Rewrite async I/O
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>
23 #include <iomanip>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26 #include <vector>
27 #include <algorithm>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 SearchLimits Limits;
47 std::vector<Move> SearchMoves;
48 Position* RootPosition;
49
50 namespace {
51
52   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
53   const bool FakeSplit = false;
54
55   // Different node types, used as template parameter
56   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
57
58   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
59   // move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
60   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
61   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
62   struct RootMove {
63
64     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
65     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
66     // than a move m2 if it has an higher score
67     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
68
69     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
70     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
71
72     int64_t nodes;
73     Value score;
74     Value prevScore;
75     std::vector<Move> pv;
76   };
77
78   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
79   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
80
81     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
82     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
83
84     int bestMoveChanges;
85   };
86
87
88   /// Constants
89
90   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
91   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
92   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
93
94   // Step 6. Razoring
95
96   // Maximum depth for razoring
97   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
98
99   // Dynamic razoring margin based on depth
100   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
101
102   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
103   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
104
105   // Step 9. Internal iterative deepening
106
107   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
108   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
109
110   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
111   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
112   const Value IIDMargin = Value(0x100);
113
114   // Step 11. Decide the new search depth
115
116   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
117   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
118   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
119   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
120   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
121
122   // Minimum depth for use of singular extension
123   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
124
125   // Step 12. Futility pruning
126
127   // Futility margin for quiescence search
128   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
129
130   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
131   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
132   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
133
134   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
135
136     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[std::max(int(d), 1)][std::min(mn, 63)]
137                            : 2 * VALUE_INFINITE;
138   }
139
140   inline int futility_move_count(Depth d) {
141
142     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
143   }
144
145   // Step 14. Reduced search
146
147   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
148   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
149
150   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
151
152     return (Depth) Reductions[PvNode][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
153   }
154
155   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
156   // better than the second best move.
157   const Value EasyMoveMargin = Value(0x150);
158
159
160   /// Namespace variables
161
162   // Root move list
163   RootMoveList Rml;
164
165   // MultiPV mode
166   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIdx;
167
168   // Time management variables
169   volatile bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, AspirationFailLow;
170   TimeManager TimeMgr;
171
172   // Skill level adjustment
173   int SkillLevel;
174   bool SkillLevelEnabled;
175
176   // History table
177   History H;
178
179
180   /// Local functions
181
182   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
183
184   template <NodeType NT>
185   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
186
187   template <NodeType NT>
188   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
189
190   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
191   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
192   Value value_to_tt(Value v, int ply);
193   Value value_from_tt(Value v, int ply);
194   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
195   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
196   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
197   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
198   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
199
200   int elapsed_search_time(int set = 0);
201   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
202   string speed_to_uci(int64_t nodes);
203   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
204   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
205   string depth_to_uci(Depth depth);
206
207   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
208   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
209   // we simply create and use a standard MovePicker object.
210   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
211
212     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
213                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
214   };
215
216   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
217   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
218
219     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
220                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
221
222     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
223     MovePicker* mp;
224   };
225
226   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
227   // notation compatible with UCI protocol.
228   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
229
230     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
231     return os << move_to_uci(m, chess960);
232   }
233
234   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
235   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
236   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
237   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
238   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
239   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
240   enum set960 {};
241
242   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
243
244     os.iword(0) = int(f);
245     return os;
246   }
247
248   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
249   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
250   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
251   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
252   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
253   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
254   template <bool PvNode>
255   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
256                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
257     assert(m != MOVE_NONE);
258
259     Depth result = DEPTH_ZERO;
260     *dangerous = moveIsCheck;
261
262     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
263         result += CheckExtension[PvNode];
264
265     if (type_of(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
266     {
267         Color c = pos.side_to_move();
268         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
269         {
270             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
271             *dangerous = true;
272         }
273         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
274         {
275             result += PassedPawnExtension[PvNode];
276             *dangerous = true;
277         }
278     }
279
280     if (   captureOrPromotion
281         && type_of(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
282         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
283             - PieceValueMidgame[pos.piece_on(move_to(m))] == VALUE_ZERO)
284         && !is_special(m))
285     {
286         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
287         *dangerous = true;
288     }
289
290     return std::min(result, ONE_PLY);
291   }
292
293 } // namespace
294
295
296 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
297
298 void init_search() {
299
300   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
301   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
302   int mc; // moveCount
303
304   // Init reductions array
305   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
306   {
307       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
308       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
309       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
310       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
311   }
312
313   // Init futility margins array
314   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
315       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
316
317   // Init futility move count array
318   for (d = 0; d < 32; d++)
319       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
320 }
321
322
323 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
324 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
325
326 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
327
328   StateInfo st;
329   int64_t sum = 0;
330
331   // Generate all legal moves
332   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
333
334   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
335   // the moves, just to count them.
336   if (depth <= ONE_PLY)
337       return ml.size();
338
339   // Loop through all legal moves
340   CheckInfo ci(pos);
341   for ( ; !ml.end(); ++ml)
342   {
343       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
344       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
345       pos.undo_move(ml.move());
346   }
347   return sum;
348 }
349
350
351 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
352 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
353 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
354 /// received during the search.
355
356 void think() {
357
358   static Book book; // Defined static to initialize the PRNG only once
359
360   Position& pos = *RootPosition;
361
362   // Save "search start" time and reset elapsed time to zero
363   elapsed_search_time(get_system_time());
364
365   // Initialize global search-related variables
366   StopOnPonderhit = StopRequest = AspirationFailLow = false;
367
368   // Set output stream mode: normal or chess960. Castling notation is different
369   cout << set960(pos.is_chess960());
370
371   // Look for a book move
372   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
373   {
374       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
375           book.open(Options["Book File"].value<string>());
376
377       Move bookMove = book.probe(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
378       if (bookMove != MOVE_NONE)
379       {
380           if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
381               Threads.wait_for_stop_or_ponderhit();
382
383           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
384           return;
385       }
386   }
387
388   // Read UCI options: GUI could change UCI parameters during the game
389   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
390   Threads.read_uci_options();
391
392   // Set a new TT size if changed
393   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
394
395   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
396   {
397       Options["Clear Hash"].set_value("false");
398       TT.clear();
399   }
400
401   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
402   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
403
404   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
405   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
406   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
407   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? std::max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
408
409   // Write current search header to log file
410   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
411   {
412       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
413       log << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
414           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
415           << " ponder: "      << Limits.ponder
416           << " time: "        << Limits.time
417           << " increment: "   << Limits.increment
418           << " moves to go: " << Limits.movesToGo
419           << endl;
420   }
421
422   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
423   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
424   {
425       Threads[i].maxPly = 0;
426       Threads[i].wake_up();
427   }
428
429   // Set best timer interval to avoid lagging under time pressure. Timer is
430   // used to check for remaining available thinking time.
431    TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
432
433   if (TimeMgr.available_time())
434       Threads.set_timer(std::min(100, std::max(TimeMgr.available_time() / 8, 20)));
435   else
436       Threads.set_timer(100);
437
438   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
439   Move ponderMove = MOVE_NONE;
440   Move bestMove = id_loop(pos, &SearchMoves[0], &ponderMove);
441
442   // Stop timer, no need to check for available time any more
443   Threads.set_timer(0);
444
445   // This makes all the slave threads to go to sleep, if not already sleeping
446   Threads.set_size(1);
447
448   // Write current search final statistics to log file
449   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
450   {
451       int e = elapsed_search_time();
452
453       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
454       log << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
455           << "\nNodes/second: " << (e > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / e : 0)
456           << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
457
458       StateInfo st;
459       pos.do_move(bestMove, st);
460       log << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
461       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
462   }
463
464   // When we reach max depth we arrive here even without a StopRequest, but if
465   // we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the best move
466   // before we are told to do so.
467   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
468       Threads.wait_for_stop_or_ponderhit();
469
470   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
471   cout << "bestmove " << bestMove;
472
473   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
474   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
475   if (ponderMove != MOVE_NONE)
476       cout << " ponder " << ponderMove;
477
478   cout << endl;
479 }
480
481
482 namespace {
483
484   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
485   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
486   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
487
488   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
489
490     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
491     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
492     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
493     int depth, aspirationDelta;
494     Value bestValue, alpha, beta;
495     Move bestMove, skillBest, skillPonder;
496     bool bestMoveNeverChanged = true;
497
498     // Initialize stuff before a new search
499     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
500     TT.new_search();
501     H.clear();
502     *ponderMove = bestMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
503     depth = aspirationDelta = 0;
504     bestValue = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
505     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
506
507     // Moves to search are verified and copied
508     Rml.init(pos, searchMoves);
509
510     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
511     if (!Rml.size())
512     {
513         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
514              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
515
516         return MOVE_NONE;
517     }
518
519     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
520     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
521     {
522         // Save now last iteration's scores, before Rml moves are reordered
523         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
524             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
525
526         Rml.bestMoveChanges = 0;
527
528         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
529         for (MultiPVIdx = 0; MultiPVIdx < std::min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIdx++)
530         {
531             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
532             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIdx].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
533             {
534                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
535                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
536
537                 aspirationDelta = std::min(std::max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
538                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
539
540                 alpha = std::max(Rml[MultiPVIdx].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
541                 beta  = std::min(Rml[MultiPVIdx].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
542             }
543             else
544             {
545                 alpha = -VALUE_INFINITE;
546                 beta  =  VALUE_INFINITE;
547             }
548
549             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
550             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
551             do {
552                 // Search starts from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
553                 // needed by update gains and ss copy when splitting at Root.
554                 bestValue = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
555
556                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
557                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
558                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
559                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
560                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
561                 // the already searched PV lines are preserved.
562                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIdx, Rml.end());
563
564                 // In case we have found an exact score and we are going to leave
565                 // the fail high/low loop then reorder the PV moves, otherwise
566                 // leave the last PV move in its position so to be searched again.
567                 // Of course this is needed only in MultiPV search.
568                 if (MultiPVIdx && bestValue > alpha && bestValue < beta)
569                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIdx);
570
571                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
572                 // have been overwritten during the search.
573                 for (int i = 0; i <= MultiPVIdx; i++)
574                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
575
576                 // If search has been stopped exit the aspiration window loop,
577                 // note that sorting and writing PV back to TT is safe becuase
578                 // Rml is still valid, although refers to the previous iteration.
579                 if (StopRequest)
580                     break;
581
582                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
583                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search. UCI
584                 // protocol requires to send all the PV lines also if are still
585                 // to be searched and so refer to the previous search's score.
586                 if ((bestValue > alpha && bestValue < beta) || elapsed_search_time() > 2000)
587                     for (int i = 0; i < std::min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
588                     {
589                         bool updated = (i <= MultiPVIdx);
590
591                         if (depth == 1 && !updated)
592                             continue;
593
594                         Depth d = (updated ? depth : depth - 1) * ONE_PLY;
595                         Value s = (updated ? Rml[i].score : Rml[i].prevScore);
596
597                         cout << "info"
598                              << depth_to_uci(d)
599                              << (i == MultiPVIdx ? score_to_uci(s, alpha, beta) : score_to_uci(s))
600                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
601                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
602                              << endl;
603                     }
604
605                 // In case of failing high/low increase aspiration window and
606                 // research, otherwise exit the fail high/low loop.
607                 if (bestValue >= beta)
608                 {
609                     beta = std::min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
610                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
611                 }
612                 else if (bestValue <= alpha)
613                 {
614                     AspirationFailLow = true;
615                     StopOnPonderhit = false;
616
617                     alpha = std::max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
618                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
619                 }
620                 else
621                     break;
622
623             } while (abs(bestValue) < VALUE_KNOWN_WIN);
624         }
625
626         // Collect info about search result
627         bestMove = Rml[0].pv[0];
628         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
629         bestValues[depth] = bestValue;
630         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
631
632         // Skills: Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
633         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
634             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
635
636         if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
637         {
638             Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
639             log << pretty_pv(pos, depth, bestValue, elapsed_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
640         }
641
642         // Filter out startup noise when monitoring best move stability
643         if (depth > 2 && bestMoveChanges[depth])
644             bestMoveNeverChanged = false;
645
646         // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
647         if (!StopRequest && !StopOnPonderhit && Limits.useTimeManagement())
648         {
649             // Take in account some extra time if the best move has changed
650             if (depth > 4 && depth < 50)
651                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
652
653             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
654             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
655             if (elapsed_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
656                 StopRequest = true;
657
658             // Stop search early if one move seems to be much better than others
659             if (   depth >= 10
660                 && !StopRequest
661                 && (   bestMoveNeverChanged
662                     || elapsed_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 40) / 100))
663             {
664                 Value rBeta = bestValue - EasyMoveMargin;
665                 (ss+1)->excludedMove = bestMove;
666                 (ss+1)->skipNullMove = true;
667                 Value v = search<NonPV>(pos, ss+1, rBeta - 1, rBeta, (depth * ONE_PLY) / 2);
668                 (ss+1)->skipNullMove = false;
669                 (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
670
671                 if (v < rBeta)
672                     StopRequest = true;
673             }
674
675             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
676             if (StopRequest && Limits.ponder) // FIXME Limits.ponder is racy
677             {
678                 StopRequest = false;
679                 StopOnPonderhit = true;
680             }
681         }
682     }
683
684     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
685     if (SkillLevelEnabled)
686     {
687         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
688             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
689
690         bestMove = skillBest;
691         *ponderMove = skillPonder;
692     }
693
694     return bestMove;
695   }
696
697
698   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
699   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
700   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
701   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
702   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
703   // here: This is taken care of after we return from the split point.
704
705   template <NodeType NT>
706   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
707
708     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
709     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
710     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
711
712     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
713     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
714     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
715     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
716
717     Move movesSearched[MAX_MOVES];
718     int64_t nodes;
719     StateInfo st;
720     const TTEntry *tte;
721     Key posKey;
722     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
723     Depth ext, newDepth;
724     ValueType vt;
725     Value bestValue, value, oldAlpha;
726     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValue;
727     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck;
728     bool captureOrPromotion, dangerous, doFullDepthSearch;
729     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
730     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
731     SplitPoint* sp = NULL;
732
733     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
734     oldAlpha = alpha;
735     inCheck = pos.in_check();
736     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
737
738     // Used to send selDepth info to GUI
739     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
740         thread.maxPly = ss->ply;
741
742     // Step 1. Initialize node
743     if (!SpNode)
744     {
745         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
746         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
747         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
748     }
749     else
750     {
751         sp = ss->sp;
752         tte = NULL;
753         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
754         threatMove = sp->threatMove;
755         goto split_point_start;
756     }
757
758     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
759     if ((   StopRequest
760          || pos.is_draw<false>()
761          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
762         return VALUE_DRAW;
763
764     // Step 3. Mate distance pruning
765     if (!RootNode)
766     {
767         alpha = std::max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
768         beta = std::min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
769         if (alpha >= beta)
770             return alpha;
771     }
772
773     // Step 4. Transposition table lookup
774     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
775     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
776     excludedMove = ss->excludedMove;
777     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
778     tte = TT.probe(posKey);
779     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
780
781     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
782     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
783     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
784     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
785     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
786                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
787     {
788         TT.refresh(tte);
789         ss->bestMove = move = ttMove; // Can be MOVE_NONE
790         value = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
791
792         if (   value >= beta
793             && move
794             && !pos.is_capture_or_promotion(move)
795             && move != ss->killers[0])
796         {
797             ss->killers[1] = ss->killers[0];
798             ss->killers[0] = move;
799         }
800         return value;
801     }
802
803     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
804     if (inCheck)
805         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
806     else if (tte)
807     {
808         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
809
810         ss->eval = tte->static_value();
811         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
812         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
813     }
814     else
815     {
816         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
817         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
818     }
819
820     // Update gain for the parent non-capture move given the static position
821     // evaluation before and after the move.
822     if (   (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
823         && (ss-1)->eval != VALUE_NONE
824         && ss->eval != VALUE_NONE
825         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
826         && !is_special(move))
827     {
828         Square to = move_to(move);
829         H.update_gain(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->eval - ss->eval);
830     }
831
832     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
833     if (   !PvNode
834         &&  depth < RazorDepth
835         && !inCheck
836         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
837         &&  ttMove == MOVE_NONE
838         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
839         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
840     {
841         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
842         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
843         if (v < rbeta)
844             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
845             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
846             return v;
847     }
848
849     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
850     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
851     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
852     if (   !PvNode
853         && !ss->skipNullMove
854         &&  depth < RazorDepth
855         && !inCheck
856         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
857         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
858         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
859         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
860
861     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
862     if (   !PvNode
863         && !ss->skipNullMove
864         &&  depth > ONE_PLY
865         && !inCheck
866         &&  refinedValue >= beta
867         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
868         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
869     {
870         ss->currentMove = MOVE_NULL;
871
872         // Null move dynamic reduction based on depth
873         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
874
875         // Null move dynamic reduction based on value
876         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
877             R++;
878
879         pos.do_null_move<true>(st);
880         (ss+1)->skipNullMove = true;
881         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
882                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
883         (ss+1)->skipNullMove = false;
884         pos.do_null_move<false>(st);
885
886         if (nullValue >= beta)
887         {
888             // Do not return unproven mate scores
889             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
890                 nullValue = beta;
891
892             if (depth < 6 * ONE_PLY)
893                 return nullValue;
894
895             // Do verification search at high depths
896             ss->skipNullMove = true;
897             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
898             ss->skipNullMove = false;
899
900             if (v >= beta)
901                 return nullValue;
902         }
903         else
904         {
905             // The null move failed low, which means that we may be faced with
906             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
907             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
908             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
909             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
910             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
911             threatMove = (ss+1)->bestMove;
912
913             if (   depth < ThreatDepth
914                 && (ss-1)->reduction
915                 && threatMove != MOVE_NONE
916                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
917                 return beta - 1;
918         }
919     }
920
921     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
922     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
923     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
924     // prune the previous move.
925     if (   !PvNode
926         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
927         && !inCheck
928         && !ss->skipNullMove
929         &&  excludedMove == MOVE_NONE
930         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
931     {
932         Value rbeta = beta + 200;
933         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
934
935         assert(rdepth >= ONE_PLY);
936
937         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
938         CheckInfo ci(pos);
939
940         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
941             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
942             {
943                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
944                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
945                 pos.undo_move(move);
946                 if (value >= rbeta)
947                     return value;
948             }
949     }
950
951     // Step 10. Internal iterative deepening
952     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
953         && ttMove == MOVE_NONE
954         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
955     {
956         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
957
958         ss->skipNullMove = true;
959         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
960         ss->skipNullMove = false;
961
962         tte = TT.probe(posKey);
963         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
964     }
965
966 split_point_start: // At split points actual search starts from here
967
968     // Initialize a MovePicker object for the current position
969     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
970     CheckInfo ci(pos);
971     ss->bestMove = MOVE_NONE;
972     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
973     singularExtensionNode =   !RootNode
974                            && !SpNode
975                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
976                            && ttMove != MOVE_NONE
977                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
978                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
979                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
980     if (SpNode)
981     {
982         lock_grab(&(sp->lock));
983         bestValue = sp->bestValue;
984     }
985
986     // Step 11. Loop through moves
987     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
988     while (   bestValue < beta
989            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
990            && !thread.cutoff_occurred())
991     {
992       assert(is_ok(move));
993
994       if (move == excludedMove)
995           continue;
996
997       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
998       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
999       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
1000       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIdx))
1001           continue;
1002
1003       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
1004       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1005           continue;
1006
1007       if (SpNode)
1008       {
1009           moveCount = ++sp->moveCount;
1010           lock_release(&(sp->lock));
1011       }
1012       else
1013           moveCount++;
1014
1015       if (RootNode)
1016       {
1017           // This is used by time management
1018           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1019
1020           // Save the current node count before the move is searched
1021           nodes = pos.nodes_searched();
1022
1023           // For long searches send current move info to GUI
1024           if (pos.thread() == 0 && elapsed_search_time() > 2000)
1025               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1026                    << " currmove " << move
1027                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIdx << endl;
1028       }
1029
1030       isPvMove = (PvNode && moveCount <= 1);
1031       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1032       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
1033
1034       // Step 12. Decide the new search depth
1035       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1036
1037       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1038       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1039       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1040       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1041       // a margin then we extend ttMove.
1042       if (   singularExtensionNode
1043           && move == ttMove
1044           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1045           && ext < ONE_PLY)
1046       {
1047           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1048
1049           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1050           {
1051               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1052               ss->excludedMove = move;
1053               ss->skipNullMove = true;
1054               value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1055               ss->skipNullMove = false;
1056               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1057               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1058               if (value < rBeta)
1059                   ext = ONE_PLY;
1060           }
1061       }
1062
1063       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1064       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1065
1066       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1067       if (   !PvNode
1068           && !captureOrPromotion
1069           && !inCheck
1070           && !dangerous
1071           &&  move != ttMove
1072           && !is_castle(move))
1073       {
1074           // Move count based pruning
1075           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1076               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1077               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1078           {
1079               if (SpNode)
1080                   lock_grab(&(sp->lock));
1081
1082               continue;
1083           }
1084
1085           // Value based pruning
1086           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1087           // but fixing this made program slightly weaker.
1088           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1089           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1090                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1091
1092           if (futilityValue < beta)
1093           {
1094               if (SpNode)
1095               {
1096                   lock_grab(&(sp->lock));
1097                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1098                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1099               }
1100               else if (futilityValue > bestValue)
1101                   bestValue = futilityValue;
1102
1103               continue;
1104           }
1105
1106           // Prune moves with negative SEE at low depths
1107           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1108               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1109               && pos.see_sign(move) < 0)
1110           {
1111               if (SpNode)
1112                   lock_grab(&(sp->lock));
1113
1114               continue;
1115           }
1116       }
1117
1118       // Check for legality only before to do the move
1119       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1120       {
1121           moveCount--;
1122           continue;
1123       }
1124
1125       ss->currentMove = move;
1126       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1127           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1128
1129       // Step 14. Make the move
1130       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1131
1132       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high will be
1133       // re-searched at full depth.
1134       if (   depth > 3 * ONE_PLY
1135           && !isPvMove
1136           && !captureOrPromotion
1137           && !dangerous
1138           && !is_castle(move)
1139           &&  ss->killers[0] != move
1140           &&  ss->killers[1] != move)
1141       {
1142           ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1143           Depth d = newDepth - ss->reduction;
1144           alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1145
1146           value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1147                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1148
1149           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
1150           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1151       }
1152       else
1153           doFullDepthSearch = !isPvMove;
1154
1155       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
1156       if (doFullDepthSearch)
1157       {
1158           alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1159           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1160                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1161       }
1162
1163       // Only for PV nodes do a full PV search on the first move or after a fail
1164       // high, in the latter case search only if value < beta, otherwise let the
1165       // parent node to fail low with value <= alpha and to try another move.
1166       if (PvNode && (isPvMove || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
1167           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1168                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1169
1170       // Step 17. Undo move
1171       pos.undo_move(move);
1172
1173       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1174
1175       // Step 18. Check for new best move
1176       if (SpNode)
1177       {
1178           lock_grab(&(sp->lock));
1179           bestValue = sp->bestValue;
1180           alpha = sp->alpha;
1181       }
1182
1183       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1184       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1185       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1186       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1187       if (RootNode && !StopRequest)
1188       {
1189           // Remember searched nodes counts for this move
1190           RootMove* rm = Rml.find(move);
1191           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1192
1193           // PV move or new best move ?
1194           if (isPvMove || value > alpha)
1195           {
1196               // Update PV
1197               rm->score = value;
1198               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1199
1200               // We record how often the best move has been changed in each
1201               // iteration. This information is used for time management: When
1202               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1203               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1204                   Rml.bestMoveChanges++;
1205           }
1206           else
1207               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1208               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1209               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1210               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1211
1212       } // RootNode
1213
1214       if (value > bestValue)
1215       {
1216           bestValue = value;
1217           ss->bestMove = move;
1218
1219           if (   PvNode
1220               && value > alpha
1221               && value < beta) // We want always alpha < beta
1222               alpha = value;
1223
1224           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1225           {
1226               sp->bestValue = value;
1227               sp->ss->bestMove = move;
1228               sp->alpha = alpha;
1229               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1230           }
1231       }
1232
1233       // Step 19. Check for split
1234       if (   !SpNode
1235           && depth >= Threads.min_split_depth()
1236           && bestValue < beta
1237           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1238           && !StopRequest
1239           && !thread.cutoff_occurred())
1240           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1241                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1242     }
1243
1244     // Step 20. Check for mate and stalemate
1245     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1246     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1247     // case of StopRequest or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1248     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1249     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1250     if (!SpNode && !moveCount)
1251         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1252
1253     // Step 21. Update tables
1254     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1255     // history counters, and killer moves.
1256     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1257     {
1258         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1259         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1260              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1261
1262         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1263
1264         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1265         if (    bestValue >= beta
1266             && !pos.is_capture_or_promotion(move))
1267         {
1268             if (move != ss->killers[0])
1269             {
1270                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1271                 ss->killers[0] = move;
1272             }
1273             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1274         }
1275     }
1276
1277     if (SpNode)
1278     {
1279         // Here we have the lock still grabbed
1280         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1281         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1282         lock_release(&(sp->lock));
1283     }
1284
1285     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1286
1287     return bestValue;
1288   }
1289
1290   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1291   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1292   // less than ONE_PLY).
1293
1294   template <NodeType NT>
1295   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1296
1297     const bool PvNode = (NT == PV);
1298
1299     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1300     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1301     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1302     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1303     assert(depth <= 0);
1304     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1305
1306     StateInfo st;
1307     Move ttMove, move;
1308     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1309     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1310     const TTEntry* tte;
1311     Depth ttDepth;
1312     ValueType vt;
1313     Value oldAlpha = alpha;
1314
1315     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1316     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1317
1318     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1319     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1320         return VALUE_DRAW;
1321
1322     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1323     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1324     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1325     inCheck = pos.in_check();
1326     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1327
1328     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1329     // pruning, but only for move ordering.
1330     tte = TT.probe(pos.get_key());
1331     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1332
1333     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1334     {
1335         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1336         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1337     }
1338
1339     // Evaluate the position statically
1340     if (inCheck)
1341     {
1342         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1343         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1344         enoughMaterial = false;
1345     }
1346     else
1347     {
1348         if (tte)
1349         {
1350             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1351
1352             evalMargin = tte->static_value_margin();
1353             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1354         }
1355         else
1356             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1357
1358         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1359         if (bestValue >= beta)
1360         {
1361             if (!tte)
1362                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1363
1364             return bestValue;
1365         }
1366
1367         if (PvNode && bestValue > alpha)
1368             alpha = bestValue;
1369
1370         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1371         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1372         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1373     }
1374
1375     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1376     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1377     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1378     // be generated.
1379     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1380     CheckInfo ci(pos);
1381
1382     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1383     while (   bestValue < beta
1384            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1385     {
1386       assert(is_ok(move));
1387
1388       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1389
1390       // Futility pruning
1391       if (   !PvNode
1392           && !inCheck
1393           && !givesCheck
1394           &&  move != ttMove
1395           &&  enoughMaterial
1396           && !is_promotion(move)
1397           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1398       {
1399           futilityValue =  futilityBase
1400                          + PieceValueEndgame[pos.piece_on(move_to(move))]
1401                          + (is_enpassant(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1402
1403           if (futilityValue < beta)
1404           {
1405               if (futilityValue > bestValue)
1406                   bestValue = futilityValue;
1407
1408               continue;
1409           }
1410
1411           // Prune moves with negative or equal SEE
1412           if (   futilityBase < beta
1413               && depth < DEPTH_ZERO
1414               && pos.see(move) <= 0)
1415               continue;
1416       }
1417
1418       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1419       evasionPrunable =   !PvNode
1420                        && inCheck
1421                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1422                        && !pos.is_capture(move)
1423                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1424
1425       // Don't search moves with negative SEE values
1426       if (   !PvNode
1427           && (!inCheck || evasionPrunable)
1428           &&  move != ttMove
1429           && !is_promotion(move)
1430           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1431           continue;
1432
1433       // Don't search useless checks
1434       if (   !PvNode
1435           && !inCheck
1436           &&  givesCheck
1437           &&  move != ttMove
1438           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1439           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1440           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1441       {
1442           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1443               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1444
1445           continue;
1446       }
1447
1448       // Check for legality only before to do the move
1449       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1450           continue;
1451
1452       // Update current move
1453       ss->currentMove = move;
1454
1455       // Make and search the move
1456       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1457       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1458       pos.undo_move(move);
1459
1460       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1461
1462       // New best move?
1463       if (value > bestValue)
1464       {
1465           bestValue = value;
1466           ss->bestMove = move;
1467
1468           if (   PvNode
1469               && value > alpha
1470               && value < beta) // We want always alpha < beta
1471               alpha = value;
1472        }
1473     }
1474
1475     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1476     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1477     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1478         return value_mated_in(ss->ply);
1479
1480     // Update transposition table
1481     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1482     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1483          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1484
1485     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1486
1487     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1488
1489     return bestValue;
1490   }
1491
1492
1493   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1494   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1495   // will be pruned.
1496
1497   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1498   {
1499     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1500     Square from, to, ksq, victimSq;
1501     Piece pc;
1502     Color them;
1503     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1504
1505     from = move_from(move);
1506     to = move_to(move);
1507     them = flip(pos.side_to_move());
1508     ksq = pos.king_square(them);
1509     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1510     pc = pos.piece_on(from);
1511
1512     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1513     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1514     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1515
1516     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1517     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1518
1519     if (!(b && (b & (b - 1))))
1520         return true;
1521
1522     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1523     if (   type_of(pc) == QUEEN
1524         && bit_is_set(kingAtt, to))
1525         return true;
1526
1527     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1528     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1529
1530     while (b)
1531     {
1532         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1533         futilityValue = futilityBase + PieceValueEndgame[pos.piece_on(victimSq)];
1534
1535         // Note that here we generate illegal "double move"!
1536         if (   futilityValue >= beta
1537             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1538             return true;
1539
1540         if (futilityValue > bv)
1541             bv = futilityValue;
1542     }
1543
1544     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1545     *bestValue = bv;
1546     return false;
1547   }
1548
1549
1550   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1551   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1552   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1553   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1554   // second move is assumed to be a move from the current position.
1555
1556   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1557
1558     Square f1, t1, f2, t2;
1559     Piece p1, p2;
1560     Square ksq;
1561
1562     assert(is_ok(m1));
1563     assert(is_ok(m2));
1564
1565     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1566     f2 = move_from(m2);
1567     t1 = move_to(m1);
1568     if (f2 == t1)
1569         return true;
1570
1571     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1572     t2 = move_to(m2);
1573     f1 = move_from(m1);
1574     if (t2 == f1)
1575         return true;
1576
1577     // Case 3: Moving through the vacated square
1578     p2 = pos.piece_on(f2);
1579     if (   piece_is_slider(p2)
1580         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1581       return true;
1582
1583     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1584     p1 = pos.piece_on(t1);
1585     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1586         return true;
1587
1588     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1589     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1590     if (    piece_is_slider(p1)
1591         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1592     {
1593         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1594         clear_bit(&occ, f2);
1595         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1596             return true;
1597     }
1598     return false;
1599   }
1600
1601
1602   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1603   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1604   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1605
1606   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1607
1608     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1609       return v + ply;
1610
1611     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1612       return v - ply;
1613
1614     return v;
1615   }
1616
1617
1618   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1619   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1620
1621   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1622
1623     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1624       return v - ply;
1625
1626     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1627       return v + ply;
1628
1629     return v;
1630   }
1631
1632
1633   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1634   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1635
1636   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1637
1638     assert(is_ok(m));
1639     assert(is_ok(threat));
1640     assert(!pos.is_capture_or_promotion(m));
1641     assert(!pos.is_passed_pawn_push(m));
1642
1643     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1644
1645     mfrom = move_from(m);
1646     mto = move_to(m);
1647     tfrom = move_from(threat);
1648     tto = move_to(threat);
1649
1650     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1651     if (mfrom == tto)
1652         return true;
1653
1654     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1655     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1656     if (   pos.is_capture(threat)
1657         && (   PieceValueMidgame[pos.piece_on(tfrom)] >= PieceValueMidgame[pos.piece_on(tto)]
1658             || type_of(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1659         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1660         return true;
1661
1662     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1663     // prune safe moves which block its ray.
1664     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1665         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1666         && pos.see_sign(m) >= 0)
1667         return true;
1668
1669     return false;
1670   }
1671
1672
1673   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1674   // can be used to cut-off at a given point in search.
1675
1676   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1677
1678     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1679
1680     return   (   tte->depth() >= depth
1681               || v >= std::max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1682               || v < std::min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1683
1684           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1685               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1686   }
1687
1688
1689   // refine_eval() returns the transposition table score if
1690   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1691
1692   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1693
1694       assert(tte);
1695
1696       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1697
1698       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1699           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1700           return v;
1701
1702       return defaultEval;
1703   }
1704
1705
1706   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1707   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1708
1709   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1710                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1711     Move m;
1712     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1713
1714     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1715
1716     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1717     {
1718         m = movesSearched[i];
1719
1720         assert(m != move);
1721
1722         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1723     }
1724   }
1725
1726
1727   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1728   // since the beginning of the current search.
1729
1730   int elapsed_search_time(int set) {
1731
1732     static int searchStartTime;
1733
1734     if (set)
1735         searchStartTime = set;
1736
1737     return get_system_time() - searchStartTime;
1738   }
1739
1740
1741   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1742   // protocol specifications:
1743   //
1744   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1745   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1746   //            use negative values for y.
1747
1748   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1749
1750     std::stringstream s;
1751
1752     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1753         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1754     else
1755         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1756
1757     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1758
1759     return s.str();
1760   }
1761
1762
1763   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1764   // to be sent to UCI gui.
1765
1766   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1767
1768     std::stringstream s;
1769     int t = elapsed_search_time();
1770
1771     s << " nodes " << nodes
1772       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1773       << " time "  << t;
1774
1775     return s.str();
1776   }
1777
1778
1779   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1780   // formatted according to UCI specification.
1781
1782   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1783
1784     std::stringstream s;
1785
1786     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1787
1788     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1789         s << *pv << " ";
1790
1791     return s.str();
1792   }
1793
1794
1795   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1796   // seldepth formatted according to UCI specification.
1797
1798   string depth_to_uci(Depth depth) {
1799
1800     std::stringstream s;
1801
1802     // Retrieve max searched depth among threads
1803     int selDepth = 0;
1804     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1805         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1806             selDepth = Threads[i].maxPly;
1807
1808      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1809
1810     return s.str();
1811   }
1812
1813   string time_to_string(int millisecs) {
1814
1815     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1816     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1817
1818     int hours = millisecs / MSecHour;
1819     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1820     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1821
1822     std::stringstream s;
1823
1824     if (hours)
1825         s << hours << ':';
1826
1827     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1828     return s.str();
1829   }
1830
1831   string score_to_string(Value v) {
1832
1833     std::stringstream s;
1834
1835     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1836         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1837     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1838         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1839     else
1840         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1841
1842     return s.str();
1843   }
1844
1845
1846   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1847   // It is used to write search information to the log file (which is created
1848   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1849
1850   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1851
1852     const int64_t K = 1000;
1853     const int64_t M = 1000000;
1854     const int startColumn = 28;
1855     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1856
1857     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1858     Move* m = pv;
1859     string san;
1860     std::stringstream s;
1861     size_t length = 0;
1862
1863     // First print depth, score, time and searched nodes...
1864     s << set960(pos.is_chess960())
1865       << std::setw(2) << depth
1866       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1867       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1868
1869     if (pos.nodes_searched() < M)
1870         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1871     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1872         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1873     else
1874         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1875
1876     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1877     while (*m != MOVE_NONE)
1878     {
1879         san = move_to_san(pos, *m);
1880         length += san.length() + 1;
1881
1882         if (length > maxLength)
1883         {
1884             length = san.length() + 1;
1885             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1886         }
1887         s << san << ' ';
1888
1889         pos.do_move(*m++, *st++);
1890     }
1891
1892     // Restore original position before to leave
1893     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1894
1895     return s.str();
1896   }
1897
1898
1899   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1900   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1901
1902   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1903
1904     assert(MultiPV > 1);
1905
1906     static RKISS rk;
1907
1908     // Rml list is already sorted by score in descending order
1909     int s;
1910     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1911     int size = std::min(MultiPV, (int)Rml.size());
1912     int max = Rml[0].score;
1913     int var = std::min(max - Rml[size - 1].score, int(PawnValueMidgame));
1914     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
1915
1916     // PRNG sequence should be non deterministic
1917     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
1918         rk.rand<unsigned>();
1919
1920     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
1921     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1922     // then we choose the move with the resulting highest score.
1923     for (int i = 0; i < size; i++)
1924     {
1925         s = Rml[i].score;
1926
1927         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1928         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
1929             break;
1930
1931         // This is our magical formula
1932         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
1933
1934         if (s > max_s)
1935         {
1936             max_s = s;
1937             *best = Rml[i].pv[0];
1938             *ponder = Rml[i].pv[1];
1939         }
1940     }
1941   }
1942
1943
1944   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
1945
1946   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
1947
1948     Move* sm;
1949     bestMoveChanges = 0;
1950     clear();
1951
1952     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
1953     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
1954     {
1955         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
1956         // is in the list before to add it.
1957         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
1958
1959         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
1960             continue;
1961
1962         RootMove rm;
1963         rm.pv.push_back(ml.move());
1964         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
1965         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
1966         rm.nodes = 0;
1967         push_back(rm);
1968     }
1969   }
1970
1971   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
1972
1973     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
1974         if ((*this)[i].pv[0] == m)
1975             return &(*this)[i];
1976
1977     return NULL;
1978   }
1979
1980
1981   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
1982   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
1983   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
1984   // long PV to print that is important for position analysis.
1985
1986   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
1987
1988     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1989     TTEntry* tte;
1990     int ply = 1;
1991     Move m = pv[0];
1992
1993     assert(m != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(m));
1994
1995     pv.clear();
1996     pv.push_back(m);
1997     pos.do_move(m, *st++);
1998
1999     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2000            && tte->move() != MOVE_NONE
2001            && pos.is_pseudo_legal(tte->move())
2002            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2003            && ply < PLY_MAX
2004            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2005     {
2006         pv.push_back(tte->move());
2007         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2008         ply++;
2009     }
2010     pv.push_back(MOVE_NONE);
2011
2012     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2013   }
2014
2015
2016   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2017   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2018   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2019
2020   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2021
2022     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2023     TTEntry* tte;
2024     Key k;
2025     Value v, m = VALUE_NONE;
2026     int ply = 0;
2027
2028     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(pv[0]));
2029
2030     do {
2031         k = pos.get_key();
2032         tte = TT.probe(k);
2033
2034         // Don't overwrite existing correct entries
2035         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2036         {
2037             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2038             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2039         }
2040         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2041
2042     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2043
2044     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2045   }
2046
2047 } // namespace
2048
2049
2050 // Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do.
2051 // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint object
2052 // for which the thread is the master.
2053
2054 void Thread::idle_loop(SplitPoint* sp) {
2055
2056   while (true)
2057   {
2058       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
2059       // instead of wasting CPU time polling for work.
2060       while (   do_sleep
2061              || do_terminate
2062              || (Threads.use_sleeping_threads() && !is_searching))
2063       {
2064           assert((!sp && threadID) || Threads.use_sleeping_threads());
2065
2066           // Slave thread should exit as soon as do_terminate flag raises
2067           if (do_terminate)
2068           {
2069               assert(!sp);
2070               return;
2071           }
2072
2073           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2074           lock_grab(&sleepLock);
2075
2076           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
2077           if (sp && Threads.split_point_finished(sp))
2078           {
2079               lock_release(&sleepLock);
2080               break;
2081           }
2082
2083           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
2084           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
2085           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
2086           // had the chance to grab the lock.
2087           if (do_sleep || !is_searching)
2088               cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
2089
2090           lock_release(&sleepLock);
2091       }
2092
2093       // If this thread has been assigned work, launch a search
2094       if (is_searching)
2095       {
2096           assert(!do_terminate);
2097
2098           // Copy split point position and search stack and call search()
2099           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2100           SplitPoint* tsp = splitPoint;
2101           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2102
2103           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2104           (ss+1)->sp = tsp;
2105
2106           if (tsp->nodeType == Root)
2107               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2108           else if (tsp->nodeType == PV)
2109               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2110           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2111               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2112           else
2113               assert(false);
2114
2115           assert(is_searching);
2116
2117           is_searching = false;
2118
2119           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2120           // case we are the last slave of the split point.
2121           if (   Threads.use_sleeping_threads()
2122               && threadID != tsp->master
2123               && !Threads[tsp->master].is_searching)
2124               Threads[tsp->master].wake_up();
2125       }
2126
2127       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2128       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2129       if (sp && Threads.split_point_finished(sp))
2130       {
2131           // Because sp->is_slave[] is reset under lock protection,
2132           // be sure sp->lock has been released before to return.
2133           lock_grab(&(sp->lock));
2134           lock_release(&(sp->lock));
2135           return;
2136       }
2137   }
2138 }
2139
2140
2141 // ThreadsManager::wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth
2142 // is reached while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle
2143 // in the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2144 // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2145 // We simply wait here until one of these commands (that raise StopRequest) is
2146 // sent, and return, after which the bestmove and pondermove will be printed.
2147
2148 void ThreadsManager::wait_for_stop_or_ponderhit() {
2149
2150   StopOnPonderhit = true;
2151
2152   Thread& main = threads[0];
2153
2154   lock_grab(&main.sleepLock);
2155
2156   while (!StopRequest)
2157       cond_wait(&main.sleepCond, &main.sleepLock);
2158
2159   lock_release(&main.sleepLock);
2160 }
2161
2162
2163 // uci_async_command() is called when a 'cmd' input line is received from the
2164 // GUI while searching.
2165
2166 void uci_async_command(const std::string& cmd) {
2167
2168   if (cmd == "quit" || cmd == "stop")
2169       StopRequest = true;
2170
2171   else if (cmd == "ponderhit")
2172   {
2173       // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
2174       // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
2175       // should continue searching but switching from pondering to normal search.
2176       Limits.ponder = false;
2177
2178       if (StopOnPonderhit)
2179           StopRequest = true;
2180   }
2181 }
2182
2183
2184 // do_timer_event() is called by the timer thread when the timer triggers
2185
2186 void do_timer_event() {
2187
2188   static int lastInfoTime;
2189   int e = elapsed_search_time();
2190
2191   // Print debug information every one second
2192   if (!lastInfoTime || get_system_time() - lastInfoTime >= 1000)
2193   {
2194       lastInfoTime = get_system_time();
2195
2196       dbg_print_mean();
2197       dbg_print_hit_rate();
2198   }
2199
2200   // Should we stop the search?
2201   if (Limits.ponder)
2202       return;
2203
2204   bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2205                          && !AspirationFailLow
2206                          &&  e > TimeMgr.available_time();
2207
2208   bool noMoreTime =   e > TimeMgr.maximum_time()
2209                    || stillAtFirstMove;
2210
2211   if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
2212       || (Limits.maxTime && e >= Limits.maxTime)
2213          /* missing nodes limit */ ) // FIXME
2214       StopRequest = true;
2215 }