5921ae0fd77a093c95b59e3c0c8f3a1b2d02bc04
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>
23 #include <fstream>
24 #include <iomanip>
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27 #include <vector>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 namespace {
47
48   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
49   const bool FakeSplit = false;
50
51   // Different node types, used as template parameter
52   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store a pv_score, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
58   struct RootMove {
59
60     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
61     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
62     // than a move m2 if it has an higher pv_score
63     bool operator<(const RootMove& m) const { return pv_score < m.pv_score; }
64
65     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
66     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
67
68     int64_t nodes;
69     Value pv_score;
70     std::vector<Move> pv;
71   };
72
73   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
74   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
75
76     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
77     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
78
79     int bestMoveChanges;
80   };
81
82
83   /// Constants
84
85   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
86   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
87   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
88
89   // Step 6. Razoring
90
91   // Maximum depth for razoring
92   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
93
94   // Dynamic razoring margin based on depth
95   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
96
97   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
98   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
99
100   // Step 9. Internal iterative deepening
101
102   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
103   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
104
105   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
106   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
107   const Value IIDMargin = Value(0x100);
108
109   // Step 11. Decide the new search depth
110
111   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
112   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
113   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
115   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
116
117   // Minimum depth for use of singular extension
118   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
119
120   // Step 12. Futility pruning
121
122   // Futility margin for quiescence search
123   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
124
125   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
126   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
127   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
128
129   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
130
131     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
132                            : 2 * VALUE_INFINITE;
133   }
134
135   inline int futility_move_count(Depth d) {
136
137     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
138   }
139
140   // Step 14. Reduced search
141
142   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
143   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
144
145   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
146
147     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
148   }
149
150   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
151   // better than the second best move.
152   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
153
154
155   /// Namespace variables
156
157   // Root move list
158   RootMoveList Rml;
159
160   // MultiPV mode
161   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIteration;
162
163   // Time management variables
164   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
165   TimeManager TimeMgr;
166   SearchLimits Limits;
167
168   // Log file
169   std::ofstream LogFile;
170
171   // Skill level adjustment
172   int SkillLevel;
173   bool SkillLevelEnabled;
174
175   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
176   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
177   bool SendSearchedNodes;
178   int NodesSincePoll;
179   int NodesBetweenPolls = 30000;
180
181   // History table
182   History H;
183
184
185   /// Local functions
186
187   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
188
189   template <NodeType NT>
190   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
191
192   template <NodeType NT>
193   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
194
195   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
196   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
197   Value value_to_tt(Value v, int ply);
198   Value value_from_tt(Value v, int ply);
199   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
200   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
201   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
202   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
203   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
204   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
205
206   int current_search_time(int set = 0);
207   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
208   string speed_to_uci(int64_t nodes);
209   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
210   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
211   string depth_to_uci(Depth depth);
212   void poll(const Position& pos);
213   void wait_for_stop_or_ponderhit();
214
215   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
216   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
217   // we simply create and use a standard MovePicker object.
218   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
219
220     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
221                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
222   };
223
224   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
225   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePicker {
226
227     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
228                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
229
230     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
231     MovePicker* mp;
232   };
233
234   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
235
236     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
237                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
238   };
239
240   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
241   // notation compatible with UCI protocol.
242   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
243
244     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
245     return os << move_to_uci(m, chess960);
246   }
247
248   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
249   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
250   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
251   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
252   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
253   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
254   enum set960 {};
255
256   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
257
258     os.iword(0) = int(f);
259     return os;
260   }
261
262   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
263   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
264   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
265   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
266   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
267   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
268   template <bool PvNode>
269   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
270                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
271     assert(m != MOVE_NONE);
272
273     Depth result = DEPTH_ZERO;
274     *dangerous = moveIsCheck;
275
276     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
277         result += CheckExtension[PvNode];
278
279     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
280     {
281         Color c = pos.side_to_move();
282         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
283         {
284             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
285             *dangerous = true;
286         }
287         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
288         {
289             result += PassedPawnExtension[PvNode];
290             *dangerous = true;
291         }
292     }
293
294     if (   captureOrPromotion
295         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
296         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
297             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
298         && !move_is_special(m))
299     {
300         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
301         *dangerous = true;
302     }
303
304     return Min(result, ONE_PLY);
305   }
306
307 } // namespace
308
309
310 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
311
312 void init_search() {
313
314   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
315   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
316   int mc; // moveCount
317
318   // Init reductions array
319   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
320   {
321       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
322       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
323       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
324       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
325   }
326
327   // Init futility margins array
328   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
329       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
330
331   // Init futility move count array
332   for (d = 0; d < 32; d++)
333       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
334 }
335
336
337 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
338 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
339
340 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
341
342   StateInfo st;
343   int64_t sum = 0;
344
345   // Generate all legal moves
346   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
347
348   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
349   // the moves, just to count them.
350   if (depth <= ONE_PLY)
351       return ml.size();
352
353   // Loop through all legal moves
354   CheckInfo ci(pos);
355   for ( ; !ml.end(); ++ml)
356   {
357       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
358       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
359       pos.undo_move(ml.move());
360   }
361   return sum;
362 }
363
364
365 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
366 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
367 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
368 /// received during the search.
369
370 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
371
372   static Book book;
373
374   // Initialize global search-related variables
375   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
376   NodesSincePoll = 0;
377   current_search_time(get_system_time());
378   Limits = limits;
379   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
380
381   // Set output steram in normal or chess960 mode
382   cout << set960(pos.is_chess960());
383
384   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
385   if (Limits.maxNodes)
386       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
387   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
388       NodesBetweenPolls = 1000;
389   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
390       NodesBetweenPolls = 5000;
391   else
392       NodesBetweenPolls = 30000;
393
394   // Look for a book move
395   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
396   {
397       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
398           book.open(Options["Book File"].value<string>());
399
400       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
401       if (bookMove != MOVE_NONE)
402       {
403           if (Limits.ponder)
404               wait_for_stop_or_ponderhit();
405
406           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
407           return !QuitRequest;
408       }
409   }
410
411   // Read UCI options
412   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
413   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
414
415   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
416   Threads.read_uci_options();
417
418   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
419   Threads.init_hash_tables();
420   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
421
422   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
423   {
424       Options["Clear Hash"].set_value("false");
425       TT.clear();
426   }
427
428   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
429   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
430   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
431   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
432
433   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
434   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
435   {
436       Threads[i].wake_up();
437       Threads[i].maxPly = 0;
438   }
439
440   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
441   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
442   {
443       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
444       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
445
446       if (LogFile.is_open())
447           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
448                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
449                   << " ponder: "      << Limits.ponder
450                   << " time: "        << Limits.time
451                   << " increment: "   << Limits.increment
452                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
453                   << endl;
454   }
455
456   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
457   Move ponderMove = MOVE_NONE;
458   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
459
460   // Write final search statistics and close log file
461   if (LogFile.is_open())
462   {
463       int t = current_search_time();
464
465       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
466               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
467               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
468
469       StateInfo st;
470       pos.do_move(bestMove, st);
471       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
472       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
473       LogFile.close();
474   }
475
476   // This makes all the threads to go to sleep
477   Threads.set_size(1);
478
479   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
480   // best move before we are told to do so.
481   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
482       wait_for_stop_or_ponderhit();
483
484   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
485   cout << "bestmove " << bestMove;
486
487   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
488   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
489   if (ponderMove != MOVE_NONE)
490       cout << " ponder " << ponderMove;
491
492   cout << endl;
493
494   return !QuitRequest;
495 }
496
497
498 namespace {
499
500   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
501   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
502   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
503
504   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
505
506     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
507     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
508     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
509     int depth, aspirationDelta;
510     Value value, alpha, beta;
511     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
512
513     // Initialize stuff before a new search
514     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
515     TT.new_search();
516     H.clear();
517     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
518     depth = aspirationDelta = 0;
519     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
520     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
521
522     // Moves to search are verified and copied
523     Rml.init(pos, searchMoves);
524
525     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
526     if (!Rml.size())
527     {
528         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
529              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
530
531         return MOVE_NONE;
532     }
533
534     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
535     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
536     {
537         // Remember best moves and values from previous iteration
538         RootMoveList prevRml = Rml;
539
540         Rml.bestMoveChanges = 0;
541
542         // MultiPV iteration loop
543         for (MultiPVIteration = 0; MultiPVIteration < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIteration++)
544         {
545             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
546             if (depth >= 5 && abs(prevRml[MultiPVIteration].pv_score) < VALUE_KNOWN_WIN)
547             {
548                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
549                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
550
551                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
552                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
553
554                 alpha = Max(prevRml[MultiPVIteration].pv_score - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
555                 beta  = Min(prevRml[MultiPVIteration].pv_score + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
556             }
557             else
558             {
559                 alpha = -VALUE_INFINITE;
560                 beta  =  VALUE_INFINITE;
561             }
562
563             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
564             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
565             do {
566                 // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
567                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
568
569                 // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
570                 // because all the values but the first are usually set to
571                 // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
572                 // the moves but the new PV that goes to head.
573                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIteration, Rml.end());
574
575                 // In case we have found an exact score reorder the PV moves
576                 // before leaving the fail high/low loop, otherwise leave the
577                 // last PV move in its position so to be searched again.
578                 if (value > alpha && value < beta)
579                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIteration);
580
581                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
582                 // have been overwritten during the search.
583                 for (int i = 0; i <= MultiPVIteration; i++)
584                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
585
586                 // Value cannot be trusted. Break out immediately!
587                 if (StopRequest)
588                     break;
589
590                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
591                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
592                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
593                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
594                     {
595                         bool updated = (i <= MultiPVIteration);
596
597                         if (depth == 1 && !updated)
598                               continue;
599
600                         const RootMoveList& rml = (updated ? Rml : prevRml);
601
602                         cout << "info"
603                              << depth_to_uci((updated ? depth : depth - 1)  * ONE_PLY)
604                              << (i == MultiPVIteration ? score_to_uci(rml[i].pv_score, alpha, beta)
605                                                        : score_to_uci(rml[i].pv_score))
606                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
607                              << pv_to_uci(&rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
608                              << endl;
609                     }
610
611                 // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
612                 // otherwise exit the fail high/low loop.
613                 if (value >= beta)
614                 {
615                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
616                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
617                 }
618                 else if (value <= alpha)
619                 {
620                     AspirationFailLow = true;
621                     StopOnPonderhit = false;
622
623                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
624                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
625                 }
626                 else
627                     break;
628
629             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
630         }
631
632         // Collect info about search result
633         bestMove = Rml[0].pv[0];
634         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
635         bestValues[depth] = value;
636         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
637
638         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
639         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
640             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
641
642         if (LogFile.is_open())
643             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
644
645         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
646         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].pv_score > Rml[1].pv_score + EasyMoveMargin))
647             easyMove = bestMove;
648         else if (bestMove != easyMove)
649             easyMove = MOVE_NONE;
650
651         // Check for some early stop condition
652         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
653         {
654             // Stop search early if one move seems to be much better than the
655             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
656             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
657             if (   depth >= 7
658                 && easyMove == bestMove
659                 && (   Rml.size() == 1
660                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
661                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
662                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
663                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
664                 StopRequest = true;
665
666             // Take in account some extra time if the best move has changed
667             if (depth > 4 && depth < 50)
668                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
669
670             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
671             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
672             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
673                 StopRequest = true;
674
675             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
676             if (StopRequest && Limits.ponder)
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);
709     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
710     const bool RootNode = (NT == Root);
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, futilityValueScaled; // Non-PV specific
727     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
728     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
729     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
730     SplitPoint* sp = NULL;
731
732     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
733     oldAlpha = alpha;
734     inCheck = pos.in_check();
735     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
736
737     // Used to send selDepth info to GUI
738     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
739         thread.maxPly = ss->ply;
740
741     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
742     if (!SpNode)
743     {
744         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
745         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
746         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
747     }
748     else
749     {
750         sp = ss->sp;
751         tte = NULL;
752         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
753         threatMove = sp->threatMove;
754         goto split_point_start;
755     }
756
757     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
758     {
759         NodesSincePoll = 0;
760         poll(pos);
761     }
762
763     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
764     if ((   StopRequest
765          || pos.is_draw<false>()
766          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
767         return VALUE_DRAW;
768
769     // Step 3. Mate distance pruning
770     if (!RootNode)
771     {
772         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
773         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
774         if (alpha >= beta)
775             return alpha;
776     }
777
778     // Step 4. Transposition table lookup
779     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
780     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
781     excludedMove = ss->excludedMove;
782     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
783     tte = TT.probe(posKey);
784     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
785
786     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
787     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
788     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
789     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
790     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
791                                     : ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ss->ply)))
792     {
793         TT.refresh(tte);
794         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
795         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
796     }
797
798     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
799     if (inCheck)
800         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
801     else if (tte)
802     {
803         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
804
805         ss->eval = tte->static_value();
806         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
807         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
808     }
809     else
810     {
811         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
812         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
813     }
814
815     // Save gain for the parent non-capture move
816     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
817
818     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
819     if (   !PvNode
820         &&  depth < RazorDepth
821         && !inCheck
822         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
823         &&  ttMove == MOVE_NONE
824         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
825         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
826     {
827         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
828         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
829         if (v < rbeta)
830             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
831             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
832             return v;
833     }
834
835     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
836     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
837     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
838     if (   !PvNode
839         && !ss->skipNullMove
840         &&  depth < RazorDepth
841         && !inCheck
842         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
843         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
844         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
845         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
846
847     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
848     if (   !PvNode
849         && !ss->skipNullMove
850         &&  depth > ONE_PLY
851         && !inCheck
852         &&  refinedValue >= beta
853         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
854         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
855     {
856         ss->currentMove = MOVE_NULL;
857
858         // Null move dynamic reduction based on depth
859         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
860
861         // Null move dynamic reduction based on value
862         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
863             R++;
864
865         pos.do_null_move(st);
866         (ss+1)->skipNullMove = true;
867         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
868                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
869         (ss+1)->skipNullMove = false;
870         pos.undo_null_move();
871
872         if (nullValue >= beta)
873         {
874             // Do not return unproven mate scores
875             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
876                 nullValue = beta;
877
878             if (depth < 6 * ONE_PLY)
879                 return nullValue;
880
881             // Do verification search at high depths
882             ss->skipNullMove = true;
883             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
884             ss->skipNullMove = false;
885
886             if (v >= beta)
887                 return nullValue;
888         }
889         else
890         {
891             // The null move failed low, which means that we may be faced with
892             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
893             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
894             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
895             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
896             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
897             threatMove = (ss+1)->bestMove;
898
899             if (   depth < ThreatDepth
900                 && (ss-1)->reduction
901                 && threatMove != MOVE_NONE
902                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
903                 return beta - 1;
904         }
905     }
906
907     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
908     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
909     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
910     // prune the previous move.
911     if (   !PvNode
912         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
913         && !inCheck
914         && !ss->skipNullMove
915         &&  excludedMove == MOVE_NONE
916         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
917     {
918         Value rbeta = beta + 200;
919         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
920
921         assert(rdepth >= ONE_PLY);
922
923         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
924         CheckInfo ci(pos);
925
926         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
927             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
928             {
929                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
930                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
931                 pos.undo_move(move);
932                 if (value >= rbeta)
933                     return value;
934             }
935     }
936
937     // Step 10. Internal iterative deepening
938     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
939         && ttMove == MOVE_NONE
940         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
941     {
942         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
943
944         ss->skipNullMove = true;
945         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
946         ss->skipNullMove = false;
947
948         tte = TT.probe(posKey);
949         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
950     }
951
952 split_point_start: // At split points actual search starts from here
953
954     // Initialize a MovePicker object for the current position
955     MovePickerExt<NT> mp(pos, RootNode ? Rml[MultiPVIteration].pv[0] : ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
956     CheckInfo ci(pos);
957     ss->bestMove = MOVE_NONE;
958     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
959     singularExtensionNode =   !RootNode
960                            && !SpNode
961                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
962                            && ttMove != MOVE_NONE
963                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
964                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
965                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
966     if (SpNode)
967     {
968         lock_grab(&(sp->lock));
969         bestValue = sp->bestValue;
970     }
971
972     // Step 11. Loop through moves
973     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
974     while (   bestValue < beta
975            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
976            && !thread.cutoff_occurred())
977     {
978       assert(move_is_ok(move));
979
980       if (move == excludedMove)
981           continue;
982
983       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root Move List.
984       // Also in MultiPV mode we skip moves which already have got an exact score
985       // in previous MultiPV Iteration.
986       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIteration))
987           continue;
988
989       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
990       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
991           continue;
992
993       if (SpNode)
994       {
995           moveCount = ++sp->moveCount;
996           lock_release(&(sp->lock));
997       }
998       else
999           moveCount++;
1000
1001       if (RootNode)
1002       {
1003           // This is used by time management
1004           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1005
1006           // Save the current node count before the move is searched
1007           nodes = pos.nodes_searched();
1008
1009           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
1010           // correct accumulated node counts searched by each thread.
1011           if (SendSearchedNodes)
1012           {
1013               SendSearchedNodes = false;
1014               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
1015           }
1016
1017           // For long searches send current move info to GUI
1018           if (current_search_time() > 2000)
1019               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1020                    << " currmove " << move << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIteration << endl;
1021       }
1022
1023       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1024       isPvMove = (PvNode && moveCount <= ((RootNode && depth <= ONE_PLY) ? MAX_MOVES : 1));
1025       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1026       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1027
1028       // Step 12. Decide the new search depth
1029       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1030
1031       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1032       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1033       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1034       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1035       // a margin then we extend ttMove.
1036       if (   singularExtensionNode
1037           && move == ttMove
1038           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1039           && ext < ONE_PLY)
1040       {
1041           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1042
1043           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1044           {
1045               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1046               ss->excludedMove = move;
1047               ss->skipNullMove = true;
1048               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1049               ss->skipNullMove = false;
1050               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1051               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1052               if (v < rBeta)
1053                   ext = ONE_PLY;
1054           }
1055       }
1056
1057       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1058       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1059
1060       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1061       if (   !PvNode
1062           && !captureOrPromotion
1063           && !inCheck
1064           && !dangerous
1065           &&  move != ttMove
1066           && !move_is_castle(move))
1067       {
1068           // Move count based pruning
1069           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1070               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1071               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1072           {
1073               if (SpNode)
1074                   lock_grab(&(sp->lock));
1075
1076               continue;
1077           }
1078
1079           // Value based pruning
1080           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1081           // but fixing this made program slightly weaker.
1082           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1083           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1084                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1085
1086           if (futilityValueScaled < beta)
1087           {
1088               if (SpNode)
1089               {
1090                   lock_grab(&(sp->lock));
1091                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1092                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1093               }
1094               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1095                   bestValue = futilityValueScaled;
1096
1097               continue;
1098           }
1099
1100           // Prune moves with negative SEE at low depths
1101           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1102               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1103               && pos.see_sign(move) < 0)
1104           {
1105               if (SpNode)
1106                   lock_grab(&(sp->lock));
1107
1108               continue;
1109           }
1110       }
1111
1112       // Check for legality only before to do the move
1113       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1114       {
1115           moveCount--;
1116           continue;
1117       }
1118
1119       ss->currentMove = move;
1120       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1121           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1122
1123       // Step 14. Make the move
1124       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1125
1126       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1127       // The first move in list is the expected PV
1128       if (isPvMove)
1129           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1130                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1131       else
1132       {
1133           // Step 15. Reduced depth search
1134           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1135           bool doFullDepthSearch = true;
1136
1137           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1138               && !captureOrPromotion
1139               && !dangerous
1140               && !move_is_castle(move)
1141               &&  ss->killers[0] != move
1142               &&  ss->killers[1] != move
1143               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1144           {
1145               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1146               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1147
1148               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1149                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1150
1151               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1152               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1153           }
1154
1155           // Step 16. Full depth search
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               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1163               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1164               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1165               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1166                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1167                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1168           }
1169       }
1170
1171       // Step 17. Undo move
1172       pos.undo_move(move);
1173
1174       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1175
1176       // Step 18. Check for new best move
1177       if (SpNode)
1178       {
1179           lock_grab(&(sp->lock));
1180           bestValue = sp->bestValue;
1181           alpha = sp->alpha;
1182       }
1183
1184       if (value > bestValue)
1185       {
1186           bestValue = value;
1187           ss->bestMove = move;
1188
1189           if (  !RootNode
1190               && PvNode
1191               && value > alpha
1192               && value < beta) // We want always alpha < beta
1193               alpha = value;
1194
1195           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1196           {
1197               sp->bestValue = value;
1198               sp->ss->bestMove = move;
1199               sp->alpha = alpha;
1200               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1201           }
1202       }
1203
1204       if (RootNode)
1205       {
1206           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1207           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1208           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1209           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1210           // move and/or PV.
1211           if (StopRequest)
1212               break;
1213
1214           // Remember searched nodes counts for this move
1215           RootMove* rm = Rml.find(move);
1216           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1217
1218           // PV move or new best move ?
1219           if (isPvMove || value > alpha)
1220           {
1221               // Update PV
1222               rm->pv_score = value;
1223               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1224
1225               // We record how often the best move has been changed in each
1226               // iteration. This information is used for time management: When
1227               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1228               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1229                   Rml.bestMoveChanges++;
1230
1231               // Update alpha.
1232               if (value > alpha)
1233                   alpha = value;
1234           }
1235           else
1236               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1237               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1238               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1239               rm->pv_score = -VALUE_INFINITE;
1240
1241       } // RootNode
1242
1243       // Step 19. Check for split
1244       if (   !RootNode
1245           && !SpNode
1246           && depth >= Threads.min_split_depth()
1247           && bestValue < beta
1248           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1249           && !StopRequest
1250           && !thread.cutoff_occurred())
1251           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1252                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1253     }
1254
1255     // Step 20. Check for mate and stalemate
1256     // All legal moves have been searched and if there are
1257     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1258     // If one move was excluded return fail low score.
1259     if (!SpNode && !moveCount)
1260         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1261
1262     // Step 21. Update tables
1263     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1264     // history counters, and killer moves.
1265     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1266     {
1267         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1268         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1269              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1270
1271         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1272
1273         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1274         if (    bestValue >= beta
1275             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1276         {
1277             if (move != ss->killers[0])
1278             {
1279                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1280                 ss->killers[0] = move;
1281             }
1282             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1283         }
1284     }
1285
1286     if (SpNode)
1287     {
1288         // Here we have the lock still grabbed
1289         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1290         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1291         lock_release(&(sp->lock));
1292     }
1293
1294     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1295
1296     return bestValue;
1297   }
1298
1299   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1300   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1301   // less than ONE_PLY).
1302
1303   template <NodeType NT>
1304   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1305
1306     const bool PvNode = (NT == PV);
1307
1308     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1309     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1310     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1311     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1312     assert(depth <= 0);
1313     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1314
1315     StateInfo st;
1316     Move ttMove, move;
1317     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1318     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1319     const TTEntry* tte;
1320     Depth ttDepth;
1321     Value oldAlpha = alpha;
1322
1323     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1324     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1325
1326     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1327     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1328         return VALUE_DRAW;
1329
1330     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1331     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1332     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1333     inCheck = pos.in_check();
1334     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1335
1336     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1337     // pruning, but only for move ordering.
1338     tte = TT.probe(pos.get_key());
1339     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1340
1341     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1342     {
1343         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1344         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1345     }
1346
1347     // Evaluate the position statically
1348     if (inCheck)
1349     {
1350         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1351         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1352         enoughMaterial = false;
1353     }
1354     else
1355     {
1356         if (tte)
1357         {
1358             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1359
1360             evalMargin = tte->static_value_margin();
1361             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1362         }
1363         else
1364             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1365
1366         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1367         if (bestValue >= beta)
1368         {
1369             if (!tte)
1370                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1371
1372             return bestValue;
1373         }
1374
1375         if (PvNode && bestValue > alpha)
1376             alpha = bestValue;
1377
1378         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1379         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1380         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1381     }
1382
1383     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1384     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1385     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1386     // be generated.
1387     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1388     CheckInfo ci(pos);
1389
1390     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1391     while (   alpha < beta
1392            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1393     {
1394       assert(move_is_ok(move));
1395
1396       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1397
1398       // Futility pruning
1399       if (   !PvNode
1400           && !inCheck
1401           && !givesCheck
1402           &&  move != ttMove
1403           &&  enoughMaterial
1404           && !move_is_promotion(move)
1405           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1406       {
1407           futilityValue =  futilityBase
1408                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1409                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1410
1411           if (futilityValue < alpha)
1412           {
1413               if (futilityValue > bestValue)
1414                   bestValue = futilityValue;
1415               continue;
1416           }
1417
1418           // Prune moves with negative or equal SEE
1419           if (   futilityBase < beta
1420               && depth < DEPTH_ZERO
1421               && pos.see(move) <= 0)
1422               continue;
1423       }
1424
1425       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1426       evasionPrunable =   !PvNode
1427                        && inCheck
1428                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1429                        && !pos.move_is_capture(move)
1430                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1431
1432       // Don't search moves with negative SEE values
1433       if (   !PvNode
1434           && (!inCheck || evasionPrunable)
1435           &&  move != ttMove
1436           && !move_is_promotion(move)
1437           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1438           continue;
1439
1440       // Don't search useless checks
1441       if (   !PvNode
1442           && !inCheck
1443           &&  givesCheck
1444           &&  move != ttMove
1445           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1446           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1447           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1448       {
1449           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1450               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1451
1452           continue;
1453       }
1454
1455       // Check for legality only before to do the move
1456       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1457           continue;
1458
1459       // Update current move
1460       ss->currentMove = move;
1461
1462       // Make and search the move
1463       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1464       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1465       pos.undo_move(move);
1466
1467       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1468
1469       // New best move?
1470       if (value > bestValue)
1471       {
1472           bestValue = value;
1473           if (value > alpha)
1474           {
1475               alpha = value;
1476               ss->bestMove = move;
1477           }
1478        }
1479     }
1480
1481     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1482     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1483     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1484         return value_mated_in(ss->ply);
1485
1486     // Update transposition table
1487     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1488     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1489
1490     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1491
1492     return bestValue;
1493   }
1494
1495
1496   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1497   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1498   // will be pruned.
1499
1500   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1501   {
1502     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1503     Square from, to, ksq, victimSq;
1504     Piece pc;
1505     Color them;
1506     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1507
1508     from = move_from(move);
1509     to = move_to(move);
1510     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1511     ksq = pos.king_square(them);
1512     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1513     pc = pos.piece_on(from);
1514
1515     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1516     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1517     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1518
1519     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1520     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1521
1522     if (!(b && (b & (b - 1))))
1523         return true;
1524
1525     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1526     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1527         && bit_is_set(kingAtt, to))
1528         return true;
1529
1530     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1531     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1532
1533     while (b)
1534     {
1535         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1536         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1537
1538         // Note that here we generate illegal "double move"!
1539         if (   futilityValue >= beta
1540             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1541             return true;
1542
1543         if (futilityValue > bv)
1544             bv = futilityValue;
1545     }
1546
1547     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1548     *bestValue = bv;
1549     return false;
1550   }
1551
1552
1553   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1554   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1555   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1556   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1557   // second move is assumed to be a move from the current position.
1558
1559   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1560
1561     Square f1, t1, f2, t2;
1562     Piece p1, p2;
1563     Square ksq;
1564
1565     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1566     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1567
1568     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1569     f2 = move_from(m2);
1570     t1 = move_to(m1);
1571     if (f2 == t1)
1572         return true;
1573
1574     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1575     t2 = move_to(m2);
1576     f1 = move_from(m1);
1577     if (t2 == f1)
1578         return true;
1579
1580     // Case 3: Moving through the vacated square
1581     p2 = pos.piece_on(f2);
1582     if (   piece_is_slider(p2)
1583         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1584       return true;
1585
1586     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1587     p1 = pos.piece_on(t1);
1588     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1589         return true;
1590
1591     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1592     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1593     if (    piece_is_slider(p1)
1594         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1595     {
1596         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1597         clear_bit(&occ, f2);
1598         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1599             return true;
1600     }
1601     return false;
1602   }
1603
1604
1605   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1606   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1607   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1608
1609   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1610
1611     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1612       return v + ply;
1613
1614     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1615       return v - ply;
1616
1617     return v;
1618   }
1619
1620
1621   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1622   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1623
1624   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1625
1626     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1627       return v - ply;
1628
1629     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1630       return v + ply;
1631
1632     return v;
1633   }
1634
1635
1636   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1637   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1638
1639   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1640
1641     assert(move_is_ok(m));
1642     assert(threat && move_is_ok(threat));
1643     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1644     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1645
1646     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1647
1648     mfrom = move_from(m);
1649     mto = move_to(m);
1650     tfrom = move_from(threat);
1651     tto = move_to(threat);
1652
1653     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1654     if (mfrom == tto)
1655         return true;
1656
1657     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1658     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1659     if (   pos.move_is_capture(threat)
1660         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1661             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1662         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1663         return true;
1664
1665     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1666     // prune safe moves which block its ray.
1667     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1668         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1669         && pos.see_sign(m) >= 0)
1670         return true;
1671
1672     return false;
1673   }
1674
1675
1676   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1677   // can be used at a given point in search.
1678
1679   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1680
1681     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1682
1683     return   (   tte->depth() >= depth
1684               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1685               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1686
1687           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1688               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1689   }
1690
1691
1692   // refine_eval() returns the transposition table score if
1693   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1694
1695   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1696
1697       assert(tte);
1698
1699       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1700
1701       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1702           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1703           return v;
1704
1705       return defaultEval;
1706   }
1707
1708
1709   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1710   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1711
1712   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1713                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1714     Move m;
1715     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1716
1717     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1718
1719     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1720     {
1721         m = movesSearched[i];
1722
1723         assert(m != move);
1724
1725         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1726     }
1727   }
1728
1729
1730   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1731   // the static position evaluation before and after the move.
1732
1733   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1734
1735     if (   m != MOVE_NULL
1736         && before != VALUE_NONE
1737         && after != VALUE_NONE
1738         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1739         && !move_is_special(m))
1740         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1741   }
1742
1743
1744   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1745   // since the beginning of the current search.
1746
1747   int current_search_time(int set) {
1748
1749     static int searchStartTime;
1750
1751     if (set)
1752         searchStartTime = set;
1753
1754     return get_system_time() - searchStartTime;
1755   }
1756
1757
1758   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1759   // protocol specifications:
1760   //
1761   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1762   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1763   //            use negative values for y.
1764
1765   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1766
1767     std::stringstream s;
1768
1769     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1770         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1771     else
1772         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1773
1774     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1775
1776     return s.str();
1777   }
1778
1779
1780   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1781   // to be sent to UCI gui.
1782
1783   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1784
1785     std::stringstream s;
1786     int t = current_search_time();
1787
1788     s << " nodes " << nodes
1789       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1790       << " time "  << t;
1791
1792     return s.str();
1793   }
1794
1795   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1796   // formatted according to UCI specification.
1797
1798   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1799
1800     std::stringstream s;
1801
1802     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1803
1804     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1805         s << *pv << " ";
1806
1807     return s.str();
1808   }
1809
1810   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1811   // seldepth formatted according to UCI specification.
1812
1813   string depth_to_uci(Depth depth) {
1814
1815     std::stringstream s;
1816
1817     // Retrieve max searched depth among threads
1818     int selDepth = 0;
1819     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1820         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1821             selDepth = Threads[i].maxPly;
1822
1823      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1824
1825     return s.str();
1826   }
1827
1828   string time_to_string(int millisecs) {
1829
1830     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1831     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1832
1833     int hours = millisecs / MSecHour;
1834     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1835     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1836
1837     std::stringstream s;
1838
1839     if (hours)
1840         s << hours << ':';
1841
1842     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1843     return s.str();
1844   }
1845
1846   string score_to_string(Value v) {
1847
1848     std::stringstream s;
1849
1850     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1851         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1852     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1853         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1854     else
1855         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1856
1857     return s.str();
1858   }
1859
1860   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1861   // It is used to write search information to the log file (which is created
1862   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1863
1864   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1865
1866     const int64_t K = 1000;
1867     const int64_t M = 1000000;
1868     const int startColumn = 28;
1869     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1870
1871     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1872     Move* m = pv;
1873     string san;
1874     std::stringstream s;
1875     size_t length = 0;
1876
1877     // First print depth, score, time and searched nodes...
1878     s << set960(pos.is_chess960())
1879       << std::setw(2) << depth
1880       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1881       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1882
1883     if (pos.nodes_searched() < M)
1884         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1885     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1886         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1887     else
1888         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1889
1890     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1891     while (*m != MOVE_NONE)
1892     {
1893         san = move_to_san(pos, *m);
1894         length += san.length() + 1;
1895
1896         if (length > maxLength)
1897         {
1898             length = san.length() + 1;
1899             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1900         }
1901         s << san << ' ';
1902
1903         pos.do_move(*m++, *st++);
1904     }
1905
1906     // Restore original position before to leave
1907     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1908
1909     return s.str();
1910   }
1911
1912   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1913   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1914   // search.
1915
1916   void poll(const Position& pos) {
1917
1918     static int lastInfoTime;
1919     int t = current_search_time();
1920
1921     //  Poll for input
1922     if (input_available())
1923     {
1924         // We are line oriented, don't read single chars
1925         string command;
1926
1927         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1928         {
1929             // Quit the program as soon as possible
1930             Limits.ponder = false;
1931             QuitRequest = StopRequest = true;
1932             return;
1933         }
1934         else if (command == "stop")
1935         {
1936             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1937             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1938             Limits.ponder = false;
1939             StopRequest = true;
1940         }
1941         else if (command == "ponderhit")
1942         {
1943             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1944             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1945             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1946             Limits.ponder = false;
1947
1948             if (StopOnPonderhit)
1949                 StopRequest = true;
1950         }
1951     }
1952
1953     // Print search information
1954     if (t < 1000)
1955         lastInfoTime = 0;
1956
1957     else if (lastInfoTime > t)
1958         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1959         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1960         lastInfoTime = 0;
1961
1962     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1963     {
1964         lastInfoTime = t;
1965
1966         dbg_print_mean();
1967         dbg_print_hit_rate();
1968
1969         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1970         SendSearchedNodes = true;
1971     }
1972
1973     // Should we stop the search?
1974     if (Limits.ponder)
1975         return;
1976
1977     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1978                            && !AspirationFailLow
1979                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1980
1981     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1982                      || stillAtFirstMove;
1983
1984     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1985         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1986         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1987         StopRequest = true;
1988   }
1989
1990
1991   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1992   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1993   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1994   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1995   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1996   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1997
1998   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1999
2000     string command;
2001
2002     // Wait for a command from stdin
2003     while (   std::getline(std::cin, command)
2004            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
2005
2006     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
2007         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
2008   }
2009
2010
2011   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
2012   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
2013   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
2014
2015     assert(MultiPV > 1);
2016
2017     static RKISS rk;
2018
2019     // Rml list is already sorted by pv_score in descending order
2020     int s;
2021     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2022     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
2023     int max = Rml[0].pv_score;
2024     int var = Min(max - Rml[size - 1].pv_score, PawnValueMidgame);
2025     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2026
2027     // PRNG sequence should be non deterministic
2028     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2029         rk.rand<unsigned>();
2030
2031     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2032     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2033     // then we choose the move with the resulting highest score.
2034     for (int i = 0; i < size; i++)
2035     {
2036         s = Rml[i].pv_score;
2037
2038         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2039         if (i > 0 && Rml[i-1].pv_score > s + EasyMoveMargin)
2040             break;
2041
2042         // This is our magical formula
2043         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2044
2045         if (s > max_s)
2046         {
2047             max_s = s;
2048             *best = Rml[i].pv[0];
2049             *ponder = Rml[i].pv[1];
2050         }
2051     }
2052   }
2053
2054
2055   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2056
2057   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2058
2059     Move* sm;
2060     bestMoveChanges = 0;
2061     clear();
2062
2063     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2064     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2065     {
2066         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2067         // is in the list before to add it.
2068         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2069
2070         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2071             continue;
2072
2073         RootMove rm;
2074         rm.pv.push_back(ml.move());
2075         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2076         rm.pv_score = -VALUE_INFINITE;
2077         rm.nodes = 0;
2078         push_back(rm);
2079     }
2080   }
2081
2082   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2083
2084     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2085         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2086             return &(*this)[i];
2087
2088     return NULL;
2089   }
2090
2091   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2092   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2093   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2094   // long PV to print that is important for position analysis.
2095
2096   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2097
2098     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2099     TTEntry* tte;
2100     int ply = 1;
2101     Move m = pv[0];
2102
2103     assert(m != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(m));
2104
2105     pv.clear();
2106     pv.push_back(m);
2107     pos.do_move(m, *st++);
2108
2109     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2110            && tte->move() != MOVE_NONE
2111            && pos.move_is_pl(tte->move())
2112            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2113            && ply < PLY_MAX
2114            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2115     {
2116         pv.push_back(tte->move());
2117         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2118         ply++;
2119     }
2120     pv.push_back(MOVE_NONE);
2121
2122     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2123   }
2124
2125   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2126   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2127   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2128
2129   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2130
2131     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2132     TTEntry* tte;
2133     Key k;
2134     Value v, m = VALUE_NONE;
2135     int ply = 0;
2136
2137     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2138
2139     do {
2140         k = pos.get_key();
2141         tte = TT.probe(k);
2142
2143         // Don't overwrite existing correct entries
2144         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2145         {
2146             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2147             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2148         }
2149         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2150
2151     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2152
2153     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2154   }
2155 } // namespace
2156
2157
2158 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2159 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2160 // object for which the current thread is the master.
2161
2162 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2163
2164   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2165
2166   int i;
2167   bool allFinished;
2168
2169   while (true)
2170   {
2171       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2172       // master should exit as last one.
2173       if (allThreadsShouldExit)
2174       {
2175           assert(!sp);
2176           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2177           return;
2178       }
2179
2180       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2181       // instead of wasting CPU time polling for work.
2182       while (   threadID >= activeThreads
2183              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2184              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2185       {
2186           assert(!sp || useSleepingThreads);
2187           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2188
2189           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2190               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2191
2192           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2193           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2194
2195           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2196           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2197           allFinished = (i == activeThreads);
2198
2199           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2200           {
2201               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2202               break;
2203           }
2204
2205           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2206           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2207               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2208
2209           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2210       }
2211
2212       // If this thread has been assigned work, launch a search
2213       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2214       {
2215           assert(!allThreadsShouldExit);
2216
2217           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2218
2219           // Copy split point position and search stack and call search()
2220           // with SplitPoint template parameter set to true.
2221           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2222           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2223           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2224
2225           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2226           (ss+1)->sp = tsp;
2227
2228           if (tsp->pvNode)
2229               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2230           else
2231               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2232
2233           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2234
2235           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2236
2237           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2238           // case we are the last slave of the split point.
2239           if (   useSleepingThreads
2240               && threadID != tsp->master
2241               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2242               threads[tsp->master].wake_up();
2243       }
2244
2245       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2246       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2247       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2248       allFinished = (i == activeThreads);
2249
2250       if (allFinished)
2251       {
2252           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2253           // be sure sp->lock has been released before to return.
2254           lock_grab(&(sp->lock));
2255           lock_release(&(sp->lock));
2256
2257           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2258           // because here is all finished is not possible master is booked.
2259           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2260
2261           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2262           return;
2263       }
2264   }
2265 }