Retire update_gains()
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>
23 #include <iomanip>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26 #include <vector>
27 #include <algorithm>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 namespace {
47
48   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
49   const bool FakeSplit = false;
50
51   // Different node types, used as template parameter
52   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
58   struct RootMove {
59
60     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
61     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
62     // than a move m2 if it has an higher score
63     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
64
65     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
66     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
67
68     int64_t nodes;
69     Value score;
70     Value prevScore;
71     std::vector<Move> pv;
72   };
73
74   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
75   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
76
77     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
78     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
79
80     int bestMoveChanges;
81   };
82
83
84   /// Constants
85
86   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
87   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
88   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
89
90   // Step 6. Razoring
91
92   // Maximum depth for razoring
93   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
94
95   // Dynamic razoring margin based on depth
96   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
97
98   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
99   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
100
101   // Step 9. Internal iterative deepening
102
103   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
104   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
105
106   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
107   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
108   const Value IIDMargin = Value(0x100);
109
110   // Step 11. Decide the new search depth
111
112   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
113   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
115   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
116   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
117
118   // Minimum depth for use of singular extension
119   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
120
121   // Step 12. Futility pruning
122
123   // Futility margin for quiescence search
124   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
125
126   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
127   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
128   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
129
130   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
131
132     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[std::max(int(d), 1)][std::min(mn, 63)]
133                            : 2 * VALUE_INFINITE;
134   }
135
136   inline int futility_move_count(Depth d) {
137
138     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
139   }
140
141   // Step 14. Reduced search
142
143   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
144   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
145
146   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
147
148     return (Depth) Reductions[PvNode][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
149   }
150
151   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
152   // better than the second best move.
153   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
154
155
156   /// Namespace variables
157
158   // Root move list
159   RootMoveList Rml;
160
161   // MultiPV mode
162   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIdx;
163
164   // Time management variables
165   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
166   TimeManager TimeMgr;
167   SearchLimits Limits;
168
169   // Skill level adjustment
170   int SkillLevel;
171   bool SkillLevelEnabled;
172
173   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
174   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
175   int NodesSincePoll;
176   int NodesBetweenPolls = 30000;
177
178   // History table
179   History H;
180
181
182   /// Local functions
183
184   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
185
186   template <NodeType NT>
187   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
188
189   template <NodeType NT>
190   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
191
192   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
193   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
194   Value value_to_tt(Value v, int ply);
195   Value value_from_tt(Value v, int ply);
196   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
197   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
198   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
199   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
200   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
201
202   int current_search_time(int set = 0);
203   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
204   string speed_to_uci(int64_t nodes);
205   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
206   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
207   string depth_to_uci(Depth depth);
208   void poll(const Position& pos);
209   void wait_for_stop_or_ponderhit();
210
211   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
212   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
213   // we simply create and use a standard MovePicker object.
214   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
215
216     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
217                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
218   };
219
220   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
221   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
222
223     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
224                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
225
226     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
227     MovePicker* mp;
228   };
229
230   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
231   // notation compatible with UCI protocol.
232   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
233
234     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
235     return os << move_to_uci(m, chess960);
236   }
237
238   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
239   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
240   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
241   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
242   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
243   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
244   enum set960 {};
245
246   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
247
248     os.iword(0) = int(f);
249     return os;
250   }
251
252   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
253   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
254   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
255   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
256   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
257   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
258   template <bool PvNode>
259   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
260                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
261     assert(m != MOVE_NONE);
262
263     Depth result = DEPTH_ZERO;
264     *dangerous = moveIsCheck;
265
266     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
267         result += CheckExtension[PvNode];
268
269     if (type_of(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
270     {
271         Color c = pos.side_to_move();
272         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
273         {
274             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
275             *dangerous = true;
276         }
277         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
278         {
279             result += PassedPawnExtension[PvNode];
280             *dangerous = true;
281         }
282     }
283
284     if (   captureOrPromotion
285         && type_of(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
286         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
287             - PieceValueMidgame[pos.piece_on(move_to(m))] == VALUE_ZERO)
288         && !is_special(m))
289     {
290         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
291         *dangerous = true;
292     }
293
294     return std::min(result, ONE_PLY);
295   }
296
297 } // namespace
298
299
300 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
301
302 void init_search() {
303
304   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
305   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
306   int mc; // moveCount
307
308   // Init reductions array
309   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
310   {
311       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
312       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
313       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
314       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
315   }
316
317   // Init futility margins array
318   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
319       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
320
321   // Init futility move count array
322   for (d = 0; d < 32; d++)
323       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
324 }
325
326
327 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
328 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
329
330 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
331
332   StateInfo st;
333   int64_t sum = 0;
334
335   // Generate all legal moves
336   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
337
338   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
339   // the moves, just to count them.
340   if (depth <= ONE_PLY)
341       return ml.size();
342
343   // Loop through all legal moves
344   CheckInfo ci(pos);
345   for ( ; !ml.end(); ++ml)
346   {
347       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
348       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
349       pos.undo_move(ml.move());
350   }
351   return sum;
352 }
353
354
355 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
356 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
357 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
358 /// received during the search.
359
360 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
361
362   static Book book; // Define static to initialize the PRNG only once
363
364   // Initialize global search-related variables
365   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = false;
366   NodesSincePoll = 0;
367   current_search_time(get_system_time());
368   Limits = limits;
369   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
370
371   // Set output steram in normal or chess960 mode
372   cout << set960(pos.is_chess960());
373
374   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
375   if (Limits.maxNodes)
376       NodesBetweenPolls = std::min(Limits.maxNodes, 30000);
377   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
378       NodesBetweenPolls = 1000;
379   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
380       NodesBetweenPolls = 5000;
381   else
382       NodesBetweenPolls = 30000;
383
384   // Look for a book move
385   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
386   {
387       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
388           book.open(Options["Book File"].value<string>());
389
390       Move bookMove = book.probe(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
391       if (bookMove != MOVE_NONE)
392       {
393           if (Limits.ponder)
394               wait_for_stop_or_ponderhit();
395
396           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
397           return !QuitRequest;
398       }
399   }
400
401   // Read UCI options
402   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
403   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
404
405   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
406   Threads.read_uci_options();
407
408   // Set a new TT size if changed
409   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
410
411   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
412   {
413       Options["Clear Hash"].set_value("false");
414       TT.clear();
415   }
416
417   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
418   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
419   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
420   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? std::max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
421
422   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
423   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
424   {
425       Threads[i].wake_up();
426       Threads[i].maxPly = 0;
427   }
428
429   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
430   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
431   {
432       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
433       log << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
434           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
435           << " ponder: "      << Limits.ponder
436           << " time: "        << Limits.time
437           << " increment: "   << Limits.increment
438           << " moves to go: " << Limits.movesToGo
439           << endl;
440   }
441
442   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
443   Move ponderMove = MOVE_NONE;
444   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
445
446   // Write final search statistics and close log file
447   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
448   {
449       int t = current_search_time();
450
451       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
452       log << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
453           << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
454           << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
455
456       StateInfo st;
457       pos.do_move(bestMove, st);
458       log << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
459       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
460   }
461
462   // This makes all the threads to go to sleep
463   Threads.set_size(1);
464
465   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
466   // best move before we are told to do so.
467   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
468       wait_for_stop_or_ponderhit();
469
470   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
471   cout << "bestmove " << bestMove;
472
473   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
474   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
475   if (ponderMove != MOVE_NONE)
476       cout << " ponder " << ponderMove;
477
478   cout << endl;
479
480   return !QuitRequest;
481 }
482
483
484 namespace {
485
486   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
487   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
488   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
489
490   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
491
492     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
493     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
494     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
495     int depth, aspirationDelta;
496     Value value, alpha, beta;
497     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
498
499     // Initialize stuff before a new search
500     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
501     TT.new_search();
502     H.clear();
503     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
504     depth = aspirationDelta = 0;
505     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
506     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
507
508     // Moves to search are verified and copied
509     Rml.init(pos, searchMoves);
510
511     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
512     if (!Rml.size())
513     {
514         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
515              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
516
517         return MOVE_NONE;
518     }
519
520     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
521     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
522     {
523         // Save now last iteration's scores, before Rml moves are reordered
524         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
525             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
526
527         Rml.bestMoveChanges = 0;
528
529         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
530         for (MultiPVIdx = 0; MultiPVIdx < std::min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIdx++)
531         {
532             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
533             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIdx].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
534             {
535                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
536                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
537
538                 aspirationDelta = std::min(std::max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
539                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
540
541                 alpha = std::max(Rml[MultiPVIdx].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
542                 beta  = std::min(Rml[MultiPVIdx].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
543             }
544             else
545             {
546                 alpha = -VALUE_INFINITE;
547                 beta  =  VALUE_INFINITE;
548             }
549
550             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
551             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
552             do {
553                 // Search starts from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
554                 // needed by update gains and ss copy when splitting at Root.
555                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
556
557                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
558                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
559                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
560                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
561                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
562                 // the already searched PV lines are preserved.
563                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIdx, Rml.end());
564
565                 // In case we have found an exact score and we are going to leave
566                 // the fail high/low loop then reorder the PV moves, otherwise
567                 // leave the last PV move in its position so to be searched again.
568                 // Of course this is needed only in MultiPV search.
569                 if (MultiPVIdx && value > alpha && value < beta)
570                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIdx);
571
572                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
573                 // have been overwritten during the search.
574                 for (int i = 0; i <= MultiPVIdx; i++)
575                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
576
577                 // If search has been stopped exit the aspiration window loop,
578                 // note that sorting and writing PV back to TT is safe becuase
579                 // Rml is still valid, although refers to the previous iteration.
580                 if (StopRequest)
581                     break;
582
583                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
584                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search. UCI
585                 // protocol requires to send all the PV lines also if are still
586                 // to be searched and so refer to the previous search's score.
587                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
588                     for (int i = 0; i < std::min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
589                     {
590                         bool updated = (i <= MultiPVIdx);
591
592                         if (depth == 1 && !updated)
593                             continue;
594
595                         Depth d = (updated ? depth : depth - 1) * ONE_PLY;
596                         Value s = (updated ? Rml[i].score : Rml[i].prevScore);
597
598                         cout << "info"
599                              << depth_to_uci(d)
600                              << (i == MultiPVIdx ? score_to_uci(s, alpha, beta) : score_to_uci(s))
601                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
602                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
603                              << endl;
604                     }
605
606                 // In case of failing high/low increase aspiration window and
607                 // research, otherwise exit the fail high/low loop.
608                 if (value >= beta)
609                 {
610                     beta = std::min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
611                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
612                 }
613                 else if (value <= alpha)
614                 {
615                     AspirationFailLow = true;
616                     StopOnPonderhit = false;
617
618                     alpha = std::max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
619                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
620                 }
621                 else
622                     break;
623
624             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
625         }
626
627         // Collect info about search result
628         bestMove = Rml[0].pv[0];
629         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
630         bestValues[depth] = value;
631         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
632
633         // Skills: Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
634         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
635             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
636
637         if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
638         {
639             Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
640             log << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
641         }
642
643         // Init easyMove at first iteration or drop it if differs from the best move
644         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
645             easyMove = bestMove;
646         else if (bestMove != easyMove)
647             easyMove = MOVE_NONE;
648
649         // Check for some early stop condition
650         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
651         {
652             // Easy move: Stop search early if one move seems to be much better
653             // than the others or if there is only a single legal move. Also in
654             // the latter case search to some depth anyway to get a proper score.
655             if (   depth >= 7
656                 && easyMove == bestMove
657                 && (   Rml.size() == 1
658                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
659                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
660                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
661                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
662                 StopRequest = true;
663
664             // Take in account some extra time if the best move has changed
665             if (depth > 4 && depth < 50)
666                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
667
668             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
669             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
670             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
671                 StopRequest = true;
672
673             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
674             if (StopRequest && Limits.ponder)
675             {
676                 StopRequest = false;
677                 StopOnPonderhit = true;
678             }
679         }
680     }
681
682     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
683     if (SkillLevelEnabled)
684     {
685         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
686             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
687
688         bestMove = skillBest;
689         *ponderMove = skillPonder;
690     }
691
692     return bestMove;
693   }
694
695
696   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
697   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
698   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
699   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
700   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
701   // here: This is taken care of after we return from the split point.
702
703   template <NodeType NT>
704   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
705
706     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
707     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
708     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
709
710     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
711     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
712     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
713     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
714
715     Move movesSearched[MAX_MOVES];
716     int64_t nodes;
717     StateInfo st;
718     const TTEntry *tte;
719     Key posKey;
720     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
721     Depth ext, newDepth;
722     ValueType vt;
723     Value bestValue, value, oldAlpha;
724     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValue;
725     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
726     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
727     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
728     SplitPoint* sp = NULL;
729
730     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
731     oldAlpha = alpha;
732     inCheck = pos.in_check();
733     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
734
735     // Used to send selDepth info to GUI
736     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
737         thread.maxPly = ss->ply;
738
739     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
740     if (!SpNode)
741     {
742         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
743         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
744         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
745     }
746     else
747     {
748         sp = ss->sp;
749         tte = NULL;
750         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
751         threatMove = sp->threatMove;
752         goto split_point_start;
753     }
754
755     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
756     {
757         NodesSincePoll = 0;
758         poll(pos);
759     }
760
761     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
762     if ((   StopRequest
763          || pos.is_draw<false>()
764          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
765         return VALUE_DRAW;
766
767     // Step 3. Mate distance pruning
768     if (!RootNode)
769     {
770         alpha = std::max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
771         beta = std::min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
772         if (alpha >= beta)
773             return alpha;
774     }
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     tte = TT.probe(posKey);
782     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
783
784     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
785     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
786     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
787     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
788     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
789                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
790     {
791         TT.refresh(tte);
792         ss->bestMove = move = ttMove; // Can be MOVE_NONE
793         value = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
794
795         if (   value >= beta
796             && move
797             && !pos.is_capture_or_promotion(move)
798             && move != ss->killers[0])
799         {
800             ss->killers[1] = ss->killers[0];
801             ss->killers[0] = move;
802         }
803         return value;
804     }
805
806     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
807     if (inCheck)
808         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
809     else if (tte)
810     {
811         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
812
813         ss->eval = tte->static_value();
814         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
815         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
816     }
817     else
818     {
819         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
820         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
821     }
822
823     // Update gain for the parent non-capture move given the static position
824     // evaluation before and after the move.
825     if (   (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
826         && (ss-1)->eval != VALUE_NONE
827         && ss->eval != VALUE_NONE
828         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
829         && !is_special(move))
830     {
831         Square to = move_to(move);
832         H.update_gain(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->eval - ss->eval);
833     }
834
835     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
836     if (   !PvNode
837         &&  depth < RazorDepth
838         && !inCheck
839         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
840         &&  ttMove == MOVE_NONE
841         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
842         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
843     {
844         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
845         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
846         if (v < rbeta)
847             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
848             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
849             return v;
850     }
851
852     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
853     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
854     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
855     if (   !PvNode
856         && !ss->skipNullMove
857         &&  depth < RazorDepth
858         && !inCheck
859         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
860         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
861         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
862         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
863
864     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
865     if (   !PvNode
866         && !ss->skipNullMove
867         &&  depth > ONE_PLY
868         && !inCheck
869         &&  refinedValue >= beta
870         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
871         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
872     {
873         ss->currentMove = MOVE_NULL;
874
875         // Null move dynamic reduction based on depth
876         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
877
878         // Null move dynamic reduction based on value
879         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
880             R++;
881
882         pos.do_null_move<true>(st);
883         (ss+1)->skipNullMove = true;
884         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
885                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
886         (ss+1)->skipNullMove = false;
887         pos.do_null_move<false>(st);
888
889         if (nullValue >= beta)
890         {
891             // Do not return unproven mate scores
892             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
893                 nullValue = beta;
894
895             if (depth < 6 * ONE_PLY)
896                 return nullValue;
897
898             // Do verification search at high depths
899             ss->skipNullMove = true;
900             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
901             ss->skipNullMove = false;
902
903             if (v >= beta)
904                 return nullValue;
905         }
906         else
907         {
908             // The null move failed low, which means that we may be faced with
909             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
910             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
911             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
912             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
913             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
914             threatMove = (ss+1)->bestMove;
915
916             if (   depth < ThreatDepth
917                 && (ss-1)->reduction
918                 && threatMove != MOVE_NONE
919                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
920                 return beta - 1;
921         }
922     }
923
924     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
925     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
926     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
927     // prune the previous move.
928     if (   !PvNode
929         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
930         && !inCheck
931         && !ss->skipNullMove
932         &&  excludedMove == MOVE_NONE
933         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
934     {
935         Value rbeta = beta + 200;
936         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
937
938         assert(rdepth >= ONE_PLY);
939
940         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
941         CheckInfo ci(pos);
942
943         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
944             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
945             {
946                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
947                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
948                 pos.undo_move(move);
949                 if (value >= rbeta)
950                     return value;
951             }
952     }
953
954     // Step 10. Internal iterative deepening
955     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
956         && ttMove == MOVE_NONE
957         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
958     {
959         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
960
961         ss->skipNullMove = true;
962         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
963         ss->skipNullMove = false;
964
965         tte = TT.probe(posKey);
966         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
967     }
968
969 split_point_start: // At split points actual search starts from here
970
971     // Initialize a MovePicker object for the current position
972     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
973     CheckInfo ci(pos);
974     ss->bestMove = MOVE_NONE;
975     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
976     singularExtensionNode =   !RootNode
977                            && !SpNode
978                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
979                            && ttMove != MOVE_NONE
980                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
981                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
982                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
983     if (SpNode)
984     {
985         lock_grab(&(sp->lock));
986         bestValue = sp->bestValue;
987     }
988
989     // Step 11. Loop through moves
990     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
991     while (   bestValue < beta
992            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
993            && !thread.cutoff_occurred())
994     {
995       assert(is_ok(move));
996
997       if (move == excludedMove)
998           continue;
999
1000       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1001       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1002       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
1003       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIdx))
1004           continue;
1005
1006       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
1007       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1008           continue;
1009
1010       if (SpNode)
1011       {
1012           moveCount = ++sp->moveCount;
1013           lock_release(&(sp->lock));
1014       }
1015       else
1016           moveCount++;
1017
1018       if (RootNode)
1019       {
1020           // This is used by time management
1021           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1022
1023           // Save the current node count before the move is searched
1024           nodes = pos.nodes_searched();
1025
1026           // For long searches send current move info to GUI
1027           if (pos.thread() == 0 && current_search_time() > 2000)
1028               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1029                    << " currmove " << move
1030                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIdx << endl;
1031       }
1032
1033       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1034       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode && depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : 1));
1035       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1036       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
1037
1038       // Step 12. Decide the new search depth
1039       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1040
1041       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1042       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1043       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1044       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1045       // a margin then we extend ttMove.
1046       if (   singularExtensionNode
1047           && move == ttMove
1048           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1049           && ext < ONE_PLY)
1050       {
1051           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1052
1053           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1054           {
1055               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1056               ss->excludedMove = move;
1057               ss->skipNullMove = true;
1058               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1059               ss->skipNullMove = false;
1060               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1061               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1062               if (v < rBeta)
1063                   ext = ONE_PLY;
1064           }
1065       }
1066
1067       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1068       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1069
1070       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1071       if (   !PvNode
1072           && !captureOrPromotion
1073           && !inCheck
1074           && !dangerous
1075           &&  move != ttMove
1076           && !is_castle(move))
1077       {
1078           // Move count based pruning
1079           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1080               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1081               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1082           {
1083               if (SpNode)
1084                   lock_grab(&(sp->lock));
1085
1086               continue;
1087           }
1088
1089           // Value based pruning
1090           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1091           // but fixing this made program slightly weaker.
1092           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1093           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1094                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1095
1096           if (futilityValue < beta)
1097           {
1098               if (SpNode)
1099               {
1100                   lock_grab(&(sp->lock));
1101                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1102                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1103               }
1104               else if (futilityValue > bestValue)
1105                   bestValue = futilityValue;
1106
1107               continue;
1108           }
1109
1110           // Prune moves with negative SEE at low depths
1111           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1112               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1113               && pos.see_sign(move) < 0)
1114           {
1115               if (SpNode)
1116                   lock_grab(&(sp->lock));
1117
1118               continue;
1119           }
1120       }
1121
1122       // Check for legality only before to do the move
1123       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1124       {
1125           moveCount--;
1126           continue;
1127       }
1128
1129       ss->currentMove = move;
1130       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1131           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1132
1133       // Step 14. Make the move
1134       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1135
1136       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1137       // The first move in list is the expected PV
1138       if (isPvMove)
1139           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1140                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1141       else
1142       {
1143           // Step 15. Reduced depth search
1144           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1145           bool doFullDepthSearch = true;
1146
1147           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1148               && !captureOrPromotion
1149               && !dangerous
1150               && !is_castle(move)
1151               &&  ss->killers[0] != move
1152               &&  ss->killers[1] != move
1153               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1154           {
1155               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1156               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1157
1158               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1159                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1160
1161               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1162               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1163           }
1164
1165           // Step 16. Full depth search
1166           if (doFullDepthSearch)
1167           {
1168               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1169               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1170                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1171
1172               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1173               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1174               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1175               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1176                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1177                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1178           }
1179       }
1180
1181       // Step 17. Undo move
1182       pos.undo_move(move);
1183
1184       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1185
1186       // Step 18. Check for new best move
1187       if (SpNode)
1188       {
1189           lock_grab(&(sp->lock));
1190           bestValue = sp->bestValue;
1191           alpha = sp->alpha;
1192       }
1193
1194       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1195       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1196       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1197       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1198       if (RootNode && !StopRequest)
1199       {
1200           // Remember searched nodes counts for this move
1201           RootMove* rm = Rml.find(move);
1202           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1203
1204           // PV move or new best move ?
1205           if (isPvMove || value > alpha)
1206           {
1207               // Update PV
1208               rm->score = value;
1209               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1210
1211               // We record how often the best move has been changed in each
1212               // iteration. This information is used for time management: When
1213               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1214               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1215                   Rml.bestMoveChanges++;
1216           }
1217           else
1218               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1219               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1220               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1221               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1222
1223       } // RootNode
1224
1225       if (value > bestValue)
1226       {
1227           bestValue = value;
1228           ss->bestMove = move;
1229
1230           if (   PvNode
1231               && value > alpha
1232               && value < beta) // We want always alpha < beta
1233               alpha = value;
1234
1235           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1236           {
1237               sp->bestValue = value;
1238               sp->ss->bestMove = move;
1239               sp->alpha = alpha;
1240               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1241           }
1242       }
1243
1244       // Step 19. Check for split
1245       if (   !SpNode
1246           && depth >= Threads.min_split_depth()
1247           && bestValue < beta
1248           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1249           && !StopRequest
1250           && !thread.cutoff_occurred())
1251           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1252                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1253     }
1254
1255     // Step 20. Check for mate and stalemate
1256     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1257     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1258     // case of StopRequest or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1259     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1260     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1261     if (!SpNode && !moveCount)
1262         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1263
1264     // Step 21. Update tables
1265     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1266     // history counters, and killer moves.
1267     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1268     {
1269         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1270         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1271              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1272
1273         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1274
1275         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1276         if (    bestValue >= beta
1277             && !pos.is_capture_or_promotion(move))
1278         {
1279             if (move != ss->killers[0])
1280             {
1281                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1282                 ss->killers[0] = move;
1283             }
1284             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1285         }
1286     }
1287
1288     if (SpNode)
1289     {
1290         // Here we have the lock still grabbed
1291         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1292         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1293         lock_release(&(sp->lock));
1294     }
1295
1296     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1297
1298     return bestValue;
1299   }
1300
1301   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1302   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1303   // less than ONE_PLY).
1304
1305   template <NodeType NT>
1306   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1307
1308     const bool PvNode = (NT == PV);
1309
1310     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1311     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1312     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1313     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1314     assert(depth <= 0);
1315     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1316
1317     StateInfo st;
1318     Move ttMove, move;
1319     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1320     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1321     const TTEntry* tte;
1322     Depth ttDepth;
1323     ValueType vt;
1324     Value oldAlpha = alpha;
1325
1326     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1327     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1328
1329     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1330     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1331         return VALUE_DRAW;
1332
1333     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1334     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1335     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1336     inCheck = pos.in_check();
1337     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1338
1339     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1340     // pruning, but only for move ordering.
1341     tte = TT.probe(pos.get_key());
1342     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1343
1344     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1345     {
1346         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1347         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1348     }
1349
1350     // Evaluate the position statically
1351     if (inCheck)
1352     {
1353         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1354         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1355         enoughMaterial = false;
1356     }
1357     else
1358     {
1359         if (tte)
1360         {
1361             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1362
1363             evalMargin = tte->static_value_margin();
1364             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1365         }
1366         else
1367             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1368
1369         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1370         if (bestValue >= beta)
1371         {
1372             if (!tte)
1373                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1374
1375             return bestValue;
1376         }
1377
1378         if (PvNode && bestValue > alpha)
1379             alpha = bestValue;
1380
1381         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1382         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1383         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1384     }
1385
1386     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1387     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1388     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1389     // be generated.
1390     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1391     CheckInfo ci(pos);
1392
1393     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1394     while (   bestValue < beta
1395            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1396     {
1397       assert(is_ok(move));
1398
1399       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1400
1401       // Futility pruning
1402       if (   !PvNode
1403           && !inCheck
1404           && !givesCheck
1405           &&  move != ttMove
1406           &&  enoughMaterial
1407           && !is_promotion(move)
1408           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1409       {
1410           futilityValue =  futilityBase
1411                          + PieceValueEndgame[pos.piece_on(move_to(move))]
1412                          + (is_enpassant(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1413
1414           if (futilityValue < beta)
1415           {
1416               if (futilityValue > bestValue)
1417                   bestValue = futilityValue;
1418
1419               continue;
1420           }
1421
1422           // Prune moves with negative or equal SEE
1423           if (   futilityBase < beta
1424               && depth < DEPTH_ZERO
1425               && pos.see(move) <= 0)
1426               continue;
1427       }
1428
1429       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1430       evasionPrunable =   !PvNode
1431                        && inCheck
1432                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1433                        && !pos.is_capture(move)
1434                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1435
1436       // Don't search moves with negative SEE values
1437       if (   !PvNode
1438           && (!inCheck || evasionPrunable)
1439           &&  move != ttMove
1440           && !is_promotion(move)
1441           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1442           continue;
1443
1444       // Don't search useless checks
1445       if (   !PvNode
1446           && !inCheck
1447           &&  givesCheck
1448           &&  move != ttMove
1449           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1450           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1451           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1452       {
1453           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1454               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1455
1456           continue;
1457       }
1458
1459       // Check for legality only before to do the move
1460       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1461           continue;
1462
1463       // Update current move
1464       ss->currentMove = move;
1465
1466       // Make and search the move
1467       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1468       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1469       pos.undo_move(move);
1470
1471       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1472
1473       // New best move?
1474       if (value > bestValue)
1475       {
1476           bestValue = value;
1477           ss->bestMove = move;
1478
1479           if (   PvNode
1480               && value > alpha
1481               && value < beta) // We want always alpha < beta
1482               alpha = value;
1483        }
1484     }
1485
1486     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1487     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1488     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1489         return value_mated_in(ss->ply);
1490
1491     // Update transposition table
1492     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1493     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1494          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1495
1496     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1497
1498     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1499
1500     return bestValue;
1501   }
1502
1503
1504   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1505   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1506   // will be pruned.
1507
1508   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1509   {
1510     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1511     Square from, to, ksq, victimSq;
1512     Piece pc;
1513     Color them;
1514     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1515
1516     from = move_from(move);
1517     to = move_to(move);
1518     them = flip(pos.side_to_move());
1519     ksq = pos.king_square(them);
1520     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1521     pc = pos.piece_on(from);
1522
1523     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1524     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1525     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1526
1527     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1528     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1529
1530     if (!(b && (b & (b - 1))))
1531         return true;
1532
1533     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1534     if (   type_of(pc) == QUEEN
1535         && bit_is_set(kingAtt, to))
1536         return true;
1537
1538     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1539     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1540
1541     while (b)
1542     {
1543         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1544         futilityValue = futilityBase + PieceValueEndgame[pos.piece_on(victimSq)];
1545
1546         // Note that here we generate illegal "double move"!
1547         if (   futilityValue >= beta
1548             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1549             return true;
1550
1551         if (futilityValue > bv)
1552             bv = futilityValue;
1553     }
1554
1555     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1556     *bestValue = bv;
1557     return false;
1558   }
1559
1560
1561   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1562   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1563   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1564   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1565   // second move is assumed to be a move from the current position.
1566
1567   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1568
1569     Square f1, t1, f2, t2;
1570     Piece p1, p2;
1571     Square ksq;
1572
1573     assert(is_ok(m1));
1574     assert(is_ok(m2));
1575
1576     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1577     f2 = move_from(m2);
1578     t1 = move_to(m1);
1579     if (f2 == t1)
1580         return true;
1581
1582     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1583     t2 = move_to(m2);
1584     f1 = move_from(m1);
1585     if (t2 == f1)
1586         return true;
1587
1588     // Case 3: Moving through the vacated square
1589     p2 = pos.piece_on(f2);
1590     if (   piece_is_slider(p2)
1591         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1592       return true;
1593
1594     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1595     p1 = pos.piece_on(t1);
1596     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1597         return true;
1598
1599     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1600     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1601     if (    piece_is_slider(p1)
1602         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1603     {
1604         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1605         clear_bit(&occ, f2);
1606         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1607             return true;
1608     }
1609     return false;
1610   }
1611
1612
1613   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1614   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1615   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1616
1617   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1618
1619     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1620       return v + ply;
1621
1622     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1623       return v - ply;
1624
1625     return v;
1626   }
1627
1628
1629   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1630   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1631
1632   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1633
1634     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1635       return v - ply;
1636
1637     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1638       return v + ply;
1639
1640     return v;
1641   }
1642
1643
1644   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1645   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1646
1647   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1648
1649     assert(is_ok(m));
1650     assert(is_ok(threat));
1651     assert(!pos.is_capture_or_promotion(m));
1652     assert(!pos.is_passed_pawn_push(m));
1653
1654     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1655
1656     mfrom = move_from(m);
1657     mto = move_to(m);
1658     tfrom = move_from(threat);
1659     tto = move_to(threat);
1660
1661     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1662     if (mfrom == tto)
1663         return true;
1664
1665     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1666     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1667     if (   pos.is_capture(threat)
1668         && (   PieceValueMidgame[pos.piece_on(tfrom)] >= PieceValueMidgame[pos.piece_on(tto)]
1669             || type_of(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1670         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1671         return true;
1672
1673     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1674     // prune safe moves which block its ray.
1675     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1676         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1677         && pos.see_sign(m) >= 0)
1678         return true;
1679
1680     return false;
1681   }
1682
1683
1684   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1685   // can be used to cut-off at a given point in search.
1686
1687   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1688
1689     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1690
1691     return   (   tte->depth() >= depth
1692               || v >= std::max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1693               || v < std::min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1694
1695           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1696               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1697   }
1698
1699
1700   // refine_eval() returns the transposition table score if
1701   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1702
1703   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1704
1705       assert(tte);
1706
1707       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1708
1709       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1710           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1711           return v;
1712
1713       return defaultEval;
1714   }
1715
1716
1717   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1718   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1719
1720   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1721                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1722     Move m;
1723     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1724
1725     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1726
1727     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1728     {
1729         m = movesSearched[i];
1730
1731         assert(m != move);
1732
1733         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1734     }
1735   }
1736
1737
1738   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1739   // since the beginning of the current search.
1740
1741   int current_search_time(int set) {
1742
1743     static int searchStartTime;
1744
1745     if (set)
1746         searchStartTime = set;
1747
1748     return get_system_time() - searchStartTime;
1749   }
1750
1751
1752   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1753   // protocol specifications:
1754   //
1755   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1756   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1757   //            use negative values for y.
1758
1759   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1760
1761     std::stringstream s;
1762
1763     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1764         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1765     else
1766         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1767
1768     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1769
1770     return s.str();
1771   }
1772
1773
1774   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1775   // to be sent to UCI gui.
1776
1777   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1778
1779     std::stringstream s;
1780     int t = current_search_time();
1781
1782     s << " nodes " << nodes
1783       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1784       << " time "  << t;
1785
1786     return s.str();
1787   }
1788
1789   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1790   // formatted according to UCI specification.
1791
1792   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1793
1794     std::stringstream s;
1795
1796     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1797
1798     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1799         s << *pv << " ";
1800
1801     return s.str();
1802   }
1803
1804   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1805   // seldepth formatted according to UCI specification.
1806
1807   string depth_to_uci(Depth depth) {
1808
1809     std::stringstream s;
1810
1811     // Retrieve max searched depth among threads
1812     int selDepth = 0;
1813     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1814         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1815             selDepth = Threads[i].maxPly;
1816
1817      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1818
1819     return s.str();
1820   }
1821
1822   string time_to_string(int millisecs) {
1823
1824     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1825     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1826
1827     int hours = millisecs / MSecHour;
1828     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1829     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1830
1831     std::stringstream s;
1832
1833     if (hours)
1834         s << hours << ':';
1835
1836     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1837     return s.str();
1838   }
1839
1840   string score_to_string(Value v) {
1841
1842     std::stringstream s;
1843
1844     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1845         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1846     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1847         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1848     else
1849         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1850
1851     return s.str();
1852   }
1853
1854   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1855   // It is used to write search information to the log file (which is created
1856   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1857
1858   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1859
1860     const int64_t K = 1000;
1861     const int64_t M = 1000000;
1862     const int startColumn = 28;
1863     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1864
1865     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1866     Move* m = pv;
1867     string san;
1868     std::stringstream s;
1869     size_t length = 0;
1870
1871     // First print depth, score, time and searched nodes...
1872     s << set960(pos.is_chess960())
1873       << std::setw(2) << depth
1874       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1875       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1876
1877     if (pos.nodes_searched() < M)
1878         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1879     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1880         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1881     else
1882         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1883
1884     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1885     while (*m != MOVE_NONE)
1886     {
1887         san = move_to_san(pos, *m);
1888         length += san.length() + 1;
1889
1890         if (length > maxLength)
1891         {
1892             length = san.length() + 1;
1893             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1894         }
1895         s << san << ' ';
1896
1897         pos.do_move(*m++, *st++);
1898     }
1899
1900     // Restore original position before to leave
1901     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1902
1903     return s.str();
1904   }
1905
1906   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1907   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1908   // search.
1909
1910   void poll(const Position& pos) {
1911
1912     static int lastInfoTime;
1913     int t = current_search_time();
1914
1915     //  Poll for input
1916     if (input_available())
1917     {
1918         // We are line oriented, don't read single chars
1919         string command;
1920
1921         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1922         {
1923             // Quit the program as soon as possible
1924             Limits.ponder = false;
1925             QuitRequest = StopRequest = true;
1926             return;
1927         }
1928         else if (command == "stop")
1929         {
1930             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1931             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1932             Limits.ponder = false;
1933             StopRequest = true;
1934         }
1935         else if (command == "ponderhit")
1936         {
1937             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1938             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1939             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1940             Limits.ponder = false;
1941
1942             if (StopOnPonderhit)
1943                 StopRequest = true;
1944         }
1945     }
1946
1947     // Print search information
1948     if (t < 1000)
1949         lastInfoTime = 0;
1950
1951     else if (lastInfoTime > t)
1952         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1953         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1954         lastInfoTime = 0;
1955
1956     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1957     {
1958         lastInfoTime = t;
1959
1960         dbg_print_mean();
1961         dbg_print_hit_rate();
1962     }
1963
1964     // Should we stop the search?
1965     if (Limits.ponder)
1966         return;
1967
1968     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1969                            && !AspirationFailLow
1970                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1971
1972     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1973                      || stillAtFirstMove;
1974
1975     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1976         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1977         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1978         StopRequest = true;
1979   }
1980
1981
1982   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1983   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1984   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1985   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1986   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1987   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1988
1989   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1990
1991     string command;
1992
1993     // Wait for a command from stdin
1994     while (   std::getline(std::cin, command)
1995            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1996
1997     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1998         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1999   }
2000
2001
2002   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
2003   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
2004   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
2005
2006     assert(MultiPV > 1);
2007
2008     static RKISS rk;
2009
2010     // Rml list is already sorted by score in descending order
2011     int s;
2012     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2013     int size = std::min(MultiPV, (int)Rml.size());
2014     int max = Rml[0].score;
2015     int var = std::min(max - Rml[size - 1].score, int(PawnValueMidgame));
2016     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2017
2018     // PRNG sequence should be non deterministic
2019     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2020         rk.rand<unsigned>();
2021
2022     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2023     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2024     // then we choose the move with the resulting highest score.
2025     for (int i = 0; i < size; i++)
2026     {
2027         s = Rml[i].score;
2028
2029         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2030         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
2031             break;
2032
2033         // This is our magical formula
2034         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2035
2036         if (s > max_s)
2037         {
2038             max_s = s;
2039             *best = Rml[i].pv[0];
2040             *ponder = Rml[i].pv[1];
2041         }
2042     }
2043   }
2044
2045
2046   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2047
2048   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2049
2050     Move* sm;
2051     bestMoveChanges = 0;
2052     clear();
2053
2054     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2055     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2056     {
2057         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2058         // is in the list before to add it.
2059         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2060
2061         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2062             continue;
2063
2064         RootMove rm;
2065         rm.pv.push_back(ml.move());
2066         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2067         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2068         rm.nodes = 0;
2069         push_back(rm);
2070     }
2071   }
2072
2073   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2074
2075     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2076         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2077             return &(*this)[i];
2078
2079     return NULL;
2080   }
2081
2082   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2083   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2084   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2085   // long PV to print that is important for position analysis.
2086
2087   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2088
2089     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2090     TTEntry* tte;
2091     int ply = 1;
2092     Move m = pv[0];
2093
2094     assert(m != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(m));
2095
2096     pv.clear();
2097     pv.push_back(m);
2098     pos.do_move(m, *st++);
2099
2100     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2101            && tte->move() != MOVE_NONE
2102            && pos.is_pseudo_legal(tte->move())
2103            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2104            && ply < PLY_MAX
2105            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2106     {
2107         pv.push_back(tte->move());
2108         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2109         ply++;
2110     }
2111     pv.push_back(MOVE_NONE);
2112
2113     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2114   }
2115
2116   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2117   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2118   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2119
2120   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2121
2122     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2123     TTEntry* tte;
2124     Key k;
2125     Value v, m = VALUE_NONE;
2126     int ply = 0;
2127
2128     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(pv[0]));
2129
2130     do {
2131         k = pos.get_key();
2132         tte = TT.probe(k);
2133
2134         // Don't overwrite existing correct entries
2135         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2136         {
2137             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2138             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2139         }
2140         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2141
2142     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2143
2144     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2145   }
2146 } // namespace
2147
2148
2149 // Little helper used by idle_loop() to check that all the slave threads of a
2150 // split point have finished searching.
2151
2152 static bool all_slaves_finished(SplitPoint* sp) {
2153
2154   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
2155       if (sp->is_slave[i])
2156           return false;
2157
2158   return true;
2159 }
2160
2161
2162 // Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do.
2163 // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint object
2164 // for which the thread is the master.
2165
2166 void Thread::idle_loop(SplitPoint* sp) {
2167
2168   while (true)
2169   {
2170       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
2171       // instead of wasting CPU time polling for work.
2172       while (   do_sleep
2173              || do_terminate
2174              || (Threads.use_sleeping_threads() && !is_searching))
2175       {
2176           assert((!sp && threadID) || Threads.use_sleeping_threads());
2177
2178           // Slave thread should exit as soon as do_terminate flag raises
2179           if (do_terminate)
2180           {
2181               assert(!sp);
2182               return;
2183           }
2184
2185           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2186           lock_grab(&sleepLock);
2187
2188           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
2189           if (sp && all_slaves_finished(sp))
2190           {
2191               lock_release(&sleepLock);
2192               break;
2193           }
2194
2195           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
2196           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
2197           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
2198           // had the chance to grab the lock.
2199           if (do_sleep || !is_searching)
2200               cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
2201
2202           lock_release(&sleepLock);
2203       }
2204
2205       // If this thread has been assigned work, launch a search
2206       if (is_searching)
2207       {
2208           assert(!do_terminate);
2209
2210           // Copy split point position and search stack and call search()
2211           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2212           SplitPoint* tsp = splitPoint;
2213           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2214
2215           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2216           (ss+1)->sp = tsp;
2217
2218           if (tsp->nodeType == Root)
2219               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2220           else if (tsp->nodeType == PV)
2221               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2222           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2223               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2224           else
2225               assert(false);
2226
2227           assert(is_searching);
2228
2229           is_searching = false;
2230
2231           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2232           // case we are the last slave of the split point.
2233           if (   Threads.use_sleeping_threads()
2234               && threadID != tsp->master
2235               && !Threads[tsp->master].is_searching)
2236               Threads[tsp->master].wake_up();
2237       }
2238
2239       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2240       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2241       if (sp && all_slaves_finished(sp))
2242       {
2243           // Because sp->is_slave[] is reset under lock protection,
2244           // be sure sp->lock has been released before to return.
2245           lock_grab(&(sp->lock));
2246           lock_release(&(sp->lock));
2247           return;
2248       }
2249   }
2250 }