6e440702c9d69fc4ff26efa8fa982b2a565ecc1f
[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 <iostream>
25 #include <sstream>
26 #include <vector>
27
28 #include "book.h"
29 #include "evaluate.h"
30 #include "history.h"
31 #include "misc.h"
32 #include "move.h"
33 #include "movegen.h"
34 #include "movepick.h"
35 #include "search.h"
36 #include "timeman.h"
37 #include "thread.h"
38 #include "tt.h"
39 #include "ucioption.h"
40
41 using std::cout;
42 using std::endl;
43
44 namespace {
45
46   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
47   const bool FakeSplit = false;
48
49   // Different node types, used as template parameter
50   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
51
52   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
53   // move, we store two scores, a node count, and a PV (really a refutation
54   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
55   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves, while non_pv_score is computed
56   // according to the order in which moves are returned by MovePicker.
57   struct RootMove {
58
59     RootMove();
60     RootMove(const RootMove& rm) { *this = rm; }
61     RootMove& operator=(const RootMove& rm);
62
63     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
64     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
65     // than a move m2 if it has an higher pv_score, or if it has
66     // equal pv_score but m1 has the higher non_pv_score. In this way
67     // we are guaranteed that PV moves are always sorted as first.
68     bool operator<(const RootMove& m) const {
69       return pv_score != m.pv_score ? pv_score < m.pv_score
70                                     : non_pv_score < m.non_pv_score;
71     }
72
73     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
74     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
75     std::string pv_info_to_uci(Position& pos, int depth, int selDepth,
76                                Value alpha, Value beta, int pvIdx);
77     int64_t nodes;
78     Value pv_score;
79     Value non_pv_score;
80     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
81   };
82
83   // RootMoveList struct is just a vector of RootMove objects,
84   // with an handful of methods above the standard ones.
85   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
86
87     typedef std::vector<RootMove> Base;
88
89     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
90     void sort() { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), end()); }
91     void sort_multipv(int n) { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), begin() + n); }
92
93     int bestMoveChanges;
94   };
95
96   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
97   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
98   // we simply create and use a standard MovePicker object.
99   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
100
101     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
102                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
103
104     RootMoveList::iterator rm; // Dummy, needed to compile
105   };
106
107   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
108   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePickerExt<NonPV> {
109
110     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
111                   : MovePickerExt<NonPV>(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
112
113     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
114     MovePicker* mp;
115   };
116
117   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
118
119     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
120                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
121   };
122
123   // In case of a Root node we use RootMoveList as moves source
124   template<> struct MovePickerExt<Root> : public MovePicker {
125
126     MovePickerExt(const Position&, Move, Depth, const History&, SearchStack*, Value);
127     Move get_next_move();
128
129     RootMoveList::iterator rm;
130     bool firstCall;
131   };
132
133
134   /// Constants
135
136   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
137   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
138   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
139
140   // Step 6. Razoring
141
142   // Maximum depth for razoring
143   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
144
145   // Dynamic razoring margin based on depth
146   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
147
148   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
149   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
150
151   // Step 9. Internal iterative deepening
152
153   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
154   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
155
156   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
157   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
158   const Value IIDMargin = Value(0x100);
159
160   // Step 11. Decide the new search depth
161
162   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
163   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
164   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
165   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
166   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
167
168   // Minimum depth for use of singular extension
169   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
170
171   // Step 12. Futility pruning
172
173   // Futility margin for quiescence search
174   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
175
176   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
177   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
178   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
179
180   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
181
182     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
183                            : 2 * VALUE_INFINITE;
184   }
185
186   inline int futility_move_count(Depth d) {
187
188     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
189   }
190
191   // Step 14. Reduced search
192
193   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
194   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
195
196   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
197
198     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
199   }
200
201   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
202   // better than the second best move.
203   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
204
205
206   /// Namespace variables
207
208   // Root move list
209   RootMoveList Rml;
210
211   // MultiPV mode
212   int MultiPV, UCIMultiPV;
213
214   // Time management variables
215   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
216   TimeManager TimeMgr;
217   SearchLimits Limits;
218
219   // Log file
220   std::ofstream LogFile;
221
222   // Skill level adjustment
223   int SkillLevel;
224   bool SkillLevelEnabled;
225
226   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
227   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
228   bool SendSearchedNodes;
229   int NodesSincePoll;
230   int NodesBetweenPolls = 30000;
231
232   // History table
233   History H;
234
235
236   /// Local functions
237
238   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
239
240   template <NodeType NT>
241   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
242
243   template <NodeType NT>
244   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
245
246   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
247   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
248   Value value_to_tt(Value v, int ply);
249   Value value_from_tt(Value v, int ply);
250   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
251   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
252   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
253   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
254   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
255   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
256
257   int current_search_time(int set = 0);
258   std::string value_to_uci(Value v);
259   std::string speed_to_uci(int64_t nodes);
260   void poll(const Position& pos);
261   void wait_for_stop_or_ponderhit();
262
263   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
264   // notation compatible with UCI protocol.
265   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
266
267     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
268     return os << move_to_uci(m, chess960);
269   }
270
271   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
272   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
273   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
274   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
275   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
276   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
277   enum set960 {};
278
279   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
280
281     os.iword(0) = int(f);
282     return os;
283   }
284
285   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
286   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
287   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
288   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
289   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
290   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
291   template <bool PvNode>
292   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
293                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
294     assert(m != MOVE_NONE);
295
296     Depth result = DEPTH_ZERO;
297     *dangerous = moveIsCheck;
298
299     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
300         result += CheckExtension[PvNode];
301
302     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
303     {
304         Color c = pos.side_to_move();
305         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
306         {
307             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
308             *dangerous = true;
309         }
310         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
311         {
312             result += PassedPawnExtension[PvNode];
313             *dangerous = true;
314         }
315     }
316
317     if (   captureOrPromotion
318         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
319         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
320             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
321         && !move_is_special(m))
322     {
323         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
324         *dangerous = true;
325     }
326
327     return Min(result, ONE_PLY);
328   }
329
330 } // namespace
331
332
333 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
334
335 void init_search() {
336
337   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
338   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
339   int mc; // moveCount
340
341   // Init reductions array
342   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
343   {
344       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
345       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
346       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
347       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
348   }
349
350   // Init futility margins array
351   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
352       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
353
354   // Init futility move count array
355   for (d = 0; d < 32; d++)
356       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
357 }
358
359
360 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
361 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
362
363 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
364
365   MoveStack mlist[MAX_MOVES];
366   StateInfo st;
367   Move m;
368   int64_t sum = 0;
369
370   // Generate all legal moves
371   MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
372
373   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
374   // the moves, just to count them.
375   if (depth <= ONE_PLY)
376       return int(last - mlist);
377
378   // Loop through all legal moves
379   CheckInfo ci(pos);
380   for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
381   {
382       m = cur->move;
383       pos.do_move(m, st, ci, pos.move_gives_check(m, ci));
384       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
385       pos.undo_move(m);
386   }
387   return sum;
388 }
389
390
391 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
392 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
393 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
394 /// received during the search.
395
396 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
397
398   static Book book;
399
400   // Initialize global search-related variables
401   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
402   NodesSincePoll = 0;
403   current_search_time(get_system_time());
404   Limits = limits;
405   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
406
407   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
408   if (Limits.maxNodes)
409       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
410   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
411       NodesBetweenPolls = 1000;
412   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
413       NodesBetweenPolls = 5000;
414   else
415       NodesBetweenPolls = 30000;
416
417   // Look for a book move
418   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
419   {
420       if (Options["Book File"].value<std::string>() != book.name())
421           book.open(Options["Book File"].value<std::string>());
422
423       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
424       if (bookMove != MOVE_NONE)
425       {
426           if (Limits.ponder)
427               wait_for_stop_or_ponderhit();
428
429           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
430           return !QuitRequest;
431       }
432   }
433
434   // Read UCI options
435   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
436   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
437
438   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
439   Threads.read_uci_options();
440
441   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
442   Threads.init_hash_tables();
443   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
444
445   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
446   {
447       Options["Clear Hash"].set_value("false");
448       TT.clear();
449   }
450
451   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
452   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
453   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
454   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
455
456   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
457   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
458   {
459       Threads[i].wake_up();
460       Threads[i].maxPly = 0;
461   }
462
463   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
464   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
465   {
466       std::string name = Options["Search Log Filename"].value<std::string>();
467       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
468
469       if (LogFile.is_open())
470           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
471                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
472                   << " ponder: "      << Limits.ponder
473                   << " time: "        << Limits.time
474                   << " increment: "   << Limits.increment
475                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
476                   << endl;
477   }
478
479   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
480   Move ponderMove = MOVE_NONE;
481   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
482
483   cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
484
485   // Write final search statistics and close log file
486   if (LogFile.is_open())
487   {
488       int t = current_search_time();
489
490       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
491               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
492               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
493
494       StateInfo st;
495       pos.do_move(bestMove, st);
496       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
497       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
498       LogFile.close();
499   }
500
501   // This makes all the threads to go to sleep
502   Threads.set_size(1);
503
504   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
505   // best move before we are told to do so.
506   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
507       wait_for_stop_or_ponderhit();
508
509   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
510   cout << "bestmove " << bestMove;
511
512   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
513   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
514   if (ponderMove != MOVE_NONE)
515       cout << " ponder " << ponderMove;
516
517   cout << endl;
518
519   return !QuitRequest;
520 }
521
522
523 namespace {
524
525   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
526   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
527   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
528
529   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
530
531     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
532     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
533     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
534     int depth, selDepth, aspirationDelta;
535     Value value, alpha, beta;
536     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
537
538     // Initialize stuff before a new search
539     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
540     TT.new_search();
541     H.clear();
542     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
543     depth = aspirationDelta = 0;
544     alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
545     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
546
547     // Moves to search are verified and copied
548     Rml.init(pos, searchMoves);
549
550     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
551     if (Rml.size() == 0)
552     {
553         cout << "info depth 0 score "
554              << value_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
555              << endl;
556
557         return MOVE_NONE;
558     }
559
560     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
561     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
562     {
563         Rml.bestMoveChanges = 0;
564         cout << set960(pos.is_chess960()) << "info depth " << depth << endl;
565
566         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
567         if (MultiPV == 1 && depth >= 5 && abs(bestValues[depth - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
568         {
569             int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
570             int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
571
572             aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
573             aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
574
575             alpha = Max(bestValues[depth - 1] - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
576             beta  = Min(bestValues[depth - 1] + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
577         }
578
579         // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
580         // research with bigger window until not failing high/low anymore.
581         do {
582             // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
583             value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
584
585             // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
586             // have been overwritten during the search.
587             for (int i = 0; i < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); i++)
588                 Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
589
590             // Value cannot be trusted. Break out immediately!
591             if (StopRequest)
592                 break;
593
594             assert(value >= alpha);
595
596             // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
597             // otherwise exit the fail high/low loop.
598             if (value >= beta)
599             {
600                 beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
601                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
602             }
603             else if (value <= alpha)
604             {
605                 AspirationFailLow = true;
606                 StopOnPonderhit = false;
607
608                 alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
609                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
610             }
611             else
612                 break;
613
614         } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
615
616         // Collect info about search result
617         bestMove = Rml[0].pv[0];
618         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
619         bestValues[depth] = value;
620         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
621
622         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
623         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
624             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
625
626         // Retrieve max searched depth among threads
627         selDepth = 0;
628         for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
629             if (Threads[i].maxPly > selDepth)
630                 selDepth = Threads[i].maxPly;
631
632         // Send PV line to GUI and to log file
633         for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
634             cout << Rml[i].pv_info_to_uci(pos, depth, selDepth, alpha, beta, i) << endl;
635
636         if (LogFile.is_open())
637             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), Rml[0].pv) << endl;
638
639         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
640         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].pv_score > Rml[1].pv_score + EasyMoveMargin))
641             easyMove = bestMove;
642         else if (bestMove != easyMove)
643             easyMove = MOVE_NONE;
644
645         // Check for some early stop condition
646         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
647         {
648             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
649             if (   depth >= 5
650                 && abs(bestValues[depth])     >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
651                 && abs(bestValues[depth - 1]) >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
652                 StopRequest = true;
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     Bitboard pinned;
723     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
724     Depth ext, newDepth;
725     ValueType vt;
726     Value bestValue, value, oldAlpha;
727     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
728     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
729     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
730     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
731     SplitPoint* sp = NULL;
732
733     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
734     oldAlpha = alpha;
735     inCheck = pos.in_check();
736     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
737
738     // Used to send selDepth info to GUI
739     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
740         thread.maxPly = ss->ply;
741
742     if (SpNode)
743     {
744         sp = ss->sp;
745         tte = NULL;
746         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
747         threatMove = sp->threatMove;
748         goto split_point_start;
749     }
750     else if (RootNode)
751         bestValue = alpha;
752
753     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
754     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
755     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
756     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
757
758     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
759     {
760         NodesSincePoll = 0;
761         poll(pos);
762     }
763
764     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
765     if ((   StopRequest
766          || pos.is_draw<false>()
767          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
768         return VALUE_DRAW;
769
770     // Step 3. Mate distance pruning
771     alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
772     beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
773     if (alpha >= beta)
774         return alpha;
775
776     // Step 4. Transposition table lookup
777     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
778     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
779     excludedMove = ss->excludedMove;
780     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
781
782     tte = TT.probe(posKey);
783     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
784
785     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
786     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
787     // smooth experience in analysis mode.
788     if (tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
789                        : ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ss->ply)))
790     {
791         TT.refresh(tte);
792         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
793         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
794     }
795
796     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
797     if (inCheck)
798         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
799     else if (tte)
800     {
801         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
802
803         ss->eval = tte->static_value();
804         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
805         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
806     }
807     else
808     {
809         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
810         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
811     }
812
813     // Save gain for the parent non-capture move
814     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
815
816     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
817     if (   !PvNode
818         &&  depth < RazorDepth
819         && !inCheck
820         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
821         &&  ttMove == MOVE_NONE
822         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
823         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
824     {
825         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
826         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
827         if (v < rbeta)
828             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
829             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
830             return v;
831     }
832
833     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
834     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
835     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
836     if (   !PvNode
837         && !ss->skipNullMove
838         &&  depth < RazorDepth
839         && !inCheck
840         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
841         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
842         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
843         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
844
845     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
846     if (   !PvNode
847         && !ss->skipNullMove
848         &&  depth > ONE_PLY
849         && !inCheck
850         &&  refinedValue >= beta
851         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
852         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
853     {
854         ss->currentMove = MOVE_NULL;
855
856         // Null move dynamic reduction based on depth
857         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
858
859         // Null move dynamic reduction based on value
860         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
861             R++;
862
863         pos.do_null_move(st);
864         (ss+1)->skipNullMove = true;
865         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
866                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
867         (ss+1)->skipNullMove = false;
868         pos.undo_null_move();
869
870         if (nullValue >= beta)
871         {
872             // Do not return unproven mate scores
873             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
874                 nullValue = beta;
875
876             if (depth < 6 * ONE_PLY)
877                 return nullValue;
878
879             // Do verification search at high depths
880             ss->skipNullMove = true;
881             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
882             ss->skipNullMove = false;
883
884             if (v >= beta)
885                 return nullValue;
886         }
887         else
888         {
889             // The null move failed low, which means that we may be faced with
890             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
891             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
892             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
893             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
894             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
895             threatMove = (ss+1)->bestMove;
896
897             if (   depth < ThreatDepth
898                 && (ss-1)->reduction
899                 && threatMove != MOVE_NONE
900                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
901                 return beta - 1;
902         }
903     }
904
905     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
906     // If we have a good capture that raises the score well above beta and a reduced
907     // search confirms the score then we can (almost) safely prune the previous move.
908     if (   !PvNode
909         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
910         && !inCheck
911         && !ss->skipNullMove
912         &&  excludedMove == MOVE_NONE
913         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
914     {
915         Value rbeta = beta + 200;
916         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
917
918         assert(rdepth >= ONE_PLY);
919
920         MovePicker mp(pos, ttMove, H, Max(rbeta - refinedValue, VALUE_ZERO));
921         pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
922
923         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
924             if (pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
925             {
926                 pos.do_move(move, st);
927                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
928                 pos.undo_move(move);
929                 if (value >= rbeta)
930                     return value;
931             }
932     }
933
934     // Step 10. Internal iterative deepening
935     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
936         && ttMove == MOVE_NONE
937         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
938     {
939         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
940
941         ss->skipNullMove = true;
942         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
943         ss->skipNullMove = false;
944
945         tte = TT.probe(posKey);
946         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
947     }
948
949 split_point_start: // At split points actual search starts from here
950
951     // Initialize a MovePicker object for the current position
952     MovePickerExt<NT> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
953     CheckInfo ci(pos);
954     pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
955     ss->bestMove = MOVE_NONE;
956     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
957     singularExtensionNode =   !RootNode
958                            && !SpNode
959                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
960                            && ttMove != MOVE_NONE
961                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
962                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
963                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
964     if (SpNode)
965     {
966         lock_grab(&(sp->lock));
967         bestValue = sp->bestValue;
968     }
969
970     // Step 11. Loop through moves
971     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
972     while (   bestValue < beta
973            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
974            && !thread.cutoff_occurred())
975     {
976       assert(move_is_ok(move));
977
978       if (move == excludedMove)
979           continue;
980
981       // At PV and SpNode nodes we want the moves to be legal
982       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
983           continue;
984
985       if (SpNode)
986       {
987           moveCount = ++sp->moveCount;
988           lock_release(&(sp->lock));
989       }
990       else
991           moveCount++;
992
993       if (RootNode)
994       {
995           // This is used by time management
996           FirstRootMove = (moveCount == 1);
997
998           // Save the current node count before the move is searched
999           nodes = pos.nodes_searched();
1000
1001           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
1002           // correct accumulated node counts searched by each thread.
1003           if (SendSearchedNodes)
1004           {
1005               SendSearchedNodes = false;
1006               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
1007           }
1008
1009           if (current_search_time() > 2000)
1010               cout << "info currmove " << move
1011                    << " currmovenumber " << moveCount << endl;
1012       }
1013
1014       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1015       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode ? depth <= ONE_PLY ? 1000 : MultiPV : 1));
1016       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1017       captureOrPromotion = pos.move_is_capture(move) || move_is_promotion(move);
1018
1019       // Step 12. Decide the new search depth
1020       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1021
1022       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1023       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1024       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1025       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1026       // a margin then we extend ttMove.
1027       if (   singularExtensionNode
1028           && move == ttMove
1029           && pos.pl_move_is_legal(move, pinned)
1030           && ext < ONE_PLY)
1031       {
1032           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1033
1034           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1035           {
1036               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1037               ss->excludedMove = move;
1038               ss->skipNullMove = true;
1039               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1040               ss->skipNullMove = false;
1041               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1042               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1043               if (v < rBeta)
1044                   ext = ONE_PLY;
1045           }
1046       }
1047
1048       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1049       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1050
1051       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1052       if (   !PvNode
1053           && !captureOrPromotion
1054           && !inCheck
1055           && !dangerous
1056           &&  move != ttMove
1057           && !move_is_castle(move))
1058       {
1059           // Move count based pruning
1060           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1061               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1062               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1063           {
1064               if (SpNode)
1065                   lock_grab(&(sp->lock));
1066
1067               continue;
1068           }
1069
1070           // Value based pruning
1071           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1072           // but fixing this made program slightly weaker.
1073           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1074           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1075                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1076
1077           if (futilityValueScaled < beta)
1078           {
1079               if (SpNode)
1080               {
1081                   lock_grab(&(sp->lock));
1082                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1083                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1084               }
1085               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1086                   bestValue = futilityValueScaled;
1087
1088               continue;
1089           }
1090
1091           // Prune moves with negative SEE at low depths
1092           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1093               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1094               && pos.see_sign(move) < 0)
1095           {
1096               if (SpNode)
1097                   lock_grab(&(sp->lock));
1098
1099               continue;
1100           }
1101       }
1102
1103       // Check for legality only before to do the move
1104       if (!pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
1105       {
1106           moveCount--;
1107           continue;
1108       }
1109
1110       ss->currentMove = move;
1111
1112       // Step 14. Make the move
1113       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1114
1115       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1116           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1117
1118       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1119       // The first move in list is the expected PV
1120       if (isPvMove)
1121       {
1122           // Aspiration window is disabled in multi-pv case
1123           if (RootNode && MultiPV > 1)
1124               alpha = -VALUE_INFINITE;
1125
1126           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1127                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1128       }
1129       else
1130       {
1131           // Step 15. Reduced depth search
1132           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1133           bool doFullDepthSearch = true;
1134           alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1135
1136           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1137               && !captureOrPromotion
1138               && !dangerous
1139               && !move_is_castle(move)
1140               &&  ss->killers[0] != move
1141               &&  ss->killers[1] != move)
1142           {
1143               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1144               if (ss->reduction)
1145               {
1146                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1147                   value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1148                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1149                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1150               }
1151               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1152           }
1153
1154           // Step 16. Full depth search
1155           if (doFullDepthSearch)
1156           {
1157               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1158               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1159                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1160
1161               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1162               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1163               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1164               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1165                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1166                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1167           }
1168       }
1169
1170       // Step 17. Undo move
1171       pos.undo_move(move);
1172
1173       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1174
1175       // Step 18. Check for new best move
1176       if (SpNode)
1177       {
1178           lock_grab(&(sp->lock));
1179           bestValue = sp->bestValue;
1180           alpha = sp->alpha;
1181       }
1182
1183       if (value > bestValue && !(SpNode && thread.cutoff_occurred()))
1184       {
1185           bestValue = value;
1186
1187           if (SpNode)
1188               sp->bestValue = value;
1189
1190           if (!RootNode && value > alpha)
1191           {
1192               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1193               {
1194                   alpha = value;
1195
1196                   if (SpNode)
1197                       sp->alpha = value;
1198               }
1199               else if (SpNode)
1200                   sp->is_betaCutoff = true;
1201
1202               ss->bestMove = move;
1203
1204               if (SpNode)
1205                   sp->ss->bestMove = move;
1206           }
1207       }
1208
1209       if (RootNode)
1210       {
1211           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1212           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1213           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1214           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1215           // move and/or PV.
1216           if (StopRequest)
1217               break;
1218
1219           // Remember searched nodes counts for this move
1220           mp.rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1221
1222           // PV move or new best move ?
1223           if (isPvMove || value > alpha)
1224           {
1225               // Update PV
1226               ss->bestMove = move;
1227               mp.rm->pv_score = value;
1228               mp.rm->extract_pv_from_tt(pos);
1229
1230               // We record how often the best move has been changed in each
1231               // iteration. This information is used for time management: When
1232               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1233               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1234                   Rml.bestMoveChanges++;
1235
1236               Rml.sort_multipv(moveCount);
1237
1238               // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window, so
1239               // set alpha equal to minimum score among the PV lines.
1240               if (MultiPV > 1)
1241                   alpha = Rml[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score; // FIXME why moveCount?
1242               else if (value > alpha)
1243                   alpha = value;
1244           }
1245           else
1246               mp.rm->pv_score = -VALUE_INFINITE;
1247
1248       } // RootNode
1249
1250       // Step 19. Check for split
1251       if (   !RootNode
1252           && !SpNode
1253           && depth >= Threads.min_split_depth()
1254           && bestValue < beta
1255           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1256           && !StopRequest
1257           && !thread.cutoff_occurred())
1258           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1259                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1260     }
1261
1262     // Step 20. Check for mate and stalemate
1263     // All legal moves have been searched and if there are
1264     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1265     // If one move was excluded return fail low score.
1266     if (!SpNode && !moveCount)
1267         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1268
1269     // Step 21. Update tables
1270     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1271     // history counters, and killer moves.
1272     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1273     {
1274         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1275         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1276              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1277
1278         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1279
1280         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1281         if (    bestValue >= beta
1282             && !pos.move_is_capture(move)
1283             && !move_is_promotion(move))
1284         {
1285             if (move != ss->killers[0])
1286             {
1287                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1288                 ss->killers[0] = move;
1289             }
1290             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1291         }
1292     }
1293
1294     if (SpNode)
1295     {
1296         // Here we have the lock still grabbed
1297         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1298         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1299         lock_release(&(sp->lock));
1300     }
1301
1302     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1303
1304     return bestValue;
1305   }
1306
1307   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1308   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1309   // less than ONE_PLY).
1310
1311   template <NodeType NT>
1312   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1313
1314     const bool PvNode = (NT == PV);
1315
1316     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1317     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1318     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1319     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1320     assert(depth <= 0);
1321     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1322
1323     StateInfo st;
1324     Move ttMove, move;
1325     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1326     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1327     const TTEntry* tte;
1328     Depth ttDepth;
1329     Value oldAlpha = alpha;
1330
1331     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1332     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1333
1334     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1335     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1336         return VALUE_DRAW;
1337
1338     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1339     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1340     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1341     inCheck = pos.in_check();
1342     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1343
1344     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1345     // pruning, but only for move ordering.
1346     tte = TT.probe(pos.get_key());
1347     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1348
1349     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1350     {
1351         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1352         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1353     }
1354
1355     // Evaluate the position statically
1356     if (inCheck)
1357     {
1358         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1359         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1360         enoughMaterial = false;
1361     }
1362     else
1363     {
1364         if (tte)
1365         {
1366             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1367
1368             evalMargin = tte->static_value_margin();
1369             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1370         }
1371         else
1372             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1373
1374         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1375
1376         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1377         if (bestValue >= beta)
1378         {
1379             if (!tte)
1380                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1381
1382             return bestValue;
1383         }
1384
1385         if (PvNode && bestValue > alpha)
1386             alpha = bestValue;
1387
1388         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1389         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1390         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1391     }
1392
1393     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1394     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1395     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1396     // be generated.
1397     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H);
1398     CheckInfo ci(pos);
1399     Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
1400
1401     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1402     while (   alpha < beta
1403            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1404     {
1405       assert(move_is_ok(move));
1406
1407       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1408
1409       // Futility pruning
1410       if (   !PvNode
1411           && !inCheck
1412           && !givesCheck
1413           &&  move != ttMove
1414           &&  enoughMaterial
1415           && !move_is_promotion(move)
1416           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1417       {
1418           futilityValue =  futilityBase
1419                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1420                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1421
1422           if (futilityValue < alpha)
1423           {
1424               if (futilityValue > bestValue)
1425                   bestValue = futilityValue;
1426               continue;
1427           }
1428
1429           // Prune moves with negative or equal SEE
1430           if (   futilityBase < beta
1431               && depth < DEPTH_ZERO
1432               && pos.see(move) <= 0)
1433               continue;
1434       }
1435
1436       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1437       evasionPrunable =   !PvNode
1438                        && inCheck
1439                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1440                        && !pos.move_is_capture(move)
1441                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1442
1443       // Don't search moves with negative SEE values
1444       if (   !PvNode
1445           && (!inCheck || evasionPrunable)
1446           &&  move != ttMove
1447           && !move_is_promotion(move)
1448           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1449           continue;
1450
1451       // Don't search useless checks
1452       if (   !PvNode
1453           && !inCheck
1454           &&  givesCheck
1455           &&  move != ttMove
1456           && !pos.move_is_capture(move)
1457           && !move_is_promotion(move)
1458           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1459           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1460       {
1461           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1462               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1463
1464           continue;
1465       }
1466
1467       // Check for legality only before to do the move
1468       if (!pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
1469           continue;
1470
1471       // Update current move
1472       ss->currentMove = move;
1473
1474       // Make and search the move
1475       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1476       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1477       pos.undo_move(move);
1478
1479       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1480
1481       // New best move?
1482       if (value > bestValue)
1483       {
1484           bestValue = value;
1485           if (value > alpha)
1486           {
1487               alpha = value;
1488               ss->bestMove = move;
1489           }
1490        }
1491     }
1492
1493     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1494     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1495     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1496         return value_mated_in(ss->ply);
1497
1498     // Update transposition table
1499     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1500     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1501
1502     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1503
1504     return bestValue;
1505   }
1506
1507
1508   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1509   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1510   // will be pruned.
1511
1512   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1513   {
1514     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1515     Square from, to, ksq, victimSq;
1516     Piece pc;
1517     Color them;
1518     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1519
1520     from = move_from(move);
1521     to = move_to(move);
1522     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1523     ksq = pos.king_square(them);
1524     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1525     pc = pos.piece_on(from);
1526
1527     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1528     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1529     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1530
1531     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1532     b = kingAtt & ~pos.pieces_of_color(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1533
1534     if (!(b && (b & (b - 1))))
1535         return true;
1536
1537     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1538     if (   type_of_piece(pc) == QUEEN
1539         && bit_is_set(kingAtt, to))
1540         return true;
1541
1542     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1543     b = pos.pieces_of_color(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1544
1545     while (b)
1546     {
1547         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1548         futilityValue = futilityBase + pos.endgame_value_of_piece_on(victimSq);
1549
1550         // Note that here we generate illegal "double move"!
1551         if (   futilityValue >= beta
1552             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1553             return true;
1554
1555         if (futilityValue > bv)
1556             bv = futilityValue;
1557     }
1558
1559     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1560     *bestValue = bv;
1561     return false;
1562   }
1563
1564
1565   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1566   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1567   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1568   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1569   // second move is assumed to be a move from the current position.
1570
1571   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1572
1573     Square f1, t1, f2, t2;
1574     Piece p;
1575
1576     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1577     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1578
1579     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1580     f2 = move_from(m2);
1581     t1 = move_to(m1);
1582     if (f2 == t1)
1583         return true;
1584
1585     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1586     t2 = move_to(m2);
1587     f1 = move_from(m1);
1588     if (t2 == f1)
1589         return true;
1590
1591     // Case 3: Moving through the vacated square
1592     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1593         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1594       return true;
1595
1596     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1597     p = pos.piece_on(t1);
1598     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1599         return true;
1600
1601     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1602     if (    piece_is_slider(p)
1603         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1604         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1605     {
1606         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1607         // move is the opposite of the checking piece.
1608         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1609         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1610
1611         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1612             return true;
1613     }
1614     return false;
1615   }
1616
1617
1618   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1619   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1620   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1621
1622   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1623
1624     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1625       return v + ply;
1626
1627     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1628       return v - ply;
1629
1630     return v;
1631   }
1632
1633
1634   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1635   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1636
1637   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1638
1639     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1640       return v - ply;
1641
1642     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1643       return v + ply;
1644
1645     return v;
1646   }
1647
1648
1649   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1650   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1651
1652   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1653
1654     assert(move_is_ok(m));
1655     assert(threat && move_is_ok(threat));
1656     assert(!pos.move_gives_check(m));
1657     assert(!pos.move_is_capture(m) && !move_is_promotion(m));
1658     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1659
1660     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1661
1662     mfrom = move_from(m);
1663     mto = move_to(m);
1664     tfrom = move_from(threat);
1665     tto = move_to(threat);
1666
1667     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1668     if (mfrom == tto)
1669         return true;
1670
1671     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1672     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1673     if (   pos.move_is_capture(threat)
1674         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1675             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1676         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1677         return true;
1678
1679     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1680     // prune safe moves which block its ray.
1681     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1682         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1683         && pos.see_sign(m) >= 0)
1684         return true;
1685
1686     return false;
1687   }
1688
1689
1690   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1691   // can be used at a given point in search.
1692
1693   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1694
1695     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1696
1697     return   (   tte->depth() >= depth
1698               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1699               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1700
1701           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1702               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1703   }
1704
1705
1706   // refine_eval() returns the transposition table score if
1707   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1708
1709   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1710
1711       assert(tte);
1712
1713       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1714
1715       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1716           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1717           return v;
1718
1719       return defaultEval;
1720   }
1721
1722
1723   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1724   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1725
1726   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1727                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1728     Move m;
1729     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1730
1731     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1732
1733     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1734     {
1735         m = movesSearched[i];
1736
1737         assert(m != move);
1738
1739         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1740     }
1741   }
1742
1743
1744   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1745   // the static position evaluation before and after the move.
1746
1747   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1748
1749     if (   m != MOVE_NULL
1750         && before != VALUE_NONE
1751         && after != VALUE_NONE
1752         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1753         && !move_is_special(m))
1754         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1755   }
1756
1757
1758   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1759   // since the beginning of the current search.
1760
1761   int current_search_time(int set) {
1762
1763     static int searchStartTime;
1764
1765     if (set)
1766         searchStartTime = set;
1767
1768     return get_system_time() - searchStartTime;
1769   }
1770
1771
1772   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1773   // protocol specifications:
1774   //
1775   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1776   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1777   //            use negative values for y.
1778
1779   std::string value_to_uci(Value v) {
1780
1781     std::stringstream s;
1782
1783     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1784         s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1785     else
1786         s << "mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1787
1788     return s.str();
1789   }
1790
1791
1792   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1793   // to be sent to UCI gui.
1794
1795   std::string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1796
1797     std::stringstream s;
1798     int t = current_search_time();
1799
1800     s << " nodes " << nodes
1801       << " nps "   << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1802       << " time "  << t;
1803
1804     return s.str();
1805   }
1806
1807
1808   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1809   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1810   // search.
1811
1812   void poll(const Position& pos) {
1813
1814     static int lastInfoTime;
1815     int t = current_search_time();
1816
1817     //  Poll for input
1818     if (input_available())
1819     {
1820         // We are line oriented, don't read single chars
1821         std::string command;
1822
1823         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1824         {
1825             // Quit the program as soon as possible
1826             Limits.ponder = false;
1827             QuitRequest = StopRequest = true;
1828             return;
1829         }
1830         else if (command == "stop")
1831         {
1832             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1833             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1834             Limits.ponder = false;
1835             StopRequest = true;
1836         }
1837         else if (command == "ponderhit")
1838         {
1839             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1840             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1841             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1842             Limits.ponder = false;
1843
1844             if (StopOnPonderhit)
1845                 StopRequest = true;
1846         }
1847     }
1848
1849     // Print search information
1850     if (t < 1000)
1851         lastInfoTime = 0;
1852
1853     else if (lastInfoTime > t)
1854         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1855         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1856         lastInfoTime = 0;
1857
1858     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1859     {
1860         lastInfoTime = t;
1861
1862         dbg_print_mean();
1863         dbg_print_hit_rate();
1864
1865         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1866         SendSearchedNodes = true;
1867     }
1868
1869     // Should we stop the search?
1870     if (Limits.ponder)
1871         return;
1872
1873     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1874                            && !AspirationFailLow
1875                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1876
1877     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1878                      || stillAtFirstMove;
1879
1880     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1881         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1882         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1883         StopRequest = true;
1884   }
1885
1886
1887   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1888   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1889   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1890   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1891   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1892   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1893
1894   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1895
1896     std::string command;
1897
1898     // Wait for a command from stdin
1899     while (   std::getline(std::cin, command)
1900            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1901
1902     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1903         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1904   }
1905
1906
1907   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1908   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1909   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1910
1911     assert(MultiPV > 1);
1912
1913     static RKISS rk;
1914
1915     // Rml list is already sorted by pv_score in descending order
1916     int s;
1917     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1918     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
1919     int max = Rml[0].pv_score;
1920     int var = Min(max - Rml[size - 1].pv_score, PawnValueMidgame);
1921     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
1922
1923     // PRNG sequence should be non deterministic
1924     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
1925         rk.rand<unsigned>();
1926
1927     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
1928     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1929     // then we choose the move with the resulting highest score.
1930     for (int i = 0; i < size; i++)
1931     {
1932         s = Rml[i].pv_score;
1933
1934         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1935         if (i > 0 && Rml[i-1].pv_score > s + EasyMoveMargin)
1936             break;
1937
1938         // This is our magical formula
1939         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
1940
1941         if (s > max_s)
1942         {
1943             max_s = s;
1944             *best = Rml[i].pv[0];
1945             *ponder = Rml[i].pv[1];
1946         }
1947     }
1948   }
1949
1950
1951   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
1952
1953   RootMove::RootMove() {
1954
1955     nodes = 0;
1956     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
1957     pv[0] = MOVE_NONE;
1958   }
1959
1960   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
1961
1962     const Move* src = rm.pv;
1963     Move* dst = pv;
1964
1965     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
1966     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
1967
1968     nodes = rm.nodes;
1969     pv_score = rm.pv_score;
1970     non_pv_score = rm.non_pv_score;
1971     return *this;
1972   }
1973
1974   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
1975
1976     MoveStack mlist[MAX_MOVES];
1977     Move* sm;
1978
1979     clear();
1980     bestMoveChanges = 0;
1981
1982     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
1983     MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
1984     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
1985     {
1986         // If we have a searchMoves[] list then verify cur->move
1987         // is in the list before to add it.
1988         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != cur->move; sm++) {}
1989
1990         if (searchMoves[0] && *sm != cur->move)
1991             continue;
1992
1993         RootMove rm;
1994         rm.pv[0] = cur->move;
1995         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
1996         rm.pv_score = -VALUE_INFINITE;
1997         push_back(rm);
1998     }
1999   }
2000
2001   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2002   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2003   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2004   // long PV to print that is important for position analysis.
2005
2006   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2007
2008     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2009     TTEntry* tte;
2010     int ply = 1;
2011
2012     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2013
2014     pos.do_move(pv[0], *st++);
2015
2016     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2017            && tte->move() != MOVE_NONE
2018            && pos.move_is_pl(tte->move())
2019            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces(pos.side_to_move()))
2020            && ply < PLY_MAX
2021            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2022     {
2023         pv[ply] = tte->move();
2024         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2025     }
2026     pv[ply] = MOVE_NONE;
2027
2028     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2029   }
2030
2031   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2032   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2033   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2034
2035   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2036
2037     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2038     TTEntry* tte;
2039     Key k;
2040     Value v, m = VALUE_NONE;
2041     int ply = 0;
2042
2043     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2044
2045     do {
2046         k = pos.get_key();
2047         tte = TT.probe(k);
2048
2049         // Don't overwrite existing correct entries
2050         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2051         {
2052             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2053             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2054         }
2055         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2056
2057     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2058
2059     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2060   }
2061
2062   // pv_info_to_uci() returns a string with information on the current PV line
2063   // formatted according to UCI specification.
2064
2065   std::string RootMove::pv_info_to_uci(Position& pos, int depth, int selDepth, Value alpha,
2066                                        Value beta, int pvIdx) {
2067     std::stringstream s;
2068
2069     s << "info depth " << depth
2070       << " seldepth " << selDepth
2071       << " multipv " << pvIdx + 1
2072       << " score " << value_to_uci(pv_score)
2073       << (pv_score >= beta ? " lowerbound" : pv_score <= alpha ? " upperbound" : "")
2074       << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
2075       << " pv ";
2076
2077     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2078         s << *m << " ";
2079
2080     return s.str();
2081   }
2082
2083   // Specializations for MovePickerExt in case of Root node
2084   MovePickerExt<Root>::MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d,
2085                                             const History& h, SearchStack* ss, Value b)
2086                      : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), firstCall(true) {
2087     Move move;
2088     Value score = VALUE_ZERO;
2089
2090     // Score root moves using standard ordering used in main search, the moves
2091     // are scored according to the order in which they are returned by MovePicker.
2092     // This is the second order score that is used to compare the moves when
2093     // the first orders pv_score of both moves are equal.
2094     while ((move = MovePicker::get_next_move()) != MOVE_NONE)
2095         for (rm = Rml.begin(); rm != Rml.end(); ++rm)
2096             if (rm->pv[0] == move)
2097             {
2098                 rm->non_pv_score = score--;
2099                 break;
2100             }
2101
2102     Rml.sort();
2103     rm = Rml.begin();
2104   }
2105
2106   Move MovePickerExt<Root>::get_next_move() {
2107
2108     if (!firstCall)
2109         ++rm;
2110     else
2111         firstCall = false;
2112
2113     return rm != Rml.end() ? rm->pv[0] : MOVE_NONE;
2114   }
2115
2116 } // namespace
2117
2118
2119 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2120 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2121 // object for which the current thread is the master.
2122
2123 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2124
2125   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2126
2127   int i;
2128   bool allFinished;
2129
2130   while (true)
2131   {
2132       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2133       // master should exit as last one.
2134       if (allThreadsShouldExit)
2135       {
2136           assert(!sp);
2137           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2138           return;
2139       }
2140
2141       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2142       // instead of wasting CPU time polling for work.
2143       while (   threadID >= activeThreads
2144              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2145              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2146       {
2147           assert(!sp || useSleepingThreads);
2148           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2149
2150           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2151               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2152
2153           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2154           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2155
2156           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2157           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2158           allFinished = (i == activeThreads);
2159
2160           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2161           {
2162               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2163               break;
2164           }
2165
2166           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2167           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2168               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2169
2170           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2171       }
2172
2173       // If this thread has been assigned work, launch a search
2174       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2175       {
2176           assert(!allThreadsShouldExit);
2177
2178           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2179
2180           // Copy split point position and search stack and call search()
2181           // with SplitPoint template parameter set to true.
2182           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2183           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2184           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2185
2186           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2187           (ss+1)->sp = tsp;
2188
2189           if (tsp->pvNode)
2190               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2191           else
2192               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2193
2194           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2195
2196           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2197
2198           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2199           // case we are the last slave of the split point.
2200           if (   useSleepingThreads
2201               && threadID != tsp->master
2202               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2203               threads[tsp->master].wake_up();
2204       }
2205
2206       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2207       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2208       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2209       allFinished = (i == activeThreads);
2210
2211       if (allFinished)
2212       {
2213           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2214           // be sure sp->lock has been released before to return.
2215           lock_grab(&(sp->lock));
2216           lock_release(&(sp->lock));
2217
2218           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2219           // because here is all finished is not possible master is booked.
2220           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2221
2222           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2223           return;
2224       }
2225   }
2226 }