564653ef6672aed2ce6cc0125de2f4bc5e4a40ef
[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) 2008-2015 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 <algorithm>
21 #include <cassert>
22 #include <cmath>
23 #include <cstring>   // For std::memset
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26
27 #include "evaluate.h"
28 #include "misc.h"
29 #include "movegen.h"
30 #include "movepick.h"
31 #include "search.h"
32 #include "timeman.h"
33 #include "thread.h"
34 #include "tt.h"
35 #include "uci.h"
36 #include "syzygy/tbprobe.h"
37
38 namespace Search {
39
40   volatile SignalsType Signals;
41   LimitsType Limits;
42   RootMoveVector RootMoves;
43   Position RootPos;
44   Time::point SearchTime;
45   StateStackPtr SetupStates;
46 }
47
48 namespace Tablebases {
49
50   int Cardinality;
51   uint64_t Hits;
52   bool RootInTB;
53   bool UseRule50;
54   Depth ProbeDepth;
55   Value Score;
56 }
57
58 namespace TB = Tablebases;
59
60 using std::string;
61 using Eval::evaluate;
62 using namespace Search;
63
64 namespace {
65
66   // Different node types, used as template parameter
67   enum NodeType { Root, PV, NonPV };
68
69   // Dynamic razoring margin based on depth
70   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(512 + 32 * d); }
71
72   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
73   int FutilityMoveCounts[2][16]; // [improving][depth]
74
75   inline Value futility_margin(Depth d) {
76     return Value(200 * d);
77   }
78
79   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
80   int8_t Reductions[2][2][64][64]; // [pv][improving][depth][moveNumber]
81
82   template <bool PvNode> inline Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
83     return (Depth) Reductions[PvNode][i][std::min(int(d), 63)][std::min(mn, 63)];
84   }
85
86   size_t PVIdx;
87   TimeManager TimeMgr;
88   double BestMoveChanges;
89   Value DrawValue[COLOR_NB];
90   HistoryStats History;
91   GainsStats Gains;
92   MovesStats Countermoves, Followupmoves;
93
94   template <NodeType NT, bool SpNode>
95   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
96
97   template <NodeType NT, bool InCheck>
98   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
99
100   void id_loop(Position& pos);
101   Value value_to_tt(Value v, int ply);
102   Value value_from_tt(Value v, int ply);
103   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
104   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Depth depth, Move* quiets, int quietsCnt);
105   string uci_pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta);
106
107   struct Skill {
108     Skill(int l, size_t rootSize) : level(l),
109                                     candidates(l < 20 ? std::min(4, (int)rootSize) : 0),
110                                     best(MOVE_NONE) {}
111    ~Skill() {
112       if (candidates) // Swap best PV line with the sub-optimal one
113           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(),
114                     RootMoves.end(), best ? best : pick_move()));
115     }
116
117     size_t candidates_size() const { return candidates; }
118     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth / ONE_PLY == 1 + level; }
119     Move pick_move();
120
121     int level;
122     size_t candidates;
123     Move best;
124   };
125
126 } // namespace
127
128
129 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
130
131 void Search::init() {
132
133   // Init reductions array
134   for (int d = 1; d < 64; ++d)
135       for (int mc = 1; mc < 64; ++mc)
136       {
137           double    pvRed = 0.00 + log(double(d)) * log(double(mc)) / 3.00;
138           double nonPVRed = 0.33 + log(double(d)) * log(double(mc)) / 2.25;
139
140           Reductions[1][1][d][mc] = int8_t(   pvRed >= 1.0 ?    pvRed + 0.5: 0);
141           Reductions[0][1][d][mc] = int8_t(nonPVRed >= 1.0 ? nonPVRed + 0.5: 0);
142
143           Reductions[1][0][d][mc] = Reductions[1][1][d][mc];
144           Reductions[0][0][d][mc] = Reductions[0][1][d][mc];
145
146           // Increase reduction when eval is not improving
147           if (Reductions[0][0][d][mc] >= 2)
148               Reductions[0][0][d][mc] += 1;
149       }
150
151   // Init futility move count array
152   for (int d = 0; d < 16; ++d)
153   {
154       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.773 * pow(d + 0.00, 1.8));
155       FutilityMoveCounts[1][d] = int(2.9 + 1.045 * pow(d + 0.49, 1.8));
156   }
157 }
158
159
160 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
161 /// up to the given depth are generated and counted and the sum returned.
162 template<bool Root>
163 uint64_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
164
165   StateInfo st;
166   uint64_t cnt, nodes = 0;
167   CheckInfo ci(pos);
168   const bool leaf = (depth == 2 * ONE_PLY);
169
170   for (MoveList<LEGAL> it(pos); *it; ++it)
171   {
172       if (Root && depth <= ONE_PLY)
173           cnt = 1, nodes++;
174       else
175       {
176           pos.do_move(*it, st, ci, pos.gives_check(*it, ci));
177           cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - ONE_PLY);
178           nodes += cnt;
179           pos.undo_move(*it);
180       }
181       if (Root)
182           sync_cout << UCI::move(*it, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
183   }
184   return nodes;
185 }
186
187 template uint64_t Search::perft<true>(Position& pos, Depth depth);
188
189
190 /// Search::think() is the external interface to Stockfish's search, and is
191 /// called by the main thread when the program receives the UCI 'go' command. It
192 /// searches from RootPos and at the end prints the "bestmove" to output.
193
194 void Search::think() {
195
196   TimeMgr.init(Limits, RootPos.side_to_move(), RootPos.game_ply());
197
198   int contempt = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100; // From centipawns
199   DrawValue[ RootPos.side_to_move()] = VALUE_DRAW - Value(contempt);
200   DrawValue[~RootPos.side_to_move()] = VALUE_DRAW + Value(contempt);
201
202   TB::Hits = 0;
203   TB::RootInTB = false;
204   TB::UseRule50 = Options["Syzygy50MoveRule"];
205   TB::ProbeDepth = Options["SyzygyProbeDepth"] * ONE_PLY;
206   TB::Cardinality = Options["SyzygyProbeLimit"];
207
208   // Skip TB probing when no TB found: !TBLargest -> !TB::Cardinality
209   if (TB::Cardinality > TB::MaxCardinality)
210   {
211       TB::Cardinality = TB::MaxCardinality;
212       TB::ProbeDepth = DEPTH_ZERO;
213   }
214
215   if (RootMoves.empty())
216   {
217       RootMoves.push_back(MOVE_NONE);
218       sync_cout << "info depth 0 score "
219                 << UCI::value(RootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
220                 << sync_endl;
221   }
222   else
223   {
224       if (TB::Cardinality >=  RootPos.count<ALL_PIECES>(WHITE)
225                             + RootPos.count<ALL_PIECES>(BLACK))
226       {
227           // If the current root position is in the tablebases then RootMoves
228           // contains only moves that preserve the draw or win.
229           TB::RootInTB = Tablebases::root_probe(RootPos, RootMoves, TB::Score);
230
231           if (TB::RootInTB)
232               TB::Cardinality = 0; // Do not probe tablebases during the search
233
234           else // If DTZ tables are missing, use WDL tables as a fallback
235           {
236               // Filter out moves that do not preserve a draw or win
237               TB::RootInTB = Tablebases::root_probe_wdl(RootPos, RootMoves, TB::Score);
238
239               // Only probe during search if winning
240               if (TB::Score <= VALUE_DRAW)
241                   TB::Cardinality = 0;
242           }
243
244           if (TB::RootInTB)
245           {
246               TB::Hits = RootMoves.size();
247
248               if (!TB::UseRule50)
249                   TB::Score =  TB::Score > VALUE_DRAW ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - 1
250                              : TB::Score < VALUE_DRAW ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + 1
251                                                       :  VALUE_DRAW;
252           }
253       }
254
255       for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
256           Threads[i]->maxPly = 0;
257
258       Threads.timer->run = true;
259       Threads.timer->notify_one(); // Wake up the recurring timer
260
261       id_loop(RootPos); // Let's start searching !
262
263       Threads.timer->run = false;
264   }
265
266   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
267   // Signals.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
268   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
269   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
270   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Signals.stop).
271   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
272   {
273       Signals.stopOnPonderhit = true;
274       RootPos.this_thread()->wait_for(Signals.stop);
275   }
276
277   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(RootMoves[0].pv[0], RootPos.is_chess960());
278
279   if (RootMoves[0].pv.size() > 1)
280       std::cout << " ponder " << UCI::move(RootMoves[0].pv[1], RootPos.is_chess960());
281
282   std::cout << sync_endl;
283 }
284
285
286 namespace {
287
288   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
289   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
290   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
291
292   void id_loop(Position& pos) {
293
294     Stack stack[MAX_PLY+4], *ss = stack+2; // To allow referencing (ss-2) and (ss+2)
295     Depth depth;
296     Value bestValue, alpha, beta, delta;
297
298     std::memset(ss-2, 0, 5 * sizeof(Stack));
299
300     depth = DEPTH_ZERO;
301     BestMoveChanges = 0;
302     bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
303     beta = VALUE_INFINITE;
304
305     TT.new_search();
306     History.clear();
307     Gains.clear();
308     Countermoves.clear();
309     Followupmoves.clear();
310
311     size_t multiPV = Options["MultiPV"];
312     Skill skill(Options["Skill Level"], RootMoves.size());
313
314     // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV search
315     // that we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
316     multiPV = std::max(multiPV, skill.candidates_size());
317
318     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
319     while (++depth < DEPTH_MAX && !Signals.stop && (!Limits.depth || depth <= Limits.depth))
320     {
321         // Age out PV variability metric
322         BestMoveChanges *= 0.5;
323
324         // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
325         // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
326         for (size_t i = 0; i < RootMoves.size(); ++i)
327             RootMoves[i].previousScore = RootMoves[i].score;
328
329         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
330         for (PVIdx = 0; PVIdx < std::min(multiPV, RootMoves.size()) && !Signals.stop; ++PVIdx)
331         {
332             // Reset aspiration window starting size
333             if (depth >= 5 * ONE_PLY)
334             {
335                 delta = Value(16);
336                 alpha = std::max(RootMoves[PVIdx].previousScore - delta,-VALUE_INFINITE);
337                 beta  = std::min(RootMoves[PVIdx].previousScore + delta, VALUE_INFINITE);
338             }
339
340             // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
341             // high/low, re-search with a bigger window until we're not failing
342             // high/low anymore.
343             while (true)
344             {
345                 bestValue = search<Root, false>(pos, ss, alpha, beta, depth, false);
346
347                 // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
348                 // is done with a stable algorithm because all the values but the
349                 // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
350                 // and we want to keep the same order for all the moves except the
351                 // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
352                 // search the already searched PV lines are preserved.
353                 std::stable_sort(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end());
354
355                 // Write PV back to transposition table in case the relevant
356                 // entries have been overwritten during the search.
357                 for (size_t i = 0; i <= PVIdx; ++i)
358                     RootMoves[i].insert_pv_in_tt(pos);
359
360                 // If search has been stopped break immediately. Sorting and
361                 // writing PV back to TT is safe because RootMoves is still
362                 // valid, although it refers to previous iteration.
363                 if (Signals.stop)
364                     break;
365
366                 // When failing high/low give some update (without cluttering
367                 // the UI) before a re-search.
368                 if (  (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
369                     && Time::now() - SearchTime > 3000)
370                     sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
371
372                 // In case of failing low/high increase aspiration window and
373                 // re-search, otherwise exit the loop.
374                 if (bestValue <= alpha)
375                 {
376                     beta = (alpha + beta) / 2;
377                     alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
378
379                     Signals.failedLowAtRoot = true;
380                     Signals.stopOnPonderhit = false;
381                 }
382                 else if (bestValue >= beta)
383                 {
384                     alpha = (alpha + beta) / 2;
385                     beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
386                 }
387                 else
388                     break;
389
390                 delta += delta / 2;
391
392                 assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
393             }
394
395             // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
396             std::stable_sort(RootMoves.begin(), RootMoves.begin() + PVIdx + 1);
397
398             if (Signals.stop)
399                 sync_cout << "info nodes " << RootPos.nodes_searched()
400                           << " time " << Time::now() - SearchTime << sync_endl;
401
402             else if (   PVIdx + 1 == std::min(multiPV, RootMoves.size())
403                      || Time::now() - SearchTime > 3000)
404                 sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
405         }
406
407         // If skill levels are enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
408         if (skill.candidates_size() && skill.time_to_pick(depth))
409             skill.pick_move();
410
411         // Have we found a "mate in x"?
412         if (   Limits.mate
413             && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
414             && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
415             Signals.stop = true;
416
417         // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
418         if (Limits.use_time_management() && !Signals.stop && !Signals.stopOnPonderhit)
419         {
420             // Take some extra time if the best move has changed
421             if (depth > 4 * ONE_PLY && multiPV == 1)
422                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChanges);
423
424             // Stop the search if only one legal move is available or all
425             // of the available time has been used.
426             if (   RootMoves.size() == 1
427                 || Time::now() - SearchTime > TimeMgr.available_time())
428             {
429                 // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
430                 // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
431                 if (Limits.ponder)
432                     Signals.stopOnPonderhit = true;
433                 else
434                     Signals.stop = true;
435             }
436         }
437     }
438   }
439
440
441   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
442   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
443   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
444   // search, and searched the first move before splitting, so we don't have to
445   // repeat all this work again. We also don't need to store anything to the hash
446   // table here: This is taken care of after we return from the split point.
447
448   template <NodeType NT, bool SpNode>
449   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
450
451     const bool RootNode = NT == Root;
452     const bool PvNode   = NT == PV || NT == Root;
453
454     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
455     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
456     assert(depth > DEPTH_ZERO);
457
458     Move pv[MAX_PLY+1], quietsSearched[64];
459     StateInfo st;
460     TTEntry* tte;
461     SplitPoint* splitPoint;
462     Key posKey;
463     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
464     Depth extension, newDepth, predictedDepth;
465     Value bestValue, value, ttValue, eval, nullValue, futilityValue;
466     bool ttHit, inCheck, givesCheck, singularExtensionNode, improving;
467     bool captureOrPromotion, dangerous, doFullDepthSearch;
468     int moveCount, quietCount;
469
470     // Step 1. Initialize node
471     Thread* thisThread = pos.this_thread();
472     inCheck = pos.checkers();
473
474     if (SpNode)
475     {
476         splitPoint = ss->splitPoint;
477         bestMove   = splitPoint->bestMove;
478         bestValue  = splitPoint->bestValue;
479         tte = NULL;
480         ttHit = false;
481         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
482         ttValue = VALUE_NONE;
483
484         assert(splitPoint->bestValue > -VALUE_INFINITE && splitPoint->moveCount > 0);
485
486         goto moves_loop;
487     }
488
489     moveCount = quietCount = 0;
490     bestValue = -VALUE_INFINITE;
491     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
492
493     // Used to send selDepth info to GUI
494     if (PvNode && thisThread->maxPly < ss->ply)
495         thisThread->maxPly = ss->ply;
496
497     if (!RootNode)
498     {
499         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
500         if (Signals.stop || pos.is_draw() || ss->ply >= MAX_PLY)
501             return ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck ? evaluate(pos) : DrawValue[pos.side_to_move()];
502
503         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
504         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
505         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
506         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
507         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
508         // mate. In this case return a fail-high score.
509         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
510         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
511         if (alpha >= beta)
512             return alpha;
513     }
514
515     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
516
517     ss->currentMove = ss->ttMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
518     (ss+1)->skipEarlyPruning = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
519     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
520
521     // Step 4. Transposition table lookup
522     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
523     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
524     excludedMove = ss->excludedMove;
525     posKey = excludedMove ? pos.exclusion_key() : pos.key();
526     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
527     ss->ttMove = ttMove = RootNode ? RootMoves[PVIdx].pv[0] : ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
528     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
529
530     // At non-PV nodes we check for a fail high/low. We don't probe at PV nodes
531     if (  !PvNode
532         && ttHit
533         && tte->depth() >= depth
534         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
535         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
536                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
537     {
538         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
539
540         // If ttMove is quiet, update killers, history, counter move and followup move on TT hit
541         if (ttValue >= beta && ttMove && !pos.capture_or_promotion(ttMove) && !inCheck)
542             update_stats(pos, ss, ttMove, depth, NULL, 0);
543
544         return ttValue;
545     }
546
547     // Step 4a. Tablebase probe
548     if (!RootNode && TB::Cardinality)
549     {
550         int piecesCnt = pos.count<ALL_PIECES>(WHITE) + pos.count<ALL_PIECES>(BLACK);
551
552         if (    piecesCnt <= TB::Cardinality
553             && (piecesCnt <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
554             &&  pos.rule50_count() == 0)
555         {
556             int found, v = Tablebases::probe_wdl(pos, &found);
557
558             if (found)
559             {
560                 TB::Hits++;
561
562                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
563
564                 value =  v < -drawScore ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + ss->ply
565                        : v >  drawScore ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - ss->ply
566                                         :  VALUE_DRAW + 2 * v * drawScore;
567
568                 tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_EXACT,
569                           std::min(DEPTH_MAX - ONE_PLY, depth + 6 * ONE_PLY),
570                           MOVE_NONE, VALUE_NONE, TT.generation());
571
572                 return value;
573             }
574         }
575     }
576
577     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
578     if (inCheck)
579     {
580         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
581         goto moves_loop;
582     }
583
584     else if (ttHit)
585     {
586         // Never assume anything on values stored in TT
587         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval()) == VALUE_NONE)
588             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
589
590         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
591         if (ttValue != VALUE_NONE)
592             if (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
593                 eval = ttValue;
594     }
595     else
596     {
597         eval = ss->staticEval =
598         (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos) : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
599
600         tte->save(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, TT.generation());
601     }
602
603     if (ss->skipEarlyPruning)
604         goto moves_loop;
605
606     if (   !pos.captured_piece_type()
607         &&  ss->staticEval != VALUE_NONE
608         && (ss-1)->staticEval != VALUE_NONE
609         && (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
610         &&  move != MOVE_NONE
611         &&  type_of(move) == NORMAL)
612     {
613         Square to = to_sq(move);
614         Gains.update(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->staticEval - ss->staticEval);
615     }
616
617     // Step 6. Razoring (skipped when in check)
618     if (   !PvNode
619         &&  depth < 4 * ONE_PLY
620         &&  eval + razor_margin(depth) <= alpha
621         &&  ttMove == MOVE_NONE
622         && !pos.pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
623     {
624         if (   depth <= ONE_PLY
625             && eval + razor_margin(3 * ONE_PLY) <= alpha)
626             return qsearch<NonPV, false>(pos, ss, alpha, beta, DEPTH_ZERO);
627
628         Value ralpha = alpha - razor_margin(depth);
629         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, ralpha, ralpha+1, DEPTH_ZERO);
630         if (v <= ralpha)
631             return v;
632     }
633
634     // Step 7. Futility pruning: child node (skipped when in check)
635     if (   !RootNode
636         &&  depth < 7 * ONE_PLY
637         &&  eval - futility_margin(depth) >= beta
638         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN  // Do not return unproven wins
639         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
640         return eval - futility_margin(depth);
641
642     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
643     if (   !PvNode
644         &&  depth >= 2 * ONE_PLY
645         &&  eval >= beta
646         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
647     {
648         ss->currentMove = MOVE_NULL;
649
650         assert(eval - beta >= 0);
651
652         // Null move dynamic reduction based on depth and value
653         Depth R = ((823 + 67 * depth) / 256 + std::min((eval - beta) / PawnValueMg, 3)) * ONE_PLY;
654
655         pos.do_null_move(st);
656         (ss+1)->skipEarlyPruning = true;
657         nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, DEPTH_ZERO)
658                                       : - search<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
659         (ss+1)->skipEarlyPruning = false;
660         pos.undo_null_move();
661
662         if (nullValue >= beta)
663         {
664             // Do not return unproven mate scores
665             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
666                 nullValue = beta;
667
668             if (depth < 12 * ONE_PLY && abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN)
669                 return nullValue;
670
671             // Do verification search at high depths
672             ss->skipEarlyPruning = true;
673             Value v = depth-R < ONE_PLY ? qsearch<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta, DEPTH_ZERO)
674                                         :  search<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
675             ss->skipEarlyPruning = false;
676
677             if (v >= beta)
678                 return nullValue;
679         }
680     }
681
682     // Step 9. ProbCut (skipped when in check)
683     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
684     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
685     // prune the previous move.
686     if (   !PvNode
687         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
688         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
689     {
690         Value rbeta = std::min(beta + 200, VALUE_INFINITE);
691         Depth rdepth = depth - 4 * ONE_PLY;
692
693         assert(rdepth >= ONE_PLY);
694         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NONE);
695         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL);
696
697         MovePicker mp(pos, ttMove, History, pos.captured_piece_type());
698         CheckInfo ci(pos);
699
700         while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
701             if (pos.legal(move, ci.pinned))
702             {
703                 ss->currentMove = move;
704                 pos.do_move(move, st, ci, pos.gives_check(move, ci));
705                 value = -search<NonPV, false>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth, !cutNode);
706                 pos.undo_move(move);
707                 if (value >= rbeta)
708                     return value;
709             }
710     }
711
712     // Step 10. Internal iterative deepening (skipped when in check)
713     if (    depth >= (PvNode ? 5 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
714         && !ttMove
715         && (PvNode || ss->staticEval + 256 >= beta))
716     {
717         Depth d = 2 * (depth - 2 * ONE_PLY) - (PvNode ? DEPTH_ZERO : depth / 2);
718         ss->skipEarlyPruning = true;
719         search<PvNode ? PV : NonPV, false>(pos, ss, alpha, beta, d / 2, true);
720         ss->skipEarlyPruning = false;
721
722         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
723         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
724     }
725
726 moves_loop: // When in check and at SpNode search starts from here
727
728     Square prevMoveSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
729     Move countermoves[] = { Countermoves[pos.piece_on(prevMoveSq)][prevMoveSq].first,
730                             Countermoves[pos.piece_on(prevMoveSq)][prevMoveSq].second };
731
732     Square prevOwnMoveSq = to_sq((ss-2)->currentMove);
733     Move followupmoves[] = { Followupmoves[pos.piece_on(prevOwnMoveSq)][prevOwnMoveSq].first,
734                              Followupmoves[pos.piece_on(prevOwnMoveSq)][prevOwnMoveSq].second };
735
736     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, History, countermoves, followupmoves, ss);
737     CheckInfo ci(pos);
738     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
739     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
740                || ss->staticEval == VALUE_NONE
741                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
742
743     singularExtensionNode =   !RootNode
744                            && !SpNode
745                            &&  depth >= 8 * ONE_PLY
746                            &&  ttMove != MOVE_NONE
747                        /*  &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
748                            &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
749                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
750                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
751                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
752
753     // Step 11. Loop through moves
754     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
755     while ((move = mp.next_move<SpNode>()) != MOVE_NONE)
756     {
757       assert(is_ok(move));
758
759       if (move == excludedMove)
760           continue;
761
762       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
763       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
764       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
765       if (RootNode && !std::count(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end(), move))
766           continue;
767
768       if (SpNode)
769       {
770           // Shared counter cannot be decremented later if the move turns out to be illegal
771           if (!pos.legal(move, ci.pinned))
772               continue;
773
774           moveCount = ++splitPoint->moveCount;
775           splitPoint->mutex.unlock();
776       }
777       else
778           ++moveCount;
779
780       if (RootNode)
781       {
782           Signals.firstRootMove = (moveCount == 1);
783
784           if (thisThread == Threads.main() && Time::now() - SearchTime > 3000)
785               sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
786                         << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
787                         << " currmovenumber " << moveCount + PVIdx << sync_endl;
788       }
789
790       if (PvNode)
791           (ss+1)->pv = NULL;
792
793       extension = DEPTH_ZERO;
794       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
795
796       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !ci.dcCandidates
797                   ? ci.checkSq[type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))] & to_sq(move)
798                   : pos.gives_check(move, ci);
799
800       dangerous =   givesCheck
801                  || type_of(move) != NORMAL
802                  || pos.advanced_pawn_push(move);
803
804       // Step 12. Extend checks
805       if (givesCheck && pos.see_sign(move) >= VALUE_ZERO)
806           extension = ONE_PLY;
807
808       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
809       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
810       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
811       // on all the other moves but the ttMove and if the result is lower than
812       // ttValue minus a margin then we extend the ttMove.
813       if (    singularExtensionNode
814           &&  move == ttMove
815           && !extension
816           &&  pos.legal(move, ci.pinned))
817       {
818           Value rBeta = ttValue - 2 * depth / ONE_PLY;
819           ss->excludedMove = move;
820           ss->skipEarlyPruning = true;
821           value = search<NonPV, false>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2, cutNode);
822           ss->skipEarlyPruning = false;
823           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
824
825           if (value < rBeta)
826               extension = ONE_PLY;
827       }
828
829       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
830       newDepth = depth - ONE_PLY + extension;
831
832       // Step 13. Pruning at shallow depth
833       if (   !captureOrPromotion
834           && !inCheck
835           && !dangerous
836           &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
837       {
838           // Move count based pruning
839           if (   depth < 16 * ONE_PLY
840               && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth])
841           {
842               if (SpNode)
843                   splitPoint->mutex.lock();
844
845               continue;
846           }
847
848           predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
849
850           // Futility pruning: parent node
851           if (predictedDepth < 7 * ONE_PLY)
852           {
853               futilityValue =  ss->staticEval + futility_margin(predictedDepth)
854                              + 128 + Gains[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)];
855
856               if (futilityValue <= alpha)
857               {
858                   bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
859
860                   if (SpNode)
861                   {
862                       splitPoint->mutex.lock();
863                       if (bestValue > splitPoint->bestValue)
864                           splitPoint->bestValue = bestValue;
865                   }
866                   continue;
867               }
868           }
869
870           // Prune moves with negative SEE at low depths
871           if (predictedDepth < 4 * ONE_PLY && pos.see_sign(move) < VALUE_ZERO)
872           {
873               if (SpNode)
874                   splitPoint->mutex.lock();
875
876               continue;
877           }
878       }
879
880       // Speculative prefetch as early as possible
881       prefetch((char*)TT.first_entry(pos.key_after(move)));
882
883       // Check for legality just before making the move
884       if (!RootNode && !SpNode && !pos.legal(move, ci.pinned))
885       {
886           moveCount--;
887           continue;
888       }
889
890       ss->currentMove = move;
891       if (!SpNode && !captureOrPromotion && quietCount < 64)
892           quietsSearched[quietCount++] = move;
893
894       // Step 14. Make the move
895       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
896
897       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
898       // re-searched at full depth.
899       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
900           &&  moveCount > 1
901           && !captureOrPromotion
902           &&  move != ss->killers[0]
903           &&  move != ss->killers[1])
904       {
905           ss->reduction = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
906
907           if (   (!PvNode && cutNode)
908               ||  History[pos.piece_on(to_sq(move))][to_sq(move)] < VALUE_ZERO)
909               ss->reduction += ONE_PLY;
910
911           if (move == countermoves[0] || move == countermoves[1])
912               ss->reduction = std::max(DEPTH_ZERO, ss->reduction - ONE_PLY);
913
914           // Decrease reduction for moves that escape a capture
915           if (   ss->reduction
916               && type_of(move) == NORMAL
917               && type_of(pos.piece_on(to_sq(move))) != PAWN
918               && pos.see(make_move(to_sq(move), from_sq(move))) < VALUE_ZERO)
919               ss->reduction = std::max(DEPTH_ZERO, ss->reduction - ONE_PLY);
920
921           Depth d = std::max(newDepth - ss->reduction, ONE_PLY);
922           if (SpNode)
923               alpha = splitPoint->alpha;
924
925           value = -search<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
926
927           // Re-search at intermediate depth if reduction is very high
928           if (value > alpha && ss->reduction >= 4 * ONE_PLY)
929           {
930               Depth d2 = std::max(newDepth - 2 * ONE_PLY, ONE_PLY);
931               value = -search<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d2, true);
932           }
933
934           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
935           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
936       }
937       else
938           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
939
940       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
941       if (doFullDepthSearch)
942       {
943           if (SpNode)
944               alpha = splitPoint->alpha;
945
946           value = newDepth <   ONE_PLY ?
947                             givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
948                                        : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
949                                        : - search<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
950       }
951
952       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
953       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
954       // parent node fail low with value <= alpha and to try another move.
955       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
956       {
957           (ss+1)->pv = pv;
958           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
959
960           value = newDepth <   ONE_PLY ?
961                             givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
962                                        : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
963                                        : - search<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
964       }
965
966       // Step 17. Undo move
967       pos.undo_move(move);
968
969       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
970
971       // Step 18. Check for new best move
972       if (SpNode)
973       {
974           splitPoint->mutex.lock();
975           bestValue = splitPoint->bestValue;
976           alpha = splitPoint->alpha;
977       }
978
979       // Finished searching the move. If a stop or a cutoff occurred, the return
980       // value of the search cannot be trusted, and we return immediately without
981       // updating best move, PV and TT.
982       if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
983           return VALUE_ZERO;
984
985       if (RootNode)
986       {
987           RootMove& rm = *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), move);
988
989           // PV move or new best move ?
990           if (moveCount == 1 || value > alpha)
991           {
992               rm.score = value;
993               rm.pv.resize(1);
994
995               assert((ss+1)->pv);
996
997               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
998                   rm.pv.push_back(*m);
999
1000               // We record how often the best move has been changed in each
1001               // iteration. This information is used for time management: When
1002               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1003               if (moveCount > 1)
1004                   ++BestMoveChanges;
1005           }
1006           else
1007               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this is
1008               // not a problem when sorting because the sort is stable and the
1009               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1010               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1011       }
1012
1013       if (value > bestValue)
1014       {
1015           bestValue = SpNode ? splitPoint->bestValue = value : value;
1016
1017           if (value > alpha)
1018           {
1019               bestMove = SpNode ? splitPoint->bestMove = move : move;
1020
1021               if (PvNode && !RootNode) // Update pv even in fail-high case
1022                   update_pv(SpNode ? splitPoint->ss->pv : ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1023
1024               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1025                   alpha = SpNode ? splitPoint->alpha = value : value;
1026               else
1027               {
1028                   assert(value >= beta); // Fail high
1029
1030                   if (SpNode)
1031                       splitPoint->cutoff = true;
1032
1033                   break;
1034               }
1035           }
1036       }
1037
1038       // Step 19. Check for splitting the search
1039       if (   !SpNode
1040           &&  Threads.size() >= 2
1041           &&  depth >= Threads.minimumSplitDepth
1042           &&  (   !thisThread->activeSplitPoint
1043                || !thisThread->activeSplitPoint->allSlavesSearching)
1044           &&  thisThread->splitPointsSize < MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
1045       {
1046           assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < beta);
1047
1048           thisThread->split(pos, ss, alpha, beta, &bestValue, &bestMove,
1049                             depth, moveCount, &mp, NT, cutNode);
1050
1051           if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
1052               return VALUE_ZERO;
1053
1054           if (bestValue >= beta)
1055               break;
1056       }
1057     }
1058
1059     if (SpNode)
1060         return bestValue;
1061
1062     // Following condition would detect a stop or a cutoff set only after move
1063     // loop has been completed. But in this case bestValue is valid because we
1064     // have fully searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1065     /*
1066        if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
1067         return VALUE_DRAW;
1068     */
1069
1070     // Step 20. Check for mate and stalemate
1071     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1072     // must be mate or stalemate. If we are in a singular extension search then
1073     // return a fail low score.
1074     if (!moveCount)
1075         bestValue = excludedMove ? alpha
1076                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1077
1078     // Quiet best move: update killers, history, countermoves and followupmoves
1079     else if (bestValue >= beta && !pos.capture_or_promotion(bestMove) && !inCheck)
1080         update_stats(pos, ss, bestMove, depth, quietsSearched, quietCount - 1);
1081
1082     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1083               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1084               PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1085               depth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1086
1087     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1088
1089     return bestValue;
1090   }
1091
1092
1093   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1094   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1095   // less than ONE_PLY).
1096
1097   template <NodeType NT, bool InCheck>
1098   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1099
1100     const bool PvNode = NT == PV;
1101
1102     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1103     assert(InCheck == !!pos.checkers());
1104     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1105     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1106     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1107
1108     Move pv[MAX_PLY+1];
1109     StateInfo st;
1110     TTEntry* tte;
1111     Key posKey;
1112     Move ttMove, move, bestMove;
1113     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1114     bool ttHit, givesCheck, evasionPrunable;
1115     Depth ttDepth;
1116
1117     if (PvNode)
1118     {
1119         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1120         (ss+1)->pv = pv;
1121         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1122     }
1123
1124     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1125     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1126
1127     // Check for an instant draw or if the maximum ply has been reached
1128     if (pos.is_draw() || ss->ply >= MAX_PLY)
1129         return ss->ply >= MAX_PLY && !InCheck ? evaluate(pos) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1130
1131     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1132
1133     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1134     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1135     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1136     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1137                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1138
1139     // Transposition table lookup
1140     posKey = pos.key();
1141     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1142     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1143     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
1144
1145     if (  !PvNode
1146         && ttHit
1147         && tte->depth() >= ttDepth
1148         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1149         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1150                             : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1151     {
1152         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1153         return ttValue;
1154     }
1155
1156     // Evaluate the position statically
1157     if (InCheck)
1158     {
1159         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1160         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1161     }
1162     else
1163     {
1164         if (ttHit)
1165         {
1166             // Never assume anything on values stored in TT
1167             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1168                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1169
1170             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1171             if (ttValue != VALUE_NONE)
1172                 if (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
1173                     bestValue = ttValue;
1174         }
1175         else
1176             ss->staticEval = bestValue =
1177             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos) : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
1178
1179         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1180         if (bestValue >= beta)
1181         {
1182             if (!ttHit)
1183                 tte->save(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1184                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, TT.generation());
1185
1186             return bestValue;
1187         }
1188
1189         if (PvNode && bestValue > alpha)
1190             alpha = bestValue;
1191
1192         futilityBase = bestValue + 128;
1193     }
1194
1195     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1196     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1197     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1198     // be generated.
1199     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, History, to_sq((ss-1)->currentMove));
1200     CheckInfo ci(pos);
1201
1202     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1203     while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
1204     {
1205       assert(is_ok(move));
1206
1207       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !ci.dcCandidates
1208                   ? ci.checkSq[type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))] & to_sq(move)
1209                   : pos.gives_check(move, ci);
1210
1211       // Futility pruning
1212       if (   !InCheck
1213           && !givesCheck
1214           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1215           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1216       {
1217           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1218
1219           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1220
1221           if (futilityValue <= alpha)
1222           {
1223               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1224               continue;
1225           }
1226
1227           if (futilityBase <= alpha && pos.see(move) <= VALUE_ZERO)
1228           {
1229               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1230               continue;
1231           }
1232       }
1233
1234       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1235       evasionPrunable =    InCheck
1236                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1237                        && !pos.capture(move)
1238                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1239
1240       // Don't search moves with negative SEE values
1241       if (  (!InCheck || evasionPrunable)
1242           &&  type_of(move) != PROMOTION
1243           &&  pos.see_sign(move) < VALUE_ZERO)
1244           continue;
1245
1246       // Speculative prefetch as early as possible
1247       prefetch((char*)TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1248
1249       // Check for legality just before making the move
1250       if (!pos.legal(move, ci.pinned))
1251           continue;
1252
1253       ss->currentMove = move;
1254
1255       // Make and search the move
1256       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1257       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1258                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1259       pos.undo_move(move);
1260
1261       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1262
1263       // Check for new best move
1264       if (value > bestValue)
1265       {
1266           bestValue = value;
1267
1268           if (value > alpha)
1269           {
1270               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1271                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1272
1273               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here! Always alpha < beta
1274               {
1275                   alpha = value;
1276                   bestMove = move;
1277               }
1278               else // Fail high
1279               {
1280                   tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1281                             ttDepth, move, ss->staticEval, TT.generation());
1282
1283                   return value;
1284               }
1285           }
1286        }
1287     }
1288
1289     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1290     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1291     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1292         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1293
1294     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1295               PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1296               ttDepth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1297
1298     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1299
1300     return bestValue;
1301   }
1302
1303
1304   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1305   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1306   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1307
1308   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1309
1310     assert(v != VALUE_NONE);
1311
1312     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1313           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1314   }
1315
1316
1317   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1318   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1319   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1320
1321   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1322
1323     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1324           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1325           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1326   }
1327
1328
1329   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1330
1331   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1332
1333     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1334         *pv++ = *childPv++;
1335     *pv = MOVE_NONE;
1336   }
1337
1338   // update_stats() updates killers, history, countermoves and followupmoves stats after a fail-high
1339   // of a quiet move.
1340
1341   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Depth depth, Move* quiets, int quietsCnt) {
1342
1343     if (ss->killers[0] != move)
1344     {
1345         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1346         ss->killers[0] = move;
1347     }
1348
1349     // Increase history value of the cut-off move and decrease all the other
1350     // played quiet moves.
1351     Value bonus = Value((depth / ONE_PLY) * (depth / ONE_PLY));
1352     History.update(pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1353     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1354     {
1355         Move m = quiets[i];
1356         History.update(pos.moved_piece(m), to_sq(m), -bonus);
1357     }
1358
1359     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1360     {
1361         Square prevMoveSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1362         Countermoves.update(pos.piece_on(prevMoveSq), prevMoveSq, move);
1363     }
1364
1365     if (is_ok((ss-2)->currentMove) && (ss-1)->currentMove == (ss-1)->ttMove)
1366     {
1367         Square prevOwnMoveSq = to_sq((ss-2)->currentMove);
1368         Followupmoves.update(pos.piece_on(prevOwnMoveSq), prevOwnMoveSq, move);
1369     }
1370   }
1371
1372
1373   // When playing with a strength handicap, choose best move among the first 'candidates'
1374   // RootMoves using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1375
1376   Move Skill::pick_move() {
1377
1378     // PRNG sequence should be non-deterministic, so we seed it with the time at init
1379     static PRNG rng(Time::now());
1380
1381     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1382     int variance = std::min(RootMoves[0].score - RootMoves[candidates - 1].score, PawnValueMg);
1383     int weakness = 120 - 2 * level;
1384     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1385     best = MOVE_NONE;
1386
1387     // Choose best move. For each move score we add two terms both dependent on
1388     // weakness. One deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1389     // then we choose the move with the resulting highest score.
1390     for (size_t i = 0; i < candidates; ++i)
1391     {
1392         int score = RootMoves[i].score;
1393
1394         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1395         if (i > 0 && RootMoves[i - 1].score > score + 2 * PawnValueMg)
1396             break;
1397
1398         // This is our magic formula
1399         score += (  weakness * int(RootMoves[0].score - score)
1400                   + variance * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1401
1402         if (score > maxScore)
1403         {
1404             maxScore = score;
1405             best = RootMoves[i].pv[0];
1406         }
1407     }
1408     return best;
1409   }
1410
1411
1412   // uci_pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI
1413   // requires that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous
1414   // search score.
1415
1416   string uci_pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1417
1418     std::stringstream ss;
1419     Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime + 1;
1420     size_t uciPVSize = std::min((size_t)Options["MultiPV"], RootMoves.size());
1421     int selDepth = 0;
1422
1423     for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1424         if (Threads[i]->maxPly > selDepth)
1425             selDepth = Threads[i]->maxPly;
1426
1427     for (size_t i = 0; i < uciPVSize; ++i)
1428     {
1429         bool updated = (i <= PVIdx);
1430
1431         if (depth == ONE_PLY && !updated)
1432             continue;
1433
1434         Depth d = updated ? depth : depth - ONE_PLY;
1435         Value v = updated ? RootMoves[i].score : RootMoves[i].previousScore;
1436
1437         bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE - MAX_PLY;
1438         v = tb ? TB::Score : v;
1439
1440         if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1441             ss << "\n";
1442
1443         ss << "info depth " << d / ONE_PLY
1444            << " seldepth "  << selDepth
1445            << " multipv "   << i + 1
1446            << " score "     << UCI::value(v);
1447
1448         if (!tb && i == PVIdx)
1449               ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1450
1451         ss << " nodes "     << pos.nodes_searched()
1452            << " nps "       << pos.nodes_searched() * 1000 / elapsed
1453            << " tbhits "    << TB::Hits
1454            << " time "      << elapsed
1455            << " pv";
1456
1457         for (size_t j = 0; j < RootMoves[i].pv.size(); ++j)
1458             ss << " " << UCI::move(RootMoves[i].pv[j], pos.is_chess960());
1459     }
1460
1461     return ss.str();
1462   }
1463
1464 } // namespace
1465
1466
1467 /// RootMove::insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and
1468 /// inserts the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
1469 /// first, even if the old TT entries have been overwritten.
1470
1471 void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
1472
1473   StateInfo state[MAX_PLY], *st = state;
1474   size_t idx = 0;
1475
1476   for ( ; idx < pv.size(); ++idx)
1477   {
1478       bool ttHit;
1479       TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1480
1481       if (!ttHit || tte->move() != pv[idx]) // Don't overwrite correct entries
1482           tte->save(pos.key(), VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, pv[idx], VALUE_NONE, TT.generation());
1483
1484       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[idx]));
1485
1486       pos.do_move(pv[idx], *st++);
1487   }
1488
1489   while (idx) pos.undo_move(pv[--idx]);
1490 }
1491
1492
1493 /// Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do
1494
1495 void Thread::idle_loop() {
1496
1497   // Pointer 'this_sp' is not null only if we are called from split(), and not
1498   // at the thread creation. This means we are the split point's master.
1499   SplitPoint* this_sp = splitPointsSize ? activeSplitPoint : NULL;
1500
1501   assert(!this_sp || (this_sp->masterThread == this && searching));
1502
1503   while (!exit)
1504   {
1505       // If this thread has been assigned work, launch a search
1506       while (searching)
1507       {
1508           Threads.mutex.lock();
1509
1510           assert(activeSplitPoint);
1511           SplitPoint* sp = activeSplitPoint;
1512
1513           Threads.mutex.unlock();
1514
1515           Stack stack[MAX_PLY+4], *ss = stack+2; // To allow referencing (ss-2) and (ss+2)
1516           Position pos(*sp->pos, this);
1517
1518           std::memcpy(ss-2, sp->ss-2, 5 * sizeof(Stack));
1519           ss->splitPoint = sp;
1520
1521           sp->mutex.lock();
1522
1523           assert(activePosition == NULL);
1524
1525           activePosition = &pos;
1526
1527           if (sp->nodeType == NonPV)
1528               search<NonPV, true>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1529
1530           else if (sp->nodeType == PV)
1531               search<PV, true>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1532
1533           else if (sp->nodeType == Root)
1534               search<Root, true>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1535
1536           else
1537               assert(false);
1538
1539           assert(searching);
1540
1541           searching = false;
1542           activePosition = NULL;
1543           sp->slavesMask.reset(idx);
1544           sp->allSlavesSearching = false;
1545           sp->nodes += pos.nodes_searched();
1546
1547           // Wake up the master thread so to allow it to return from the idle
1548           // loop in case we are the last slave of the split point.
1549           if (    this != sp->masterThread
1550               &&  sp->slavesMask.none())
1551           {
1552               assert(!sp->masterThread->searching);
1553               sp->masterThread->notify_one();
1554           }
1555
1556           // After releasing the lock we can't access any SplitPoint related data
1557           // in a safe way because it could have been released under our feet by
1558           // the sp master.
1559           sp->mutex.unlock();
1560
1561           // Try to late join to another split point if none of its slaves has
1562           // already finished.
1563           if (Threads.size() > 2)
1564               for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1565               {
1566                   const int size = Threads[i]->splitPointsSize; // Local copy
1567                   sp = size ? &Threads[i]->splitPoints[size - 1] : NULL;
1568
1569                   if (   sp
1570                       && sp->allSlavesSearching
1571                       && available_to(Threads[i]))
1572                   {
1573                       // Recheck the conditions under lock protection
1574                       Threads.mutex.lock();
1575                       sp->mutex.lock();
1576
1577                       if (   sp->allSlavesSearching
1578                           && available_to(Threads[i]))
1579                       {
1580                            sp->slavesMask.set(idx);
1581                            activeSplitPoint = sp;
1582                            searching = true;
1583                       }
1584
1585                       sp->mutex.unlock();
1586                       Threads.mutex.unlock();
1587
1588                       break; // Just a single attempt
1589                   }
1590               }
1591       }
1592
1593       // Grab the lock to avoid races with Thread::notify_one()
1594       mutex.lock();
1595
1596       // If we are master and all slaves have finished then exit idle_loop
1597       if (this_sp && this_sp->slavesMask.none())
1598       {
1599           assert(!searching);
1600           mutex.unlock();
1601           break;
1602       }
1603
1604       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled instead of
1605       // wasting CPU time polling for work.
1606       if (!searching && !exit)
1607           sleepCondition.wait(mutex);
1608
1609       mutex.unlock();
1610   }
1611 }
1612
1613
1614 /// check_time() is called by the timer thread when the timer triggers. It is
1615 /// used to print debug info and, more importantly, to detect when we are out of
1616 /// available time and thus stop the search.
1617
1618 void check_time() {
1619
1620   static Time::point lastInfoTime = Time::now();
1621   Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime;
1622
1623   if (Time::now() - lastInfoTime >= 1000)
1624   {
1625       lastInfoTime = Time::now();
1626       dbg_print();
1627   }
1628
1629   // An engine may not stop pondering until told so by the GUI
1630   if (Limits.ponder)
1631       return;
1632
1633   if (Limits.use_time_management())
1634   {
1635       bool stillAtFirstMove =    Signals.firstRootMove
1636                              && !Signals.failedLowAtRoot
1637                              &&  elapsed > TimeMgr.available_time() * 75 / 100;
1638
1639       if (   stillAtFirstMove
1640           || elapsed > TimeMgr.maximum_time() - 2 * TimerThread::Resolution)
1641           Signals.stop = true;
1642   }
1643   else if (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1644       Signals.stop = true;
1645
1646   else if (Limits.nodes)
1647   {
1648       Threads.mutex.lock();
1649
1650       int64_t nodes = RootPos.nodes_searched();
1651
1652       // Loop across all split points and sum accumulated SplitPoint nodes plus
1653       // all the currently active positions nodes.
1654       for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1655           for (int j = 0; j < Threads[i]->splitPointsSize; ++j)
1656           {
1657               SplitPoint& sp = Threads[i]->splitPoints[j];
1658
1659               sp.mutex.lock();
1660
1661               nodes += sp.nodes;
1662
1663               for (size_t idx = 0; idx < Threads.size(); ++idx)
1664                   if (sp.slavesMask.test(idx) && Threads[idx]->activePosition)
1665                       nodes += Threads[idx]->activePosition->nodes_searched();
1666
1667               sp.mutex.unlock();
1668           }
1669
1670       Threads.mutex.unlock();
1671
1672       if (nodes >= Limits.nodes)
1673           Signals.stop = true;
1674   }
1675 }