Fix build with MSVC 2013
[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) 2008-2013 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>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26
27 #include "book.h"
28 #include "evaluate.h"
29 #include "movegen.h"
30 #include "movepick.h"
31 #include "notation.h"
32 #include "search.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "thread.h"
35 #include "tt.h"
36 #include "ucioption.h"
37
38 namespace Search {
39
40   volatile SignalsType Signals;
41   LimitsType Limits;
42   std::vector<RootMove> RootMoves;
43   Position RootPos;
44   Color RootColor;
45   Time::point SearchTime;
46   StateStackPtr SetupStates;
47 }
48
49 using std::string;
50 using Eval::evaluate;
51 using namespace Search;
52
53 namespace {
54
55   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
56   const bool FakeSplit = false;
57
58   // This is the minimum interval in msec between two check_time() calls
59   const int TimerResolution = 5;
60
61   // Different node types, used as template parameter
62   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
63
64   // Dynamic razoring margin based on depth
65   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(512 + 16 * int(d)); }
66
67   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
68   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
69   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
70
71   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
72
73     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[std::max(int(d), 1)][std::min(mn, 63)]
74                            : 2 * VALUE_INFINITE;
75   }
76
77   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
78   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
79
80   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
81
82     return (Depth) Reductions[PvNode][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
83   }
84
85   size_t PVSize, PVIdx;
86   TimeManager TimeMgr;
87   int BestMoveChanges;
88   Value DrawValue[COLOR_NB];
89   HistoryStats History;
90   GainsStats Gains;
91   CountermovesStats Countermoves;
92
93   template <NodeType NT>
94   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
95
96   template <NodeType NT, bool InCheck>
97   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
98
99   void id_loop(Position& pos);
100   Value value_to_tt(Value v, int ply);
101   Value value_from_tt(Value v, int ply);
102   bool check_is_dangerous(const Position& pos, Move move, Value futilityBase, Value beta);
103   bool allows(const Position& pos, Move first, Move second);
104   bool refutes(const Position& pos, Move first, Move second);
105   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta);
106
107   struct Skill {
108     Skill(int l) : level(l), best(MOVE_NONE) {}
109    ~Skill() {
110       if (enabled()) // Swap best PV line with the sub-optimal one
111           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(),
112                     RootMoves.end(), best ? best : pick_move()));
113     }
114
115     bool enabled() const { return level < 20; }
116     bool time_to_pick(int depth) const { return depth == 1 + level; }
117     Move pick_move();
118
119     int level;
120     Move best;
121   };
122
123 } // namespace
124
125
126 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
127
128 void Search::init() {
129
130   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
131   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
132   int mc; // moveCount
133
134   // Init reductions array
135   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
136   {
137       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
138       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
139       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
140       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
141   }
142
143   // Init futility margins array
144   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
145       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
146
147   // Init futility move count array
148   for (d = 0; d < 32; d++)
149       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.3 * pow(double(d), 1.8));
150 }
151
152
153 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
154 /// up to the given depth are generated and counted and the sum returned.
155
156 static size_t perft(Position& pos, Depth depth) {
157
158   StateInfo st;
159   size_t cnt = 0;
160   CheckInfo ci(pos);
161   const bool leaf = depth == 2 * ONE_PLY;
162
163   for (MoveList<LEGAL> it(pos); *it; ++it)
164   {
165       pos.do_move(*it, st, ci, pos.move_gives_check(*it, ci));
166       cnt += leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : ::perft(pos, depth - ONE_PLY);
167       pos.undo_move(*it);
168   }
169   return cnt;
170 }
171
172 size_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
173   return depth > ONE_PLY ? ::perft(pos, depth) : MoveList<LEGAL>(pos).size();
174 }
175
176 /// Search::think() is the external interface to Stockfish's search, and is
177 /// called by the main thread when the program receives the UCI 'go' command. It
178 /// searches from RootPos and at the end prints the "bestmove" to output.
179
180 void Search::think() {
181
182   static PolyglotBook book; // Defined static to initialize the PRNG only once
183
184   RootColor = RootPos.side_to_move();
185   TimeMgr.init(Limits, RootPos.game_ply(), RootColor);
186
187   if (RootMoves.empty())
188   {
189       RootMoves.push_back(MOVE_NONE);
190       sync_cout << "info depth 0 score "
191                 << score_to_uci(RootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
192                 << sync_endl;
193
194       goto finalize;
195   }
196
197   if (Options["OwnBook"] && !Limits.infinite && !Limits.mate)
198   {
199       Move bookMove = book.probe(RootPos, Options["Book File"], Options["Best Book Move"]);
200
201       if (bookMove && std::count(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), bookMove))
202       {
203           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), bookMove));
204           goto finalize;
205       }
206   }
207
208   if (Options["Contempt Factor"] && !Options["UCI_AnalyseMode"])
209   {
210       int cf = Options["Contempt Factor"] * PawnValueMg / 100; // From centipawns
211       cf = cf * Material::game_phase(RootPos) / PHASE_MIDGAME; // Scale down with phase
212       DrawValue[ RootColor] = VALUE_DRAW - Value(cf);
213       DrawValue[~RootColor] = VALUE_DRAW + Value(cf);
214   }
215   else
216       DrawValue[WHITE] = DrawValue[BLACK] = VALUE_DRAW;
217
218   if (Options["Write Search Log"])
219   {
220       Log log(Options["Search Log Filename"]);
221       log << "\nSearching: "  << RootPos.fen()
222           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
223           << " ponder: "      << Limits.ponder
224           << " time: "        << Limits.time[RootColor]
225           << " increment: "   << Limits.inc[RootColor]
226           << " moves to go: " << Limits.movestogo
227           << std::endl;
228   }
229
230   // Reset the threads, still sleeping: will be wake up at split time
231   for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
232       Threads[i]->maxPly = 0;
233
234   Threads.sleepWhileIdle = Options["Idle Threads Sleep"];
235
236   // Set best timer interval to avoid lagging under time pressure. Timer is
237   // used to check for remaining available thinking time.
238   Threads.timer->msec =
239   Limits.use_time_management() ? std::min(100, std::max(TimeMgr.available_time() / 16, TimerResolution)) :
240                   Limits.nodes ? 2 * TimerResolution
241                                : 100;
242
243   Threads.timer->notify_one(); // Wake up the recurring timer
244
245   id_loop(RootPos); // Let's start searching !
246
247   Threads.timer->msec = 0; // Stop the timer
248   Threads.sleepWhileIdle = true; // Send idle threads to sleep
249
250   if (Options["Write Search Log"])
251   {
252       Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime + 1;
253
254       Log log(Options["Search Log Filename"]);
255       log << "Nodes: "          << RootPos.nodes_searched()
256           << "\nNodes/second: " << RootPos.nodes_searched() * 1000 / elapsed
257           << "\nBest move: "    << move_to_san(RootPos, RootMoves[0].pv[0]);
258
259       StateInfo st;
260       RootPos.do_move(RootMoves[0].pv[0], st);
261       log << "\nPonder move: " << move_to_san(RootPos, RootMoves[0].pv[1]) << std::endl;
262       RootPos.undo_move(RootMoves[0].pv[0]);
263   }
264
265 finalize:
266
267   // When search is stopped this info is not printed
268   sync_cout << "info nodes " << RootPos.nodes_searched()
269             << " time " << Time::now() - SearchTime + 1 << sync_endl;
270
271   // When we reach max depth we arrive here even without Signals.stop is raised,
272   // but if we are pondering or in infinite search, according to UCI protocol,
273   // we shouldn't print the best move before the GUI sends a "stop" or "ponderhit"
274   // command. We simply wait here until GUI sends one of those commands (that
275   // raise Signals.stop).
276   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
277   {
278       Signals.stopOnPonderhit = true;
279       RootPos.this_thread()->wait_for(Signals.stop);
280   }
281
282   // Best move could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
283   sync_cout << "bestmove " << move_to_uci(RootMoves[0].pv[0], RootPos.is_chess960())
284             << " ponder "  << move_to_uci(RootMoves[0].pv[1], RootPos.is_chess960())
285             << sync_endl;
286 }
287
288
289 namespace {
290
291   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
292   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
293   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
294
295   void id_loop(Position& pos) {
296
297     Stack stack[MAX_PLY_PLUS_2], *ss = stack+1; // To allow referencing (ss-1)
298     int depth, prevBestMoveChanges;
299     Value bestValue, alpha, beta, delta;
300
301     memset(ss-1, 0, 4 * sizeof(Stack));
302     (ss-1)->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
303
304     depth = BestMoveChanges = 0;
305     bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
306     beta = VALUE_INFINITE;
307
308     TT.new_search();
309     History.clear();
310     Gains.clear();
311     Countermoves.clear();
312
313     PVSize = Options["MultiPV"];
314     Skill skill(Options["Skill Level"]);
315
316     // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV search
317     // that we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
318     if (skill.enabled() && PVSize < 4)
319         PVSize = 4;
320
321     PVSize = std::min(PVSize, RootMoves.size());
322
323     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
324     while (++depth <= MAX_PLY && !Signals.stop && (!Limits.depth || depth <= Limits.depth))
325     {
326         // Save last iteration's scores before first PV line is searched and all
327         // the move scores but the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
328         for (size_t i = 0; i < RootMoves.size(); i++)
329             RootMoves[i].prevScore = RootMoves[i].score;
330
331         prevBestMoveChanges = BestMoveChanges; // Only sensible when PVSize == 1
332         BestMoveChanges = 0;
333
334         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
335         for (PVIdx = 0; PVIdx < PVSize; PVIdx++)
336         {
337             // Reset aspiration window starting size
338             if (depth >= 5)
339             {
340                 delta = Value(16);
341                 alpha = std::max(RootMoves[PVIdx].prevScore - delta,-VALUE_INFINITE);
342                 beta  = std::min(RootMoves[PVIdx].prevScore + delta, VALUE_INFINITE);
343             }
344
345             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
346             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
347             while (true)
348             {
349                 bestValue = search<Root>(pos, ss, alpha, beta, depth * ONE_PLY, false);
350
351                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
352                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
353                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
354                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
355                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
356                 // the already searched PV lines are preserved.
357                 std::stable_sort(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end());
358
359                 // Write PV back to transposition table in case the relevant
360                 // entries have been overwritten during the search.
361                 for (size_t i = 0; i <= PVIdx; i++)
362                     RootMoves[i].insert_pv_in_tt(pos);
363
364                 // If search has been stopped return immediately. Sorting and
365                 // writing PV back to TT is safe becuase RootMoves is still
366                 // valid, although refers to previous iteration.
367                 if (Signals.stop)
368                     return;
369
370                 // When failing high/low give some update (without cluttering
371                 // the UI) before to research.
372                 if (  (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
373                     && Time::now() - SearchTime > 3000)
374                     sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
375
376                 // In case of failing low/high increase aspiration window and
377                 // research, otherwise exit the loop.
378                 if (bestValue <= alpha)
379                 {
380                     alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
381
382                     Signals.failedLowAtRoot = true;
383                     Signals.stopOnPonderhit = false;
384                 }
385                 else if (bestValue >= beta)
386                     beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
387
388                 else
389                     break;
390
391                 delta += delta / 2;
392
393                 assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
394             }
395
396             // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
397             std::stable_sort(RootMoves.begin(), RootMoves.begin() + PVIdx + 1);
398
399             if (PVIdx + 1 == PVSize || Time::now() - SearchTime > 3000)
400                 sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
401         }
402
403         // Do we need to pick now the sub-optimal best move ?
404         if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(depth))
405             skill.pick_move();
406
407         if (Options["Write Search Log"])
408         {
409             RootMove& rm = RootMoves[0];
410             if (skill.best != MOVE_NONE)
411                 rm = *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), skill.best);
412
413             Log log(Options["Search Log Filename"]);
414             log << pretty_pv(pos, depth, rm.score, Time::now() - SearchTime, &rm.pv[0])
415                 << std::endl;
416         }
417
418         // Do we have found a "mate in x"?
419         if (   Limits.mate
420             && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
421             && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
422             Signals.stop = true;
423
424         // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
425         if (Limits.use_time_management() && !Signals.stopOnPonderhit)
426         {
427             bool stop = false; // Local variable, not the volatile Signals.stop
428
429             // Take in account some extra time if the best move has changed
430             if (depth > 4 && depth < 50 &&  PVSize == 1)
431                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChanges, prevBestMoveChanges);
432
433             // Stop search if most of available time is already consumed. We
434             // probably don't have enough time to search the first move at the
435             // next iteration anyway.
436             if (Time::now() - SearchTime > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
437                 stop = true;
438
439             // Stop search early if one move seems to be much better than others
440             if (    depth >= 12
441                 && !stop
442                 &&  PVSize == 1
443                 &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
444                 && (   RootMoves.size() == 1
445                     || Time::now() - SearchTime > (TimeMgr.available_time() * 20) / 100))
446             {
447                 Value rBeta = bestValue - 2 * PawnValueMg;
448                 ss->excludedMove = RootMoves[0].pv[0];
449                 ss->skipNullMove = true;
450                 Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, (depth - 3) * ONE_PLY, true);
451                 ss->skipNullMove = false;
452                 ss->excludedMove = MOVE_NONE;
453
454                 if (v < rBeta)
455                     stop = true;
456             }
457
458             if (stop)
459             {
460                 // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
461                 // keep pondering until GUI sends "ponderhit" or "stop".
462                 if (Limits.ponder)
463                     Signals.stopOnPonderhit = true;
464                 else
465                     Signals.stop = true;
466             }
467         }
468     }
469   }
470
471
472   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
473   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
474   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
475   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
476   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
477   // here: This is taken care of after we return from the split point.
478
479   template <NodeType NT>
480   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
481
482     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
483     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
484     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
485
486     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
487     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
488     assert(depth > DEPTH_ZERO);
489
490     Move quietsSearched[64];
491     StateInfo st;
492     const TTEntry *tte;
493     SplitPoint* splitPoint;
494     Key posKey;
495     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove, threatMove;
496     Depth ext, newDepth;
497     Value bestValue, value, ttValue;
498     Value eval, nullValue, futilityValue;
499     bool inCheck, givesCheck, pvMove, singularExtensionNode;
500     bool captureOrPromotion, dangerous, doFullDepthSearch;
501     int moveCount, quietCount;
502
503     // Step 1. Initialize node
504     Thread* thisThread = pos.this_thread();
505     moveCount = quietCount = 0;
506     inCheck = pos.checkers();
507
508     if (SpNode)
509     {
510         splitPoint = ss->splitPoint;
511         bestMove   = splitPoint->bestMove;
512         threatMove = splitPoint->threatMove;
513         bestValue  = splitPoint->bestValue;
514         tte = NULL;
515         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
516         ttValue = VALUE_NONE;
517
518         assert(splitPoint->bestValue > -VALUE_INFINITE && splitPoint->moveCount > 0);
519
520         goto moves_loop;
521     }
522
523     bestValue = -VALUE_INFINITE;
524     ss->currentMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
525     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
526     ss->futilityMoveCount = 0;
527     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
528     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
529
530     // Used to send selDepth info to GUI
531     if (PvNode && thisThread->maxPly < ss->ply)
532         thisThread->maxPly = ss->ply;
533
534     if (!RootNode)
535     {
536         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
537         if (Signals.stop || pos.is_draw() || ss->ply > MAX_PLY)
538             return DrawValue[pos.side_to_move()];
539
540         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
541         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
542         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
543         // further, we will never beat current alpha. Same logic but with reversed signs
544         // applies also in the opposite condition of being mated instead of giving mate,
545         // in this case return a fail-high score.
546         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
547         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
548         if (alpha >= beta)
549             return alpha;
550     }
551
552     // Step 4. Transposition table lookup
553     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
554     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
555     excludedMove = ss->excludedMove;
556     posKey = excludedMove ? pos.exclusion_key() : pos.key();
557     tte = TT.probe(posKey);
558     ttMove = RootNode ? RootMoves[PVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
559     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
560
561     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
562     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
563     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
564     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
565     if (   !RootNode
566         && tte
567         && tte->depth() >= depth
568         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
569         && (           PvNode ?  tte->bound() == BOUND_EXACT
570             : ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
571                               : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
572     {
573         TT.refresh(tte);
574         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
575
576         if (    ttValue >= beta
577             &&  ttMove
578             && !pos.is_capture_or_promotion(ttMove)
579             &&  ttMove != ss->killers[0])
580         {
581             ss->killers[1] = ss->killers[0];
582             ss->killers[0] = ttMove;
583         }
584         return ttValue;
585     }
586
587     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
588     if (inCheck)
589     {
590         ss->staticEval = ss->evalMargin = eval = VALUE_NONE;
591         goto moves_loop;
592     }
593
594     else if (tte)
595     {
596         // Never assume anything on values stored in TT
597         if (  (ss->staticEval = eval = tte->eval_value()) == VALUE_NONE
598             ||(ss->evalMargin = tte->eval_margin()) == VALUE_NONE)
599             eval = ss->staticEval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
600
601         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
602         if (ttValue != VALUE_NONE)
603             if (   ((tte->bound() & BOUND_LOWER) && ttValue > eval)
604                 || ((tte->bound() & BOUND_UPPER) && ttValue < eval))
605                 eval = ttValue;
606     }
607     else
608     {
609         eval = ss->staticEval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
610         TT.store(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
611                  ss->staticEval, ss->evalMargin);
612     }
613
614     // Update gain for the parent non-capture move given the static position
615     // evaluation before and after the move.
616     if (   !pos.captured_piece_type()
617         &&  ss->staticEval != VALUE_NONE
618         && (ss-1)->staticEval != VALUE_NONE
619         && (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
620         &&  type_of(move) == NORMAL)
621     {
622         Square to = to_sq(move);
623         Gains.update(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->staticEval - ss->staticEval);
624     }
625
626     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
627     if (   !PvNode
628         &&  depth < 4 * ONE_PLY
629         &&  eval + razor_margin(depth) < beta
630         &&  ttMove == MOVE_NONE
631         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
632         && !pos.pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
633     {
634         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
635         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
636         if (v < rbeta)
637             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
638             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
639             return v;
640     }
641
642     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
643     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
644     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
645     if (   !PvNode
646         && !ss->skipNullMove
647         &&  depth < 4 * ONE_PLY
648         &&  eval - futility_margin(depth, (ss-1)->futilityMoveCount) >= beta
649         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
650         &&  abs(eval) < VALUE_KNOWN_WIN
651         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
652         return eval - futility_margin(depth, (ss-1)->futilityMoveCount);
653
654     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
655     if (   !PvNode
656         && !ss->skipNullMove
657         &&  depth > ONE_PLY
658         &&  eval >= beta
659         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
660         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
661     {
662         ss->currentMove = MOVE_NULL;
663
664         // Null move dynamic reduction based on depth
665         Depth R = 3 * ONE_PLY + depth / 4;
666
667         // Null move dynamic reduction based on value
668         if (eval - PawnValueMg > beta)
669             R += ONE_PLY;
670
671         pos.do_null_move(st);
672         (ss+1)->skipNullMove = true;
673         nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
674                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R, !cutNode);
675         (ss+1)->skipNullMove = false;
676         pos.undo_null_move();
677
678         if (nullValue >= beta)
679         {
680             // Do not return unproven mate scores
681             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
682                 nullValue = beta;
683
684             if (depth < 12 * ONE_PLY)
685                 return nullValue;
686
687             // Do verification search at high depths
688             ss->skipNullMove = true;
689             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R, false);
690             ss->skipNullMove = false;
691
692             if (v >= beta)
693                 return nullValue;
694         }
695         else
696         {
697             // The null move failed low, which means that we may be faced with
698             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
699             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
700             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
701             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
702             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
703             threatMove = (ss+1)->currentMove;
704
705             if (   depth < 5 * ONE_PLY
706                 && (ss-1)->reduction
707                 && threatMove != MOVE_NONE
708                 && allows(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
709                 return alpha;
710         }
711     }
712
713     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
714     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
715     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
716     // prune the previous move.
717     if (   !PvNode
718         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
719         && !ss->skipNullMove
720         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
721     {
722         Value rbeta = beta + 200;
723         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
724
725         assert(rdepth >= ONE_PLY);
726         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NONE);
727         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL);
728
729         MovePicker mp(pos, ttMove, History, pos.captured_piece_type());
730         CheckInfo ci(pos);
731
732         while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
733             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
734             {
735                 ss->currentMove = move;
736                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
737                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth, !cutNode);
738                 pos.undo_move(move);
739                 if (value >= rbeta)
740                     return value;
741             }
742     }
743
744     // Step 10. Internal iterative deepening
745     if (   depth >= (PvNode ? 5 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
746         && ttMove == MOVE_NONE
747         && (PvNode || ss->staticEval + Value(256) >= beta))
748     {
749         Depth d = depth - 2 * ONE_PLY - (PvNode ? DEPTH_ZERO : depth / 4);
750
751         ss->skipNullMove = true;
752         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d, true);
753         ss->skipNullMove = false;
754
755         tte = TT.probe(posKey);
756         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
757     }
758
759 moves_loop: // When in check and at SpNode search starts from here
760
761     Square prevMoveSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
762     Move countermoves[] = { Countermoves[pos.piece_on(prevMoveSq)][prevMoveSq].first,
763                             Countermoves[pos.piece_on(prevMoveSq)][prevMoveSq].second };
764
765     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, History, countermoves, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
766     CheckInfo ci(pos);
767     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
768     singularExtensionNode =   !RootNode
769                            && !SpNode
770                            &&  depth >= (PvNode ? 6 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
771                            &&  ttMove != MOVE_NONE
772                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
773                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
774                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
775
776     // Step 11. Loop through moves
777     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
778     while ((move = mp.next_move<SpNode>()) != MOVE_NONE)
779     {
780       assert(is_ok(move));
781
782       if (move == excludedMove)
783           continue;
784
785       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
786       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
787       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
788       if (RootNode && !std::count(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end(), move))
789           continue;
790
791       if (SpNode)
792       {
793           // Shared counter cannot be decremented later if move turns out to be illegal
794           if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
795               continue;
796
797           moveCount = ++splitPoint->moveCount;
798           splitPoint->mutex.unlock();
799       }
800       else
801           moveCount++;
802
803       if (RootNode)
804       {
805           Signals.firstRootMove = (moveCount == 1);
806
807           if (thisThread == Threads.main_thread() && Time::now() - SearchTime > 3000)
808               sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
809                         << " currmove " << move_to_uci(move, pos.is_chess960())
810                         << " currmovenumber " << moveCount + PVIdx << sync_endl;
811       }
812
813       ext = DEPTH_ZERO;
814       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
815       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
816       dangerous =   givesCheck
817                  || pos.is_passed_pawn_push(move)
818                  || type_of(move) == CASTLE;
819
820       // Step 12. Extend checks and, in PV nodes, also dangerous moves
821       if (PvNode && dangerous)
822           ext = ONE_PLY;
823
824       else if (givesCheck && pos.see_sign(move) >= 0)
825           ext = ONE_PLY / 2;
826
827       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
828       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
829       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
830       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
831       // a margin then we extend ttMove.
832       if (    singularExtensionNode
833           &&  move == ttMove
834           && !ext
835           &&  pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
836           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
837       {
838           assert(ttValue != VALUE_NONE);
839
840           Value rBeta = ttValue - int(depth);
841           ss->excludedMove = move;
842           ss->skipNullMove = true;
843           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2, cutNode);
844           ss->skipNullMove = false;
845           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
846
847           if (value < rBeta)
848               ext = ONE_PLY;
849       }
850
851       // Update current move (this must be done after singular extension search)
852       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
853
854       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
855       if (   !PvNode
856           && !captureOrPromotion
857           && !inCheck
858           && !dangerous
859        /* &&  move != ttMove Already implicit in the next condition */
860           &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
861       {
862           // Move count based pruning
863           if (   depth < 16 * ONE_PLY
864               && moveCount >= FutilityMoveCounts[depth]
865               && (!threatMove || !refutes(pos, move, threatMove)))
866           {
867               if (SpNode)
868                   splitPoint->mutex.lock();
869
870               continue;
871           }
872
873           // Value based pruning
874           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
875           // but fixing this made program slightly weaker.
876           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
877           futilityValue =  ss->staticEval + ss->evalMargin + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
878                          + Gains[pos.piece_moved(move)][to_sq(move)];
879
880           if (futilityValue < beta)
881           {
882               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
883
884               if (SpNode)
885               {
886                   splitPoint->mutex.lock();
887                   if (bestValue > splitPoint->bestValue)
888                       splitPoint->bestValue = bestValue;
889               }
890               continue;
891           }
892
893           // Prune moves with negative SEE at low depths
894           if (   predictedDepth < 4 * ONE_PLY
895               && pos.see_sign(move) < 0)
896           {
897               if (SpNode)
898                   splitPoint->mutex.lock();
899
900               continue;
901           }
902
903           // We have not pruned the move that will be searched, but remember how
904           // far in the move list we are to be more aggressive in the child node.
905           ss->futilityMoveCount = moveCount;
906       }
907       else
908           ss->futilityMoveCount = 0;
909
910       // Check for legality only before to do the move
911       if (!RootNode && !SpNode && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
912       {
913           moveCount--;
914           continue;
915       }
916
917       pvMove = PvNode && moveCount == 1;
918       ss->currentMove = move;
919       if (!SpNode && !captureOrPromotion && quietCount < 64)
920           quietsSearched[quietCount++] = move;
921
922       // Step 14. Make the move
923       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
924
925       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high will be
926       // re-searched at full depth.
927       if (    depth > 3 * ONE_PLY
928           && !pvMove
929           && !captureOrPromotion
930           && !dangerous
931           &&  move != ttMove
932           &&  move != ss->killers[0]
933           &&  move != ss->killers[1])
934       {
935           ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
936
937           if (!PvNode && cutNode)
938               ss->reduction += ONE_PLY;
939
940           if (move == countermoves[0] || move == countermoves[1])
941               ss->reduction = std::max(DEPTH_ZERO, ss->reduction-ONE_PLY);
942
943           Depth d = std::max(newDepth - ss->reduction, ONE_PLY);
944           if (SpNode)
945               alpha = splitPoint->alpha;
946
947           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
948
949           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
950           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
951       }
952       else
953           doFullDepthSearch = !pvMove;
954
955       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
956       if (doFullDepthSearch)
957       {
958           if (SpNode)
959               alpha = splitPoint->alpha;
960
961           value = newDepth < ONE_PLY ?
962                           givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
963                                      : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
964                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
965       }
966
967       // Only for PV nodes do a full PV search on the first move or after a fail
968       // high, in the latter case search only if value < beta, otherwise let the
969       // parent node to fail low with value <= alpha and to try another move.
970       if (PvNode && (pvMove || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
971           value = newDepth < ONE_PLY ?
972                           givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
973                                      : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
974                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
975       // Step 17. Undo move
976       pos.undo_move(move);
977
978       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
979
980       // Step 18. Check for new best move
981       if (SpNode)
982       {
983           splitPoint->mutex.lock();
984           bestValue = splitPoint->bestValue;
985           alpha = splitPoint->alpha;
986       }
987
988       // Finished searching the move. If Signals.stop is true, the search
989       // was aborted because the user interrupted the search or because we
990       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
991       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
992       if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
993           return value; // To avoid returning VALUE_INFINITE
994
995       if (RootNode)
996       {
997           RootMove& rm = *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), move);
998
999           // PV move or new best move ?
1000           if (pvMove || value > alpha)
1001           {
1002               rm.score = value;
1003               rm.extract_pv_from_tt(pos);
1004
1005               // We record how often the best move has been changed in each
1006               // iteration. This information is used for time management: When
1007               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1008               if (!pvMove)
1009                   BestMoveChanges++;
1010           }
1011           else
1012               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1013               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1014               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1015               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1016       }
1017
1018       if (value > bestValue)
1019       {
1020           bestValue = SpNode ? splitPoint->bestValue = value : value;
1021
1022           if (value > alpha)
1023           {
1024               bestMove = SpNode ? splitPoint->bestMove = move : move;
1025
1026               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1027                   alpha = SpNode ? splitPoint->alpha = value : value;
1028               else
1029               {
1030                   assert(value >= beta); // Fail high
1031
1032                   if (SpNode)
1033                       splitPoint->cutoff = true;
1034
1035                   break;
1036               }
1037           }
1038       }
1039
1040       // Step 19. Check for splitting the search
1041       if (   !SpNode
1042           &&  depth >= Threads.minimumSplitDepth
1043           &&  Threads.available_slave(thisThread)
1044           &&  thisThread->splitPointsSize < MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
1045       {
1046           assert(bestValue < beta);
1047
1048           thisThread->split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, &bestValue, &bestMove,
1049                                        depth, threatMove, moveCount, &mp, NT, cutNode);
1050           if (bestValue >= beta)
1051               break;
1052       }
1053     }
1054
1055     if (SpNode)
1056         return bestValue;
1057
1058     // Step 20. Check for mate and stalemate
1059     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1060     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1061     // case of Signals.stop or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1062     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1063     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1064     // A split node has at least one move, the one tried before to be splitted.
1065     if (!moveCount)
1066         return  excludedMove ? alpha
1067               : inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1068
1069     // If we have pruned all the moves without searching return a fail-low score
1070     if (bestValue == -VALUE_INFINITE)
1071         bestValue = alpha;
1072
1073     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1074              bestValue >= beta  ? BOUND_LOWER :
1075              PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1076              depth, bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1077
1078     // Quiet best move: update killers, history and countermoves
1079     if (    bestValue >= beta
1080         && !pos.is_capture_or_promotion(bestMove)
1081         && !inCheck)
1082     {
1083         if (ss->killers[0] != bestMove)
1084         {
1085             ss->killers[1] = ss->killers[0];
1086             ss->killers[0] = bestMove;
1087         }
1088
1089         // Increase history value of the cut-off move and decrease all the other
1090         // played non-capture moves.
1091         Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1092         History.update(pos.piece_moved(bestMove), to_sq(bestMove), bonus);
1093         for (int i = 0; i < quietCount - 1; i++)
1094         {
1095             Move m = quietsSearched[i];
1096             History.update(pos.piece_moved(m), to_sq(m), -bonus);
1097         }
1098
1099         if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1100             Countermoves.update(pos.piece_on(prevMoveSq), prevMoveSq, bestMove);
1101     }
1102
1103     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1104
1105     return bestValue;
1106   }
1107
1108
1109   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1110   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1111   // less than ONE_PLY).
1112
1113   template <NodeType NT, bool InCheck>
1114   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1115
1116     const bool PvNode = (NT == PV);
1117
1118     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1119     assert(InCheck == !!pos.checkers());
1120     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1121     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1122     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1123
1124     StateInfo st;
1125     const TTEntry* tte;
1126     Key posKey;
1127     Move ttMove, move, bestMove;
1128     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1129     bool givesCheck, enoughMaterial, evasionPrunable;
1130     Depth ttDepth;
1131
1132     // To flag BOUND_EXACT a node with eval above alpha and no available moves
1133     if (PvNode)
1134         oldAlpha = alpha;
1135
1136     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1137     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1138
1139     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1140     if (pos.is_draw() || ss->ply > MAX_PLY)
1141         return DrawValue[pos.side_to_move()];
1142
1143     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1144     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1145     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1146     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1147                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1148
1149     // Transposition table lookup
1150     posKey = pos.key();
1151     tte = TT.probe(posKey);
1152     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1153     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(),ss->ply) : VALUE_NONE;
1154
1155     if (   tte
1156         && tte->depth() >= ttDepth
1157         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1158         && (           PvNode ?  tte->bound() == BOUND_EXACT
1159             : ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1160                               : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1161     {
1162         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1163         return ttValue;
1164     }
1165
1166     // Evaluate the position statically
1167     if (InCheck)
1168     {
1169         ss->staticEval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
1170         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1171         enoughMaterial = false;
1172     }
1173     else
1174     {
1175         if (tte)
1176         {
1177             // Never assume anything on values stored in TT
1178             if (  (ss->staticEval = bestValue = tte->eval_value()) == VALUE_NONE
1179                 ||(ss->evalMargin = tte->eval_margin()) == VALUE_NONE)
1180                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1181         }
1182         else
1183             ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1184
1185         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1186         if (bestValue >= beta)
1187         {
1188             if (!tte)
1189                 TT.store(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1190                          DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1191
1192             return bestValue;
1193         }
1194
1195         if (PvNode && bestValue > alpha)
1196             alpha = bestValue;
1197
1198         futilityBase = ss->staticEval + ss->evalMargin + Value(128);
1199         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMg;
1200     }
1201
1202     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1203     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1204     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1205     // be generated.
1206     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, History, to_sq((ss-1)->currentMove));
1207     CheckInfo ci(pos);
1208
1209     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1210     while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
1211     {
1212       assert(is_ok(move));
1213
1214       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1215
1216       // Futility pruning
1217       if (   !PvNode
1218           && !InCheck
1219           && !givesCheck
1220           &&  move != ttMove
1221           &&  enoughMaterial
1222           &&  type_of(move) != PROMOTION
1223           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1224       {
1225           futilityValue =  futilityBase
1226                          + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))]
1227                          + (type_of(move) == ENPASSANT ? PawnValueEg : VALUE_ZERO);
1228
1229           if (futilityValue < beta)
1230           {
1231               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1232               continue;
1233           }
1234
1235           // Prune moves with negative or equal SEE and also moves with positive
1236           // SEE where capturing piece loses a tempo and SEE < beta - futilityBase.
1237           if (   futilityBase < beta
1238               && pos.see(move, beta - futilityBase) <= 0)
1239           {
1240               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1241               continue;
1242           }
1243       }
1244
1245       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1246       evasionPrunable =   !PvNode
1247                        &&  InCheck
1248                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1249                        && !pos.is_capture(move)
1250                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1251
1252       // Don't search moves with negative SEE values
1253       if (   !PvNode
1254           && (!InCheck || evasionPrunable)
1255           &&  move != ttMove
1256           &&  type_of(move) != PROMOTION
1257           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1258           continue;
1259
1260       // Don't search useless checks
1261       if (   !PvNode
1262           && !InCheck
1263           &&  givesCheck
1264           &&  move != ttMove
1265           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1266           &&  ss->staticEval + PawnValueMg / 4 < beta
1267           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta))
1268           continue;
1269
1270       // Check for legality only before to do the move
1271       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1272           continue;
1273
1274       ss->currentMove = move;
1275
1276       // Make and search the move
1277       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1278       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1279                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1280       pos.undo_move(move);
1281
1282       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1283
1284       // Check for new best move
1285       if (value > bestValue)
1286       {
1287           bestValue = value;
1288
1289           if (value > alpha)
1290           {
1291               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here! Always alpha < beta
1292               {
1293                   alpha = value;
1294                   bestMove = move;
1295               }
1296               else // Fail high
1297               {
1298                   TT.store(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1299                            ttDepth, move, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1300
1301                   return value;
1302               }
1303           }
1304        }
1305     }
1306
1307     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1308     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1309     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1310         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1311
1312     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1313              PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1314              ttDepth, bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1315
1316     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1317
1318     return bestValue;
1319   }
1320
1321
1322   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1323   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1324   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1325
1326   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1327
1328     assert(v != VALUE_NONE);
1329
1330     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1331           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1332   }
1333
1334
1335   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1336   // from the transposition table (where refers to the plies to mate/be mated
1337   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1338
1339   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1340
1341     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1342           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1343           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1344   }
1345
1346
1347   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch()
1348
1349   bool check_is_dangerous(const Position& pos, Move move, Value futilityBase, Value beta)
1350   {
1351     Piece pc = pos.piece_moved(move);
1352     Square from = from_sq(move);
1353     Square to = to_sq(move);
1354     Color them = ~pos.side_to_move();
1355     Square ksq = pos.king_square(them);
1356     Bitboard enemies = pos.pieces(them);
1357     Bitboard kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1358     Bitboard occ = pos.pieces() ^ from ^ ksq;
1359     Bitboard oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1360     Bitboard newAtt = pos.attacks_from(pc, to, occ);
1361
1362     // Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1363     if (!more_than_one(kingAtt & ~(enemies | newAtt | to)))
1364         return true;
1365
1366     // Queen contact check is very dangerous
1367     if (type_of(pc) == QUEEN && (kingAtt & to))
1368         return true;
1369
1370     // Creating new double threats with checks is dangerous
1371     Bitboard b = (enemies ^ ksq) & newAtt & ~oldAtt;
1372     while (b)
1373     {
1374         // Note that here we generate illegal "double move"!
1375         if (futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(pop_lsb(&b))] >= beta)
1376             return true;
1377     }
1378
1379     return false;
1380   }
1381
1382
1383   // allows() tests whether the 'first' move at previous ply somehow makes the
1384   // 'second' move possible, for instance if the moving piece is the same in
1385   // both moves. Normally the second move is the threat (the best move returned
1386   // from a null search that fails low).
1387
1388   bool allows(const Position& pos, Move first, Move second) {
1389
1390     assert(is_ok(first));
1391     assert(is_ok(second));
1392     assert(color_of(pos.piece_on(from_sq(second))) == ~pos.side_to_move());
1393     assert(color_of(pos.piece_on(to_sq(first))) == ~pos.side_to_move());
1394
1395     Square m1from = from_sq(first);
1396     Square m2from = from_sq(second);
1397     Square m1to = to_sq(first);
1398     Square m2to = to_sq(second);
1399
1400     // The piece is the same or second's destination was vacated by the first move
1401     if (m1to == m2from || m2to == m1from)
1402         return true;
1403
1404     // Second one moves through the square vacated by first one
1405     if (between_bb(m2from, m2to) & m1from)
1406       return true;
1407
1408     // Second's destination is defended by the first move's piece
1409     Bitboard m1att = pos.attacks_from(pos.piece_on(m1to), m1to, pos.pieces() ^ m2from);
1410     if (m1att & m2to)
1411         return true;
1412
1413     // Second move gives a discovered check through the first's checking piece
1414     if (m1att & pos.king_square(pos.side_to_move()))
1415     {
1416         assert(between_bb(m1to, pos.king_square(pos.side_to_move())) & m2from);
1417         return true;
1418     }
1419
1420     return false;
1421   }
1422
1423
1424   // refutes() tests whether a 'first' move is able to defend against a 'second'
1425   // opponent's move. In this case will not be pruned. Normally the second move
1426   // is the threat (the best move returned from a null search that fails low).
1427
1428   bool refutes(const Position& pos, Move first, Move second) {
1429
1430     assert(is_ok(first));
1431     assert(is_ok(second));
1432
1433     Square m1from = from_sq(first);
1434     Square m2from = from_sq(second);
1435     Square m1to = to_sq(first);
1436     Square m2to = to_sq(second);
1437
1438     // Don't prune moves of the threatened piece
1439     if (m1from == m2to)
1440         return true;
1441
1442     // If the threatened piece has value less than or equal to the value of the
1443     // threat piece, don't prune moves which defend it.
1444     if (    pos.is_capture(second)
1445         && (   PieceValue[MG][pos.piece_on(m2from)] >= PieceValue[MG][pos.piece_on(m2to)]
1446             || type_of(pos.piece_on(m2from)) == KING))
1447     {
1448         // Update occupancy as if the piece and the threat are moving
1449         Bitboard occ = pos.pieces() ^ m1from ^ m1to ^ m2from;
1450         Piece pc = pos.piece_on(m1from);
1451
1452         // The moved piece attacks the square 'tto' ?
1453         if (pos.attacks_from(pc, m1to, occ) & m2to)
1454             return true;
1455
1456         // Scan for possible X-ray attackers behind the moved piece
1457         Bitboard xray =  (attacks_bb<  ROOK>(m2to, occ) & pos.pieces(color_of(pc), QUEEN, ROOK))
1458                        | (attacks_bb<BISHOP>(m2to, occ) & pos.pieces(color_of(pc), QUEEN, BISHOP));
1459
1460         // Verify attackers are triggered by our move and not already existing
1461         if (xray && (xray ^ (xray & pos.attacks_from<QUEEN>(m2to))))
1462             return true;
1463     }
1464
1465     // Don't prune safe moves which block the threat path
1466     if ((between_bb(m2from, m2to) & m1to) && pos.see_sign(first) >= 0)
1467         return true;
1468
1469     return false;
1470   }
1471
1472
1473   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1474   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1475
1476   Move Skill::pick_move() {
1477
1478     static RKISS rk;
1479
1480     // PRNG sequence should be not deterministic
1481     for (int i = Time::now() % 50; i > 0; i--)
1482         rk.rand<unsigned>();
1483
1484     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1485     int variance = std::min(RootMoves[0].score - RootMoves[PVSize - 1].score, PawnValueMg);
1486     int weakness = 120 - 2 * level;
1487     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1488     best = MOVE_NONE;
1489
1490     // Choose best move. For each move score we add two terms both dependent on
1491     // weakness, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1492     // then we choose the move with the resulting highest score.
1493     for (size_t i = 0; i < PVSize; i++)
1494     {
1495         int s = RootMoves[i].score;
1496
1497         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1498         if (i > 0 && RootMoves[i-1].score > s + 2 * PawnValueMg)
1499             break;
1500
1501         // This is our magic formula
1502         s += (  weakness * int(RootMoves[0].score - s)
1503               + variance * (rk.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1504
1505         if (s > max_s)
1506         {
1507             max_s = s;
1508             best = RootMoves[i].pv[0];
1509         }
1510     }
1511     return best;
1512   }
1513
1514
1515   // uci_pv() formats PV information according to UCI protocol. UCI requires
1516   // to send all the PV lines also if are still to be searched and so refer to
1517   // the previous search score.
1518
1519   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta) {
1520
1521     std::stringstream s;
1522     Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime + 1;
1523     size_t uciPVSize = std::min((size_t)Options["MultiPV"], RootMoves.size());
1524     int selDepth = 0;
1525
1526     for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
1527         if (Threads[i]->maxPly > selDepth)
1528             selDepth = Threads[i]->maxPly;
1529
1530     for (size_t i = 0; i < uciPVSize; i++)
1531     {
1532         bool updated = (i <= PVIdx);
1533
1534         if (depth == 1 && !updated)
1535             continue;
1536
1537         int d   = updated ? depth : depth - 1;
1538         Value v = updated ? RootMoves[i].score : RootMoves[i].prevScore;
1539
1540         if (s.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1541             s << "\n";
1542
1543         s << "info depth " << d
1544           << " seldepth "  << selDepth
1545           << " score "     << (i == PVIdx ? score_to_uci(v, alpha, beta) : score_to_uci(v))
1546           << " nodes "     << pos.nodes_searched()
1547           << " nps "       << pos.nodes_searched() * 1000 / elapsed
1548           << " time "      << elapsed
1549           << " multipv "   << i + 1
1550           << " pv";
1551
1552         for (size_t j = 0; RootMoves[i].pv[j] != MOVE_NONE; j++)
1553             s <<  " " << move_to_uci(RootMoves[i].pv[j], pos.is_chess960());
1554     }
1555
1556     return s.str();
1557   }
1558
1559 } // namespace
1560
1561
1562 /// RootMove::extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the TT table.
1563 /// We consider also failing high nodes and not only BOUND_EXACT nodes so to
1564 /// allow to always have a ponder move even when we fail high at root, and a
1565 /// long PV to print that is important for position analysis.
1566
1567 void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
1568
1569   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_2], *st = state;
1570   const TTEntry* tte;
1571   int ply = 0;
1572   Move m = pv[0];
1573
1574   pv.clear();
1575
1576   do {
1577       pv.push_back(m);
1578
1579       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[ply]));
1580
1581       pos.do_move(pv[ply++], *st++);
1582       tte = TT.probe(pos.key());
1583
1584   } while (   tte
1585            && pos.is_pseudo_legal(m = tte->move()) // Local copy, TT could change
1586            && pos.pl_move_is_legal(m, pos.pinned_pieces())
1587            && ply < MAX_PLY
1588            && (!pos.is_draw() || ply < 2));
1589
1590   pv.push_back(MOVE_NONE); // Must be zero-terminating
1591
1592   while (ply) pos.undo_move(pv[--ply]);
1593 }
1594
1595
1596 /// RootMove::insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and
1597 /// inserts the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
1598 /// first, even if the old TT entries have been overwritten.
1599
1600 void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
1601
1602   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_2], *st = state;
1603   const TTEntry* tte;
1604   int ply = 0;
1605
1606   do {
1607       tte = TT.probe(pos.key());
1608
1609       if (!tte || tte->move() != pv[ply]) // Don't overwrite correct entries
1610           TT.store(pos.key(), VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], VALUE_NONE, VALUE_NONE);
1611
1612       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[ply]));
1613
1614       pos.do_move(pv[ply++], *st++);
1615
1616   } while (pv[ply] != MOVE_NONE);
1617
1618   while (ply) pos.undo_move(pv[--ply]);
1619 }
1620
1621
1622 /// Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do
1623
1624 void Thread::idle_loop() {
1625
1626   // Pointer 'this_sp' is not null only if we are called from split(), and not
1627   // at the thread creation. So it means we are the split point's master.
1628   SplitPoint* this_sp = splitPointsSize ? activeSplitPoint : NULL;
1629
1630   assert(!this_sp || (this_sp->masterThread == this && searching));
1631
1632   while (true)
1633   {
1634       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled instead of
1635       // wasting CPU time polling for work.
1636       while ((!searching && Threads.sleepWhileIdle) || exit)
1637       {
1638           if (exit)
1639           {
1640               assert(!this_sp);
1641               return;
1642           }
1643
1644           // Grab the lock to avoid races with Thread::notify_one()
1645           mutex.lock();
1646
1647           // If we are master and all slaves have finished then exit idle_loop
1648           if (this_sp && !this_sp->slavesMask)
1649           {
1650               mutex.unlock();
1651               break;
1652           }
1653
1654           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
1655           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
1656           // in the meanwhile, allocated us and sent the notify_one() call before
1657           // we had the chance to grab the lock.
1658           if (!searching && !exit)
1659               sleepCondition.wait(mutex);
1660
1661           mutex.unlock();
1662       }
1663
1664       // If this thread has been assigned work, launch a search
1665       if (searching)
1666       {
1667           assert(!exit);
1668
1669           Threads.mutex.lock();
1670
1671           assert(searching);
1672           assert(activeSplitPoint);
1673           SplitPoint* sp = activeSplitPoint;
1674
1675           Threads.mutex.unlock();
1676
1677           Stack stack[MAX_PLY_PLUS_2], *ss = stack+1; // To allow referencing (ss-1)
1678           Position pos(*sp->pos, this);
1679
1680           memcpy(ss-1, sp->ss-1, 4 * sizeof(Stack));
1681           ss->splitPoint = sp;
1682
1683           sp->mutex.lock();
1684
1685           assert(activePosition == NULL);
1686
1687           activePosition = &pos;
1688
1689           switch (sp->nodeType) {
1690           case Root:
1691               search<SplitPointRoot>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1692               break;
1693           case PV:
1694               search<SplitPointPV>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1695               break;
1696           case NonPV:
1697               search<SplitPointNonPV>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1698               break;
1699           default:
1700               assert(false);
1701           }
1702
1703           assert(searching);
1704
1705           searching = false;
1706           activePosition = NULL;
1707           sp->slavesMask &= ~(1ULL << idx);
1708           sp->nodes += pos.nodes_searched();
1709
1710           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop
1711           // in case we are the last slave of the split point.
1712           if (    Threads.sleepWhileIdle
1713               &&  this != sp->masterThread
1714               && !sp->slavesMask)
1715           {
1716               assert(!sp->masterThread->searching);
1717               sp->masterThread->notify_one();
1718           }
1719
1720           // After releasing the lock we cannot access anymore any SplitPoint
1721           // related data in a safe way becuase it could have been released under
1722           // our feet by the sp master. Also accessing other Thread objects is
1723           // unsafe because if we are exiting there is a chance are already freed.
1724           sp->mutex.unlock();
1725       }
1726
1727       // If this thread is the master of a split point and all slaves have finished
1728       // their work at this split point, return from the idle loop.
1729       if (this_sp && !this_sp->slavesMask)
1730       {
1731           this_sp->mutex.lock();
1732           bool finished = !this_sp->slavesMask; // Retest under lock protection
1733           this_sp->mutex.unlock();
1734           if (finished)
1735               return;
1736       }
1737   }
1738 }
1739
1740
1741 /// check_time() is called by the timer thread when the timer triggers. It is
1742 /// used to print debug info and, more important, to detect when we are out of
1743 /// available time and so stop the search.
1744
1745 void check_time() {
1746
1747   static Time::point lastInfoTime = Time::now();
1748   int64_t nodes = 0; // Workaround silly 'uninitialized' gcc warning
1749
1750   if (Time::now() - lastInfoTime >= 1000)
1751   {
1752       lastInfoTime = Time::now();
1753       dbg_print();
1754   }
1755
1756   if (Limits.ponder)
1757       return;
1758
1759   if (Limits.nodes)
1760   {
1761       Threads.mutex.lock();
1762
1763       nodes = RootPos.nodes_searched();
1764
1765       // Loop across all split points and sum accumulated SplitPoint nodes plus
1766       // all the currently active positions nodes.
1767       for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
1768           for (int j = 0; j < Threads[i]->splitPointsSize; j++)
1769           {
1770               SplitPoint& sp = Threads[i]->splitPoints[j];
1771
1772               sp.mutex.lock();
1773
1774               nodes += sp.nodes;
1775               Bitboard sm = sp.slavesMask;
1776               while (sm)
1777               {
1778                   Position* pos = Threads[pop_lsb(&sm)]->activePosition;
1779                   if (pos)
1780                       nodes += pos->nodes_searched();
1781               }
1782
1783               sp.mutex.unlock();
1784           }
1785
1786       Threads.mutex.unlock();
1787   }
1788
1789   Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime;
1790   bool stillAtFirstMove =    Signals.firstRootMove
1791                          && !Signals.failedLowAtRoot
1792                          &&  elapsed > TimeMgr.available_time();
1793
1794   bool noMoreTime =   elapsed > TimeMgr.maximum_time() - 2 * TimerResolution
1795                    || stillAtFirstMove;
1796
1797   if (   (Limits.use_time_management() && noMoreTime)
1798       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1799       || (Limits.nodes && nodes >= Limits.nodes))
1800       Signals.stop = true;
1801 }