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1970   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1971
1972   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1973
1974     string command;
1975
1976     // Wait for a command from stdin
1977     while (   std::getline(std::cin, command)
1978            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1979
1980     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1981         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1982   }
1983
1984
1985   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1986   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1987   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1988
1989     assert(MultiPV > 1);
1990
1991     static RKISS rk;
1992
1993     // Rml list is already sorted by score in descending order
1994     int s;
1995     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1996     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
1997     int max = Rml[0].score;
1998     int var = Min(max - Rml[size - 1].score, PawnValueMidgame);
1999     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2000
2001     // PRNG sequence should be non deterministic
2002     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2003         rk.rand<unsigned>();
2004
2005     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2006     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2007     // then we choose the move with the resulting highest score.
2008     for (int i = 0; i < size; i++)
2009     {
2010         s = Rml[i].score;
2011
2012         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2013         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
2014             break;
2015
2016         // This is our magical formula
2017         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2018
2019         if (s > max_s)
2020         {
2021             max_s = s;
2022             *best = Rml[i].pv[0];
2023             *ponder = Rml[i].pv[1];
2024         }
2025     }
2026   }
2027
2028
2029   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2030
2031   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2032
2033     Move* sm;
2034     bestMoveChanges = 0;
2035     clear();
2036
2037     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2038     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2039     {
2040         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2041         // is in the list before to add it.
2042         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2043
2044         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2045             continue;
2046
2047         RootMove rm;
2048         rm.pv.push_back(ml.move());
2049         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2050         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2051         rm.nodes = 0;
2052         push_back(rm);
2053     }
2054   }
2055
2056   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2057
2058     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2059         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2060             return &(*this)[i];
2061
2062     return NULL;
2063   }
2064
2065   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2066   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2067   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2068   // long PV to print that is important for position analysis.
2069
2070   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2071
2072     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2073     TTEntry* tte;
2074     int ply = 1;
2075     Move m = pv[0];
2076
2077     assert(m != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(m));
2078
2079     pv.clear();
2080     pv.push_back(m);
2081     pos.do_move(m, *st++);
2082
2083     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2084            && tte->move() != MOVE_NONE
2085            && pos.move_is_pl(tte->move())
2086            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2087            && ply < PLY_MAX
2088            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2089     {
2090         pv.push_back(tte->move());
2091         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2092         ply++;
2093     }
2094     pv.push_back(MOVE_NONE);
2095
2096     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2097   }
2098
2099   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2100   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2101   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2102
2103   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2104
2105     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2106     TTEntry* tte;
2107     Key k;
2108     Value v, m = VALUE_NONE;
2109     int ply = 0;
2110
2111     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2112
2113     do {
2114         k = pos.get_key();
2115         tte = TT.probe(k);
2116
2117         // Don't overwrite existing correct entries
2118         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2119         {
2120             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2121             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2122         }
2123         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2124
2125     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2126
2127     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2128   }
2129 } // namespace
2130
2131
2132 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2133 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2134 // object for which the current thread is the master.
2135
2136 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2137
2138   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2139
2140   int i;
2141   bool allFinished;
2142
2143   while (true)
2144   {
2145       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2146       // master should exit as last one.
2147       if (allThreadsShouldExit)
2148       {
2149           assert(!sp);
2150           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2151           return;
2152       }
2153
2154       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2155       // instead of wasting CPU time polling for work.
2156       while (   threadID >= activeThreads
2157              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2158              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2159       {
2160           assert(!sp || useSleepingThreads);
2161           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2162
2163           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2164               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2165
2166           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2167           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2168
2169           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2170           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2171           allFinished = (i == activeThreads);
2172
2173           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2174           {
2175               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2176               break;
2177           }
2178
2179           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2180           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2181               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2182
2183           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2184       }
2185
2186       // If this thread has been assigned work, launch a search
2187       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2188       {
2189           assert(!allThreadsShouldExit);
2190
2191           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2192
2193           // Copy split point position and search stack and call search()
2194           // with SplitPoint template parameter set to true.
2195           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2196           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2197           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2198
2199           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2200           (ss+1)->sp = tsp;
2201
2202           if (tsp->nodeType == Root)
2203               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2204           else if (tsp->nodeType == PV)
2205               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2206           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2207               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2208           else
2209               assert(false);
2210
2211           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2212
2213           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2214
2215           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2216           // case we are the last slave of the split point.
2217           if (   useSleepingThreads
2218               && threadID != tsp->master
2219               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2220               threads[tsp->master].wake_up();
2221       }
2222
2223       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2224       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2225       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2226       allFinished = (i == activeThreads);
2227
2228       if (allFinished)
2229       {
2230           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2231           // be sure sp->lock has been released before to return.
2232           lock_grab(&(sp->lock));
2233           lock_release(&(sp->lock));
2234
2235           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2236           // because here is all finished is not possible master is booked.
2237           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2238           return;
2239       }
2240   }
2241 }