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