Move idle_loop() under Thread
[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   // Allocate pawn and material hash tables if number of active threads
413   // increased and set a new TT size if changed.
414   Threads.init_hash_tables();
415   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
416
417   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
418   {
419       Options["Clear Hash"].set_value("false");
420       TT.clear();
421   }
422
423   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
424   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
425   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
426   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
427
428   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
429   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
430   {
431       Threads[i].wake_up();
432       Threads[i].maxPly = 0;
433   }
434
435   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
436   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
437   {
438       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
439       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
440
441       if (LogFile.is_open())
442           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
443                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
444                   << " ponder: "      << Limits.ponder
445                   << " time: "        << Limits.time
446                   << " increment: "   << Limits.increment
447                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
448                   << endl;
449   }
450
451   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
452   Move ponderMove = MOVE_NONE;
453   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
454
455   // Write final search statistics and close log file
456   if (LogFile.is_open())
457   {
458       int t = current_search_time();
459
460       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
461               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
462               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
463
464       StateInfo st;
465       pos.do_move(bestMove, st);
466       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
467       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
468       LogFile.close();
469   }
470
471   // This makes all the threads to go to sleep
472   Threads.set_size(1);
473
474   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
475   // best move before we are told to do so.
476   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
477       wait_for_stop_or_ponderhit();
478
479   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
480   cout << "bestmove " << bestMove;
481
482   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
483   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
484   if (ponderMove != MOVE_NONE)
485       cout << " ponder " << ponderMove;
486
487   cout << endl;
488
489   return !QuitRequest;
490 }
491
492
493 namespace {
494
495   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
496   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
497   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
498
499   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
500
501     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
502     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
503     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
504     int depth, aspirationDelta;
505     Value value, alpha, beta;
506     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
507
508     // Initialize stuff before a new search
509     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
510     TT.new_search();
511     H.clear();
512     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
513     depth = aspirationDelta = 0;
514     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
515     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
516
517     // Moves to search are verified and copied
518     Rml.init(pos, searchMoves);
519
520     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
521     if (!Rml.size())
522     {
523         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
524              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
525
526         return MOVE_NONE;
527     }
528
529     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
530     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
531     {
532         // Save last iteration's scores, this needs to be done now, because in
533         // the following MultiPV loop Rml moves could be reordered.
534         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
535             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
536
537         Rml.bestMoveChanges = 0;
538
539         // MultiPV iteration loop
540         for (MultiPVIteration = 0; MultiPVIteration < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIteration++)
541         {
542             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
543             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIteration].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
544             {
545                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
546                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
547
548                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
549                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
550
551                 alpha = Max(Rml[MultiPVIteration].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
552                 beta  = Min(Rml[MultiPVIteration].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
553             }
554             else
555             {
556                 alpha = -VALUE_INFINITE;
557                 beta  =  VALUE_INFINITE;
558             }
559
560             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
561             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
562             do {
563                 // Search starting from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
564                 // needed by update_gains() and ss copy when splitting at Root.
565                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
566
567                 // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
568                 // because all the values but the first are usually set to
569                 // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
570                 // the moves but the new PV that goes to head.
571                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIteration, Rml.end());
572
573                 // In case we have found an exact score reorder the PV moves
574                 // before leaving the fail high/low loop, otherwise leave the
575                 // last PV move in its position so to be searched again.
576                 if (value > alpha && value < beta)
577                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIteration);
578
579                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
580                 // have been overwritten during the search.
581                 for (int i = 0; i <= MultiPVIteration; i++)
582                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
583
584                 // Value cannot be trusted. Break out immediately!
585                 if (StopRequest)
586                     break;
587
588                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
589                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
590                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
591                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, MultiPVIteration + 1); i++)
592                         cout << "info"
593                              << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
594                              << (i == MultiPVIteration ? score_to_uci(Rml[i].score, alpha, beta) :
595                                                          score_to_uci(Rml[i].score))
596                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
597                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
598                              << endl;
599
600                 // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
601                 // otherwise exit the fail high/low loop.
602                 if (value >= beta)
603                 {
604                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
605                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
606                 }
607                 else if (value <= alpha)
608                 {
609                     AspirationFailLow = true;
610                     StopOnPonderhit = false;
611
612                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
613                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
614                 }
615                 else
616                     break;
617
618             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
619         }
620
621         // Collect info about search result
622         bestMove = Rml[0].pv[0];
623         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
624         bestValues[depth] = value;
625         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
626
627         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
628         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
629             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
630
631         if (LogFile.is_open())
632             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
633
634         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
635         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
636             easyMove = bestMove;
637         else if (bestMove != easyMove)
638             easyMove = MOVE_NONE;
639
640         // Check for some early stop condition
641         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
642         {
643             // Stop search early if one move seems to be much better than the
644             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
645             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
646             if (   depth >= 7
647                 && easyMove == bestMove
648                 && (   Rml.size() == 1
649                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
650                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
651                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
652                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
653                 StopRequest = true;
654
655             // Take in account some extra time if the best move has changed
656             if (depth > 4 && depth < 50)
657                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
658
659             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
660             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
661             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
662                 StopRequest = true;
663
664             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
665             if (StopRequest && Limits.ponder)
666             {
667                 StopRequest = false;
668                 StopOnPonderhit = true;
669             }
670         }
671     }
672
673     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
674     if (SkillLevelEnabled)
675     {
676         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
677             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
678
679         bestMove = skillBest;
680         *ponderMove = skillPonder;
681     }
682
683     return bestMove;
684   }
685
686
687   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
688   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
689   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
690   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
691   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
692   // here: This is taken care of after we return from the split point.
693
694   template <NodeType NT>
695   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
696
697     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
698     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
699     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
700
701     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
702     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
703     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
704     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
705
706     Move movesSearched[MAX_MOVES];
707     int64_t nodes;
708     StateInfo st;
709     const TTEntry *tte;
710     Key posKey;
711     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
712     Depth ext, newDepth;
713     ValueType vt;
714     Value bestValue, value, oldAlpha;
715     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValue;
716     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
717     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
718     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
719     SplitPoint* sp = NULL;
720
721     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
722     oldAlpha = alpha;
723     inCheck = pos.in_check();
724     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
725
726     // Used to send selDepth info to GUI
727     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
728         thread.maxPly = ss->ply;
729
730     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
731     if (!SpNode)
732     {
733         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
734         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
735         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
736     }
737     else
738     {
739         sp = ss->sp;
740         tte = NULL;
741         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
742         threatMove = sp->threatMove;
743         goto split_point_start;
744     }
745
746     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
747     {
748         NodesSincePoll = 0;
749         poll(pos);
750     }
751
752     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
753     if ((   StopRequest
754          || pos.is_draw<false>()
755          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
756         return VALUE_DRAW;
757
758     // Step 3. Mate distance pruning
759     if (!RootNode)
760     {
761         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
762         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
763         if (alpha >= beta)
764             return alpha;
765     }
766
767     // Step 4. Transposition table lookup
768     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
769     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
770     excludedMove = ss->excludedMove;
771     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
772     tte = TT.probe(posKey);
773     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIteration].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
774
775     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
776     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
777     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
778     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
779     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
780                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
781     {
782         TT.refresh(tte);
783         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
784         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
785     }
786
787     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
788     if (inCheck)
789         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
790     else if (tte)
791     {
792         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
793
794         ss->eval = tte->static_value();
795         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
796         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
797     }
798     else
799     {
800         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
801         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
802     }
803
804     // Save gain for the parent non-capture move
805     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
806
807     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
808     if (   !PvNode
809         &&  depth < RazorDepth
810         && !inCheck
811         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
812         &&  ttMove == MOVE_NONE
813         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
814         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
815     {
816         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
817         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
818         if (v < rbeta)
819             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
820             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
821             return v;
822     }
823
824     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
825     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
826     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
827     if (   !PvNode
828         && !ss->skipNullMove
829         &&  depth < RazorDepth
830         && !inCheck
831         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
832         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
833         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
834         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
835
836     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
837     if (   !PvNode
838         && !ss->skipNullMove
839         &&  depth > ONE_PLY
840         && !inCheck
841         &&  refinedValue >= beta
842         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
843         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
844     {
845         ss->currentMove = MOVE_NULL;
846
847         // Null move dynamic reduction based on depth
848         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
849
850         // Null move dynamic reduction based on value
851         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
852             R++;
853
854         pos.do_null_move(st);
855         (ss+1)->skipNullMove = true;
856         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
857                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
858         (ss+1)->skipNullMove = false;
859         pos.undo_null_move();
860
861         if (nullValue >= beta)
862         {
863             // Do not return unproven mate scores
864             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
865                 nullValue = beta;
866
867             if (depth < 6 * ONE_PLY)
868                 return nullValue;
869
870             // Do verification search at high depths
871             ss->skipNullMove = true;
872             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
873             ss->skipNullMove = false;
874
875             if (v >= beta)
876                 return nullValue;
877         }
878         else
879         {
880             // The null move failed low, which means that we may be faced with
881             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
882             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
883             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
884             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
885             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
886             threatMove = (ss+1)->bestMove;
887
888             if (   depth < ThreatDepth
889                 && (ss-1)->reduction
890                 && threatMove != MOVE_NONE
891                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
892                 return beta - 1;
893         }
894     }
895
896     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
897     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
898     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
899     // prune the previous move.
900     if (   !PvNode
901         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
902         && !inCheck
903         && !ss->skipNullMove
904         &&  excludedMove == MOVE_NONE
905         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
906     {
907         Value rbeta = beta + 200;
908         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
909
910         assert(rdepth >= ONE_PLY);
911
912         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
913         CheckInfo ci(pos);
914
915         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
916             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
917             {
918                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
919                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
920                 pos.undo_move(move);
921                 if (value >= rbeta)
922                     return value;
923             }
924     }
925
926     // Step 10. Internal iterative deepening
927     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
928         && ttMove == MOVE_NONE
929         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
930     {
931         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
932
933         ss->skipNullMove = true;
934         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
935         ss->skipNullMove = false;
936
937         tte = TT.probe(posKey);
938         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
939     }
940
941 split_point_start: // At split points actual search starts from here
942
943     // Initialize a MovePicker object for the current position
944     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
945     CheckInfo ci(pos);
946     ss->bestMove = MOVE_NONE;
947     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
948     singularExtensionNode =   !RootNode
949                            && !SpNode
950                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
951                            && ttMove != MOVE_NONE
952                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
953                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
954                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
955     if (SpNode)
956     {
957         lock_grab(&(sp->lock));
958         bestValue = sp->bestValue;
959     }
960
961     // Step 11. Loop through moves
962     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
963     while (   bestValue < beta
964            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
965            && !thread.cutoff_occurred())
966     {
967       assert(move_is_ok(move));
968
969       if (move == excludedMove)
970           continue;
971
972       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root Move List.
973       // Also in MultiPV mode we skip moves which already have got an exact score
974       // in previous MultiPV Iteration. Finally any illegal move is skipped here.
975       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIteration))
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           // For long searches send current move info to GUI
999           if (pos.thread() == 0 && current_search_time() > 2000)
1000               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1001                    << " currmove " << move
1002                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIteration << endl;
1003       }
1004
1005       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1006       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode && depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : 1));
1007       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1008       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1009
1010       // Step 12. Decide the new search depth
1011       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1012
1013       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1014       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1015       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1016       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1017       // a margin then we extend ttMove.
1018       if (   singularExtensionNode
1019           && move == ttMove
1020           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1021           && ext < ONE_PLY)
1022       {
1023           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1024
1025           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1026           {
1027               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1028               ss->excludedMove = move;
1029               ss->skipNullMove = true;
1030               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1031               ss->skipNullMove = false;
1032               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1033               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1034               if (v < rBeta)
1035                   ext = ONE_PLY;
1036           }
1037       }
1038
1039       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1040       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1041
1042       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1043       if (   !PvNode
1044           && !captureOrPromotion
1045           && !inCheck
1046           && !dangerous
1047           &&  move != ttMove
1048           && !move_is_castle(move))
1049       {
1050           // Move count based pruning
1051           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1052               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1053               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1054           {
1055               if (SpNode)
1056                   lock_grab(&(sp->lock));
1057
1058               continue;
1059           }
1060
1061           // Value based pruning
1062           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1063           // but fixing this made program slightly weaker.
1064           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1065           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1066                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1067
1068           if (futilityValue < beta)
1069           {
1070               if (SpNode)
1071               {
1072                   lock_grab(&(sp->lock));
1073                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1074                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1075               }
1076               else if (futilityValue > bestValue)
1077                   bestValue = futilityValue;
1078
1079               continue;
1080           }
1081
1082           // Prune moves with negative SEE at low depths
1083           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1084               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1085               && pos.see_sign(move) < 0)
1086           {
1087               if (SpNode)
1088                   lock_grab(&(sp->lock));
1089
1090               continue;
1091           }
1092       }
1093
1094       // Check for legality only before to do the move
1095       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1096       {
1097           moveCount--;
1098           continue;
1099       }
1100
1101       ss->currentMove = move;
1102       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1103           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1104
1105       // Step 14. Make the move
1106       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1107
1108       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1109       // The first move in list is the expected PV
1110       if (isPvMove)
1111           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1112                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1113       else
1114       {
1115           // Step 15. Reduced depth search
1116           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1117           bool doFullDepthSearch = true;
1118
1119           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1120               && !captureOrPromotion
1121               && !dangerous
1122               && !move_is_castle(move)
1123               &&  ss->killers[0] != move
1124               &&  ss->killers[1] != move
1125               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1126           {
1127               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1128               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1129
1130               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1131                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1132
1133               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1134               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1135           }
1136
1137           // Step 16. Full depth search
1138           if (doFullDepthSearch)
1139           {
1140               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1141               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1142                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1143
1144               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1145               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1146               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1147               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1148                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1149                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1150           }
1151       }
1152
1153       // Step 17. Undo move
1154       pos.undo_move(move);
1155
1156       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1157
1158       // Step 18. Check for new best move
1159       if (SpNode)
1160       {
1161           lock_grab(&(sp->lock));
1162           bestValue = sp->bestValue;
1163           alpha = sp->alpha;
1164       }
1165
1166       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1167       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1168       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1169       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1170       if (RootNode && !StopRequest)
1171       {
1172           // Remember searched nodes counts for this move
1173           RootMove* rm = Rml.find(move);
1174           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1175
1176           // PV move or new best move ?
1177           if (isPvMove || value > alpha)
1178           {
1179               // Update PV
1180               rm->score = value;
1181               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1182
1183               // We record how often the best move has been changed in each
1184               // iteration. This information is used for time management: When
1185               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1186               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1187                   Rml.bestMoveChanges++;
1188           }
1189           else
1190               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1191               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1192               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1193               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1194
1195       } // RootNode
1196
1197       if (value > bestValue)
1198       {
1199           bestValue = value;
1200           ss->bestMove = move;
1201
1202           if (   PvNode
1203               && value > alpha
1204               && value < beta) // We want always alpha < beta
1205               alpha = value;
1206
1207           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1208           {
1209               sp->bestValue = value;
1210               sp->ss->bestMove = move;
1211               sp->alpha = alpha;
1212               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1213           }
1214       }
1215
1216       // Step 19. Check for split
1217       if (   !SpNode
1218           && depth >= Threads.min_split_depth()
1219           && bestValue < beta
1220           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1221           && !StopRequest
1222           && !thread.cutoff_occurred())
1223           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1224                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1225     }
1226
1227     // Step 20. Check for mate and stalemate
1228     // All legal moves have been searched and if there are
1229     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1230     // If one move was excluded return fail low score.
1231     if (!SpNode && !moveCount)
1232         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1233
1234     // Step 21. Update tables
1235     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1236     // history counters, and killer moves.
1237     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1238     {
1239         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1240         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1241              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1242
1243         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1244
1245         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1246         if (    bestValue >= beta
1247             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1248         {
1249             if (move != ss->killers[0])
1250             {
1251                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1252                 ss->killers[0] = move;
1253             }
1254             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1255         }
1256     }
1257
1258     if (SpNode)
1259     {
1260         // Here we have the lock still grabbed
1261         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1262         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1263         lock_release(&(sp->lock));
1264     }
1265
1266     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1267
1268     return bestValue;
1269   }
1270
1271   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1272   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1273   // less than ONE_PLY).
1274
1275   template <NodeType NT>
1276   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1277
1278     const bool PvNode = (NT == PV);
1279
1280     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1281     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1282     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1283     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1284     assert(depth <= 0);
1285     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1286
1287     StateInfo st;
1288     Move ttMove, move;
1289     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1290     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1291     const TTEntry* tte;
1292     Depth ttDepth;
1293     ValueType vt;
1294     Value oldAlpha = alpha;
1295
1296     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1297     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1298
1299     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1300     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1301         return VALUE_DRAW;
1302
1303     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1304     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1305     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1306     inCheck = pos.in_check();
1307     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1308
1309     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1310     // pruning, but only for move ordering.
1311     tte = TT.probe(pos.get_key());
1312     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1313
1314     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1315     {
1316         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1317         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1318     }
1319
1320     // Evaluate the position statically
1321     if (inCheck)
1322     {
1323         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1324         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1325         enoughMaterial = false;
1326     }
1327     else
1328     {
1329         if (tte)
1330         {
1331             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1332
1333             evalMargin = tte->static_value_margin();
1334             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1335         }
1336         else
1337             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1338
1339         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1340         if (bestValue >= beta)
1341         {
1342             if (!tte)
1343                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1344
1345             return bestValue;
1346         }
1347
1348         if (PvNode && bestValue > alpha)
1349             alpha = bestValue;
1350
1351         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1352         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1353         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1354     }
1355
1356     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1357     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1358     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1359     // be generated.
1360     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1361     CheckInfo ci(pos);
1362
1363     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1364     while (   bestValue < beta
1365            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1366     {
1367       assert(move_is_ok(move));
1368
1369       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1370
1371       // Futility pruning
1372       if (   !PvNode
1373           && !inCheck
1374           && !givesCheck
1375           &&  move != ttMove
1376           &&  enoughMaterial
1377           && !move_is_promotion(move)
1378           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1379       {
1380           futilityValue =  futilityBase
1381                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1382                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1383
1384           if (futilityValue < beta)
1385           {
1386               if (futilityValue > bestValue)
1387                   bestValue = futilityValue;
1388
1389               continue;
1390           }
1391
1392           // Prune moves with negative or equal SEE
1393           if (   futilityBase < beta
1394               && depth < DEPTH_ZERO
1395               && pos.see(move) <= 0)
1396               continue;
1397       }
1398
1399       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1400       evasionPrunable =   !PvNode
1401                        && inCheck
1402                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1403                        && !pos.move_is_capture(move)
1404                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1405
1406       // Don't search moves with negative SEE values
1407       if (   !PvNode
1408           && (!inCheck || evasionPrunable)
1409           &&  move != ttMove
1410           && !move_is_promotion(move)
1411           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1412           continue;
1413
1414       // Don't search useless checks
1415       if (   !PvNode
1416           && !inCheck
1417           &&  givesCheck
1418           &&  move != ttMove
1419           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1420           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1421           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1422       {
1423           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1424               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1425
1426           continue;
1427       }
1428
1429       // Check for legality only before to do the move
1430       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1431           continue;
1432
1433       // Update current move
1434       ss->currentMove = move;
1435
1436       // Make and search the move
1437       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1438       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1439       pos.undo_move(move);
1440
1441       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1442
1443       // New best move?
1444       if (value > bestValue)
1445       {
1446           bestValue = value;
1447           ss->bestMove = move;
1448
1449           if (   PvNode
1450               && value > alpha
1451               && value < beta) // We want always alpha < beta
1452               alpha = value;
1453        }
1454     }
1455
1456     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1457     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1458     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1459         return value_mated_in(ss->ply);
1460
1461     // Update transposition table
1462     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1463     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1464          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1465
1466     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1467
1468     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1469
1470     return bestValue;
1471   }
1472
1473
1474   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1475   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1476   // will be pruned.
1477
1478   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1479   {
1480     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1481     Square from, to, ksq, victimSq;
1482     Piece pc;
1483     Color them;
1484     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1485
1486     from = move_from(move);
1487     to = move_to(move);
1488     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1489     ksq = pos.king_square(them);
1490     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1491     pc = pos.piece_on(from);
1492
1493     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1494     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1495     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1496
1497     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1498     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1499
1500     if (!(b && (b & (b - 1))))
1501         return true;
1502
1503     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1504     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1505         && bit_is_set(kingAtt, to))
1506         return true;
1507
1508     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1509     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1510
1511     while (b)
1512     {
1513         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1514         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1515
1516         // Note that here we generate illegal "double move"!
1517         if (   futilityValue >= beta
1518             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1519             return true;
1520
1521         if (futilityValue > bv)
1522             bv = futilityValue;
1523     }
1524
1525     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1526     *bestValue = bv;
1527     return false;
1528   }
1529
1530
1531   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1532   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1533   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1534   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1535   // second move is assumed to be a move from the current position.
1536
1537   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1538
1539     Square f1, t1, f2, t2;
1540     Piece p1, p2;
1541     Square ksq;
1542
1543     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1544     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1545
1546     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1547     f2 = move_from(m2);
1548     t1 = move_to(m1);
1549     if (f2 == t1)
1550         return true;
1551
1552     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1553     t2 = move_to(m2);
1554     f1 = move_from(m1);
1555     if (t2 == f1)
1556         return true;
1557
1558     // Case 3: Moving through the vacated square
1559     p2 = pos.piece_on(f2);
1560     if (   piece_is_slider(p2)
1561         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1562       return true;
1563
1564     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1565     p1 = pos.piece_on(t1);
1566     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1567         return true;
1568
1569     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1570     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1571     if (    piece_is_slider(p1)
1572         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1573     {
1574         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1575         clear_bit(&occ, f2);
1576         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1577             return true;
1578     }
1579     return false;
1580   }
1581
1582
1583   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1584   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1585   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1586
1587   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1588
1589     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1590       return v + ply;
1591
1592     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1593       return v - ply;
1594
1595     return v;
1596   }
1597
1598
1599   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1600   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1601
1602   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1603
1604     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1605       return v - ply;
1606
1607     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1608       return v + ply;
1609
1610     return v;
1611   }
1612
1613
1614   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1615   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1616
1617   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1618
1619     assert(move_is_ok(m));
1620     assert(threat && move_is_ok(threat));
1621     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1622     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1623
1624     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1625
1626     mfrom = move_from(m);
1627     mto = move_to(m);
1628     tfrom = move_from(threat);
1629     tto = move_to(threat);
1630
1631     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1632     if (mfrom == tto)
1633         return true;
1634
1635     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1636     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1637     if (   pos.move_is_capture(threat)
1638         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1639             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1640         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1641         return true;
1642
1643     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1644     // prune safe moves which block its ray.
1645     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1646         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1647         && pos.see_sign(m) >= 0)
1648         return true;
1649
1650     return false;
1651   }
1652
1653
1654   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1655   // can be used to cut-off at a given point in search.
1656
1657   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1658
1659     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1660
1661     return   (   tte->depth() >= depth
1662               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1663               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1664
1665           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1666               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1667   }
1668
1669
1670   // refine_eval() returns the transposition table score if
1671   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1672
1673   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1674
1675       assert(tte);
1676
1677       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1678
1679       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1680           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1681           return v;
1682
1683       return defaultEval;
1684   }
1685
1686
1687   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1688   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1689
1690   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1691                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1692     Move m;
1693     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1694
1695     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1696
1697     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1698     {
1699         m = movesSearched[i];
1700
1701         assert(m != move);
1702
1703         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1704     }
1705   }
1706
1707
1708   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1709   // the static position evaluation before and after the move.
1710
1711   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1712
1713     if (   m != MOVE_NULL
1714         && before != VALUE_NONE
1715         && after != VALUE_NONE
1716         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1717         && !move_is_special(m))
1718         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1719   }
1720
1721
1722   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1723   // since the beginning of the current search.
1724
1725   int current_search_time(int set) {
1726
1727     static int searchStartTime;
1728
1729     if (set)
1730         searchStartTime = set;
1731
1732     return get_system_time() - searchStartTime;
1733   }
1734
1735
1736   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1737   // protocol specifications:
1738   //
1739   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1740   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1741   //            use negative values for y.
1742
1743   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1744
1745     std::stringstream s;
1746
1747     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1748         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1749     else
1750         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1751
1752     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1753
1754     return s.str();
1755   }
1756
1757
1758   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1759   // to be sent to UCI gui.
1760
1761   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1762
1763     std::stringstream s;
1764     int t = current_search_time();
1765
1766     s << " nodes " << nodes
1767       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1768       << " time "  << t;
1769
1770     return s.str();
1771   }
1772
1773   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1774   // formatted according to UCI specification.
1775
1776   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1777
1778     std::stringstream s;
1779
1780     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1781
1782     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1783         s << *pv << " ";
1784
1785     return s.str();
1786   }
1787
1788   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1789   // seldepth formatted according to UCI specification.
1790
1791   string depth_to_uci(Depth depth) {
1792
1793     std::stringstream s;
1794
1795     // Retrieve max searched depth among threads
1796     int selDepth = 0;
1797     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1798         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1799             selDepth = Threads[i].maxPly;
1800
1801      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1802
1803     return s.str();
1804   }
1805
1806   string time_to_string(int millisecs) {
1807
1808     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1809     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1810
1811     int hours = millisecs / MSecHour;
1812     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1813     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1814
1815     std::stringstream s;
1816
1817     if (hours)
1818         s << hours << ':';
1819
1820     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1821     return s.str();
1822   }
1823
1824   string score_to_string(Value v) {
1825
1826     std::stringstream s;
1827
1828     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1829         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1830     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1831         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1832     else
1833         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1834
1835     return s.str();
1836   }
1837
1838   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1839   // It is used to write search information to the log file (which is created
1840   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1841
1842   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1843
1844     const int64_t K = 1000;
1845     const int64_t M = 1000000;
1846     const int startColumn = 28;
1847     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1848
1849     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1850     Move* m = pv;
1851     string san;
1852     std::stringstream s;
1853     size_t length = 0;
1854
1855     // First print depth, score, time and searched nodes...
1856     s << set960(pos.is_chess960())
1857       << std::setw(2) << depth
1858       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1859       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1860
1861     if (pos.nodes_searched() < M)
1862         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1863     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1864         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1865     else
1866         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1867
1868     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1869     while (*m != MOVE_NONE)
1870     {
1871         san = move_to_san(pos, *m);
1872         length += san.length() + 1;
1873
1874         if (length > maxLength)
1875         {
1876             length = san.length() + 1;
1877             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1878         }
1879         s << san << ' ';
1880
1881         pos.do_move(*m++, *st++);
1882     }
1883
1884     // Restore original position before to leave
1885     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1886
1887     return s.str();
1888   }
1889
1890   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1891   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1892   // search.
1893
1894   void poll(const Position& pos) {
1895
1896     static int lastInfoTime;
1897     int t = current_search_time();
1898
1899     //  Poll for input
1900     if (input_available())
1901     {
1902         // We are line oriented, don't read single chars
1903         string command;
1904
1905         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1906         {
1907             // Quit the program as soon as possible
1908             Limits.ponder = false;
1909             QuitRequest = StopRequest = true;
1910             return;
1911         }
1912         else if (command == "stop")
1913         {
1914             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1915             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1916             Limits.ponder = false;
1917             StopRequest = true;
1918         }
1919         else if (command == "ponderhit")
1920         {
1921             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1922             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1923             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1924             Limits.ponder = false;
1925
1926             if (StopOnPonderhit)
1927                 StopRequest = true;
1928         }
1929     }
1930
1931     // Print search information
1932     if (t < 1000)
1933         lastInfoTime = 0;
1934
1935     else if (lastInfoTime > t)
1936         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1937         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1938         lastInfoTime = 0;
1939
1940     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1941     {
1942         lastInfoTime = t;
1943
1944         dbg_print_mean();
1945         dbg_print_hit_rate();
1946     }
1947
1948     // Should we stop the search?
1949     if (Limits.ponder)
1950         return;
1951
1952     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1953                            && !AspirationFailLow
1954                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1955
1956     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1957                      || stillAtFirstMove;
1958
1959     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1960         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1961         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1962         StopRequest = true;
1963   }
1964
1965
1966   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1967   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1968   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1969   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1970   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1971   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1972
1973   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1974
1975     string command;
1976
1977     // Wait for a command from stdin
1978     while (   std::getline(std::cin, command)
1979            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1980
1981     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1982         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1983   }
1984
1985
1986   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1987   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1988   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1989
1990     assert(MultiPV > 1);
1991
1992     static RKISS rk;
1993
1994     // Rml list is already sorted by score in descending order
1995     int s;
1996     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1997     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
1998     int max = Rml[0].score;
1999     int var = Min(max - Rml[size - 1].score, PawnValueMidgame);
2000     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2001
2002     // PRNG sequence should be non deterministic
2003     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2004         rk.rand<unsigned>();
2005
2006     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2007     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2008     // then we choose the move with the resulting highest score.
2009     for (int i = 0; i < size; i++)
2010     {
2011         s = Rml[i].score;
2012
2013         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2014         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
2015             break;
2016
2017         // This is our magical formula
2018         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2019
2020         if (s > max_s)
2021         {
2022             max_s = s;
2023             *best = Rml[i].pv[0];
2024             *ponder = Rml[i].pv[1];
2025         }
2026     }
2027   }
2028
2029
2030   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2031
2032   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2033
2034     Move* sm;
2035     bestMoveChanges = 0;
2036     clear();
2037
2038     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2039     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2040     {
2041         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2042         // is in the list before to add it.
2043         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2044
2045         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2046             continue;
2047
2048         RootMove rm;
2049         rm.pv.push_back(ml.move());
2050         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2051         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2052         rm.nodes = 0;
2053         push_back(rm);
2054     }
2055   }
2056
2057   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2058
2059     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2060         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2061             return &(*this)[i];
2062
2063     return NULL;
2064   }
2065
2066   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2067   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2068   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2069   // long PV to print that is important for position analysis.
2070
2071   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2072
2073     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2074     TTEntry* tte;
2075     int ply = 1;
2076     Move m = pv[0];
2077
2078     assert(m != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(m));
2079
2080     pv.clear();
2081     pv.push_back(m);
2082     pos.do_move(m, *st++);
2083
2084     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2085            && tte->move() != MOVE_NONE
2086            && pos.move_is_pl(tte->move())
2087            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2088            && ply < PLY_MAX
2089            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2090     {
2091         pv.push_back(tte->move());
2092         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2093         ply++;
2094     }
2095     pv.push_back(MOVE_NONE);
2096
2097     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2098   }
2099
2100   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2101   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2102   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2103
2104   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2105
2106     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2107     TTEntry* tte;
2108     Key k;
2109     Value v, m = VALUE_NONE;
2110     int ply = 0;
2111
2112     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2113
2114     do {
2115         k = pos.get_key();
2116         tte = TT.probe(k);
2117
2118         // Don't overwrite existing correct entries
2119         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2120         {
2121             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2122             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2123         }
2124         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2125
2126     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2127
2128     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2129   }
2130 } // namespace
2131
2132
2133 // Little helper used by idle_loop() to check that all the slaves of a
2134 // master thread have finished searching.
2135
2136 static bool all_slaves_finished(SplitPoint* sp) {
2137
2138   assert(sp);
2139
2140   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
2141       if (sp->is_slave[i])
2142           return false;
2143
2144   return true;
2145 }
2146
2147
2148 // Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do.
2149 // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint object
2150 // for which the thread is the master.
2151
2152 void Thread::idle_loop(SplitPoint* sp) {
2153
2154   while (true)
2155   {
2156       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
2157       // instead of wasting CPU time polling for work.
2158       while (   do_sleep
2159              || do_terminate
2160              || (Threads.use_sleeping_threads() && state == Thread::AVAILABLE))
2161       {
2162           assert(!sp || Threads.use_sleeping_threads());
2163           assert(threadID != 0 || Threads.use_sleeping_threads());
2164
2165           // Slave thread should exit as soon as do_terminate flag raises
2166           if (do_terminate)
2167           {
2168               assert(!sp);
2169               state = Thread::TERMINATED;
2170               return;
2171           }
2172
2173           if (state == Thread::INITIALIZING)
2174               state = Thread::AVAILABLE;
2175
2176           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2177           lock_grab(&sleepLock);
2178
2179           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
2180           if (sp && all_slaves_finished(sp))
2181           {
2182               lock_release(&sleepLock);
2183               break;
2184           }
2185
2186           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
2187           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
2188           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
2189           // had the chance to grab the lock.
2190           if (do_sleep || state == Thread::AVAILABLE)
2191               cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
2192
2193           lock_release(&sleepLock);
2194       }
2195
2196       // If this thread has been assigned work, launch a search
2197       if (state == Thread::WORKISWAITING)
2198       {
2199           assert(!do_terminate);
2200
2201           state = Thread::SEARCHING;
2202
2203           // Copy split point position and search stack and call search()
2204           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2205           SplitPoint* tsp = splitPoint;
2206           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2207
2208           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2209           (ss+1)->sp = tsp;
2210
2211           if (tsp->nodeType == Root)
2212               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2213           else if (tsp->nodeType == PV)
2214               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2215           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2216               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2217           else
2218               assert(false);
2219
2220           assert(state == Thread::SEARCHING);
2221
2222           state = Thread::AVAILABLE;
2223
2224           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2225           // case we are the last slave of the split point.
2226           if (   Threads.use_sleeping_threads()
2227               && threadID != tsp->master
2228               && Threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2229               Threads[tsp->master].wake_up();
2230       }
2231
2232       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2233       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2234       if (sp && all_slaves_finished(sp))
2235       {
2236           // Because sp->is_slave[] is reset under lock protection,
2237           // be sure sp->lock has been released before to return.
2238           lock_grab(&(sp->lock));
2239           lock_release(&(sp->lock));
2240           return;
2241       }
2242   }
2243 }