Shuffle aspiration window loop
[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) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <algorithm>
21 #include <cassert>
22 #include <cmath>
23 #include <cstring>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26
27 #include "book.h"
28 #include "evaluate.h"
29 #include "history.h"
30 #include "movegen.h"
31 #include "movepick.h"
32 #include "notation.h"
33 #include "search.h"
34 #include "timeman.h"
35 #include "thread.h"
36 #include "tt.h"
37 #include "ucioption.h"
38
39 namespace Search {
40
41   volatile SignalsType Signals;
42   LimitsType Limits;
43   std::vector<RootMove> RootMoves;
44   Position RootPosition;
45   Color RootColor;
46   Time::point SearchTime;
47   StateStackPtr SetupStates;
48 }
49
50 using std::string;
51 using Eval::evaluate;
52 using namespace Search;
53
54 namespace {
55
56   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
57   const bool FakeSplit = false;
58
59   // This is the minimum interval in msec between two check_time() calls
60   const int TimerResolution = 5;
61
62   // Different node types, used as template parameter
63   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
64
65   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
66   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
67   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
68
69   // Dynamic razoring margin based on depth
70   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(512 + 16 * int(d)); }
71
72   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
73   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
74   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
75
76   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
77
78     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[std::max(int(d), 1)][std::min(mn, 63)]
79                            : 2 * VALUE_INFINITE;
80   }
81
82   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
83   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
84
85   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
86
87     return (Depth) Reductions[PvNode][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
88   }
89
90   size_t MultiPV, UCIMultiPV, PVIdx;
91   TimeManager TimeMgr;
92   int BestMoveChanges;
93   int SkillLevel;
94   Move skillBest;
95   bool SkillLevelEnabled, Chess960;
96   Value DrawValue[COLOR_NB];
97   History H;
98
99   template <NodeType NT>
100   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
101
102   template <NodeType NT>
103   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
104
105   void id_loop(Position& pos);
106   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta);
107   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
108   Value value_to_tt(Value v, int ply);
109   Value value_from_tt(Value v, int ply);
110   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
111   Move do_skill_level();
112   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta);
113
114 } // namespace
115
116
117 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
118
119 void Search::init() {
120
121   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
122   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
123   int mc; // moveCount
124
125   // Init reductions array
126   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
127   {
128       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
129       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
130       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
131       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
132   }
133
134   // Init futility margins array
135   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
136       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
137
138   // Init futility move count array
139   for (d = 0; d < 32; d++)
140       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(double(d), 2.0));
141 }
142
143
144 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
145 /// up to the given depth are generated and counted and the sum returned.
146
147 size_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
148
149   // At the last ply just return the number of legal moves (leaf nodes)
150   if (depth == ONE_PLY)
151       return MoveList<LEGAL>(pos).size();
152
153   StateInfo st;
154   size_t cnt = 0;
155   CheckInfo ci(pos);
156
157   for (MoveList<LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
158   {
159       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
160       cnt += perft(pos, depth - ONE_PLY);
161       pos.undo_move(ml.move());
162   }
163
164   return cnt;
165 }
166
167
168 /// Search::think() is the external interface to Stockfish's search, and is
169 /// called by the main thread when the program receives the UCI 'go' command. It
170 /// searches from RootPosition and at the end prints the "bestmove" to output.
171
172 void Search::think() {
173
174   static PolyglotBook book; // Defined static to initialize the PRNG only once
175
176   Position& pos = RootPosition;
177   Chess960 = pos.is_chess960();
178   RootColor = pos.side_to_move();
179   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter(), pos.side_to_move());
180   TT.new_search();
181   H.clear();
182
183   if (RootMoves.empty())
184   {
185       sync_cout << "info depth 0 score "
186                 << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW) << sync_endl;
187
188       RootMoves.push_back(MOVE_NONE);
189       goto finalize;
190   }
191
192   if (Options["Contempt Factor"] && !Options["UCI_AnalyseMode"])
193   {
194       int cf = Options["Contempt Factor"] * PawnValueMg / 100;  // In centipawns
195       cf = cf * MaterialTable::game_phase(pos) / PHASE_MIDGAME; // Scale down with phase
196       DrawValue[ RootColor] = VALUE_DRAW - Value(cf);
197       DrawValue[~RootColor] = VALUE_DRAW + Value(cf);
198   }
199   else
200       DrawValue[WHITE] = DrawValue[BLACK] = VALUE_DRAW;
201
202   if (Options["OwnBook"] && !Limits.infinite)
203   {
204       Move bookMove = book.probe(pos, Options["Book File"], Options["Best Book Move"]);
205
206       if (bookMove && std::count(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), bookMove))
207       {
208           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), bookMove));
209           goto finalize;
210       }
211   }
212
213   UCIMultiPV = Options["MultiPV"];
214   SkillLevel = Options["Skill Level"];
215
216   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
217   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
218   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
219   skillBest = MOVE_NONE;
220   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? std::max(UCIMultiPV, (size_t)4) : UCIMultiPV);
221
222   if (Options["Use Search Log"])
223   {
224       Log log(Options["Search Log Filename"]);
225       log << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
226           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
227           << " ponder: "      << Limits.ponder
228           << " time: "        << Limits.time[pos.side_to_move()]
229           << " increment: "   << Limits.inc[pos.side_to_move()]
230           << " moves to go: " << Limits.movestogo
231           << std::endl;
232   }
233
234   Threads.wake_up();
235
236   // Set best timer interval to avoid lagging under time pressure. Timer is
237   // used to check for remaining available thinking time.
238   if (Limits.use_time_management())
239       Threads.set_timer(std::min(100, std::max(TimeMgr.available_time() / 16, TimerResolution)));
240   else if (Limits.nodes)
241       Threads.set_timer(2 * TimerResolution);
242   else
243       Threads.set_timer(100);
244
245   // We're ready to start searching. Call the iterative deepening loop function
246   id_loop(pos);
247
248   Threads.set_timer(0); // Stop timer
249   Threads.sleep();
250
251   // When using skills swap best PV line with the sub-optimal one
252   if (SkillLevelEnabled)
253   {
254       if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
255           skillBest = do_skill_level();
256
257       std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), skillBest));
258   }
259
260   if (Options["Use Search Log"])
261   {
262       Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime + 1;
263
264       Log log(Options["Search Log Filename"]);
265       log << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
266           << "\nNodes/second: " << pos.nodes_searched() * 1000 / elapsed
267           << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, RootMoves[0].pv[0]);
268
269       StateInfo st;
270       pos.do_move(RootMoves[0].pv[0], st);
271       log << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, RootMoves[0].pv[1]) << std::endl;
272       pos.undo_move(RootMoves[0].pv[0]);
273   }
274
275 finalize:
276
277   // When we reach max depth we arrive here even without Signals.stop is raised,
278   // but if we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the best
279   // move before we are told to do so.
280   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
281       pos.this_thread()->wait_for_stop_or_ponderhit();
282
283   // Best move could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
284   sync_cout << "bestmove " << move_to_uci(RootMoves[0].pv[0], Chess960)
285             << " ponder "  << move_to_uci(RootMoves[0].pv[1], Chess960) << sync_endl;
286 }
287
288
289 namespace {
290
291   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
292   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
293   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
294
295   void id_loop(Position& pos) {
296
297     Stack ss[MAX_PLY_PLUS_2];
298     int depth, prevBestMoveChanges;
299     Value bestValue, alpha, beta, delta;
300     bool bestMoveNeverChanged = true;
301
302     memset(ss, 0, 4 * sizeof(Stack));
303     depth = BestMoveChanges = 0;
304     bestValue = delta = -VALUE_INFINITE;
305     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
306
307     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
308     while (++depth <= MAX_PLY && !Signals.stop && (!Limits.depth || depth <= Limits.depth))
309     {
310         // Save last iteration's scores before first PV line is searched and all
311         // the move scores but the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
312         for (size_t i = 0; i < RootMoves.size(); i++)
313             RootMoves[i].prevScore = RootMoves[i].score;
314
315         prevBestMoveChanges = BestMoveChanges;
316         BestMoveChanges = 0;
317
318         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
319         for (PVIdx = 0; PVIdx < std::min(MultiPV, RootMoves.size()); PVIdx++)
320         {
321             // Set aspiration window default width
322             if (depth >= 5 && abs(RootMoves[PVIdx].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
323             {
324                 delta = Value(16);
325                 alpha = RootMoves[PVIdx].prevScore - delta;
326                 beta  = RootMoves[PVIdx].prevScore + delta;
327             }
328             else
329             {
330                 alpha = -VALUE_INFINITE;
331                 beta  =  VALUE_INFINITE;
332             }
333
334             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
335             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
336             while (true)
337             {
338                 // Search starts from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
339                 // needed by update gains and ss copy when splitting at Root.
340                 bestValue = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
341
342                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
343                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
344                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
345                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
346                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
347                 // the already searched PV lines are preserved.
348                 sort<RootMove>(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end());
349
350                 // Write PV back to transposition table in case the relevant
351                 // entries have been overwritten during the search.
352                 for (size_t i = 0; i <= PVIdx; i++)
353                     RootMoves[i].insert_pv_in_tt(pos);
354
355                 // If search has been stopped return immediately. Sorting and
356                 // writing PV back to TT is safe becuase RootMoves is still
357                 // valid, although refers to previous iteration.
358                 if (Signals.stop)
359                     return;
360
361                 // In case of failing high/low increase aspiration window and
362                 // research, otherwise sort multi-PV lines and exit the loop.
363                 if (bestValue > alpha && bestValue < beta)
364                 {
365                     sort<RootMove>(RootMoves.begin(), RootMoves.begin() + PVIdx);
366                     sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
367                     break;
368                 }
369
370                 // Give some update (without cluttering the UI) before to research
371                 if (Time::now() - SearchTime > 3000)
372                     sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
373
374                 if (abs(bestValue) >= VALUE_KNOWN_WIN)
375                 {
376                     alpha = -VALUE_INFINITE;
377                     beta  =  VALUE_INFINITE;
378                 }
379                 else if (bestValue >= beta)
380                 {
381                     beta += delta;
382                     delta += delta / 2;
383                 }
384                 else
385                 {
386                     Signals.failedLowAtRoot = true;
387                     Signals.stopOnPonderhit = false;
388
389                     alpha -= delta;
390                     delta += delta / 2;
391                 }
392
393                 assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
394             }
395         }
396
397         // Skills: Do we need to pick now the best move ?
398         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
399             skillBest = do_skill_level();
400
401         if (Options["Use Search Log"])
402         {
403             Log log(Options["Search Log Filename"]);
404             log << pretty_pv(pos, depth, bestValue, Time::now() - SearchTime, &RootMoves[0].pv[0])
405                 << std::endl;
406         }
407
408         // Filter out startup noise when monitoring best move stability
409         if (depth > 2 && BestMoveChanges)
410             bestMoveNeverChanged = false;
411
412         // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
413         if (Limits.use_time_management() && !Signals.stopOnPonderhit)
414         {
415             bool stop = false; // Local variable, not the volatile Signals.stop
416
417             // Take in account some extra time if the best move has changed
418             if (depth > 4 && depth < 50)
419                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChanges, prevBestMoveChanges);
420
421             // Stop search if most of available time is already consumed. We
422             // probably don't have enough time to search the first move at the
423             // next iteration anyway.
424             if (Time::now() - SearchTime > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
425                 stop = true;
426
427             // Stop search early if one move seems to be much better than others
428             if (    depth >= 12
429                 && !stop
430                 && (   (bestMoveNeverChanged &&  pos.captured_piece_type())
431                     || Time::now() - SearchTime > (TimeMgr.available_time() * 40) / 100))
432             {
433                 Value rBeta = bestValue - 2 * PawnValueMg;
434                 (ss+1)->excludedMove = RootMoves[0].pv[0];
435                 (ss+1)->skipNullMove = true;
436                 Value v = search<NonPV>(pos, ss+1, rBeta - 1, rBeta, (depth - 3) * ONE_PLY);
437                 (ss+1)->skipNullMove = false;
438                 (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
439
440                 if (v < rBeta)
441                     stop = true;
442             }
443
444             if (stop)
445             {
446                 // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
447                 // keep pondering until GUI sends "ponderhit" or "stop".
448                 if (Limits.ponder)
449                     Signals.stopOnPonderhit = true;
450                 else
451                     Signals.stop = true;
452             }
453         }
454     }
455   }
456
457
458   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
459   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
460   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
461   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
462   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
463   // here: This is taken care of after we return from the split point.
464
465   template <NodeType NT>
466   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
467
468     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
469     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
470     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
471
472     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
473     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
474     assert(depth > DEPTH_ZERO);
475
476     Move movesSearched[64];
477     StateInfo st;
478     const TTEntry *tte;
479     SplitPoint* sp;
480     Key posKey;
481     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove, threatMove;
482     Depth ext, newDepth;
483     Value bestValue, value, ttValue;
484     Value eval, nullValue, futilityValue;
485     bool inCheck, givesCheck, pvMove, singularExtensionNode;
486     bool captureOrPromotion, dangerous, doFullDepthSearch;
487     int moveCount, playedMoveCount;
488
489     // Step 1. Initialize node
490     Thread* thisThread = pos.this_thread();
491     moveCount = playedMoveCount = 0;
492     inCheck = pos.in_check();
493
494     if (SpNode)
495     {
496         sp = ss->sp;
497         bestMove   = sp->bestMove;
498         threatMove = sp->threatMove;
499         bestValue  = sp->bestValue;
500         tte = NULL;
501         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
502         ttValue = VALUE_NONE;
503
504         assert(sp->bestValue > -VALUE_INFINITE && sp->moveCount > 0);
505
506         goto split_point_start;
507     }
508
509     bestValue = -VALUE_INFINITE;
510     ss->currentMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
511     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
512     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
513     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
514
515     // Used to send selDepth info to GUI
516     if (PvNode && thisThread->maxPly < ss->ply)
517         thisThread->maxPly = ss->ply;
518
519     if (!RootNode)
520     {
521         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
522         if (Signals.stop || pos.is_draw<false>() || ss->ply > MAX_PLY)
523             return DrawValue[pos.side_to_move()];
524
525         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
526         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
527         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
528         // further, we will never beat current alpha. Same logic but with reversed signs
529         // applies also in the opposite condition of being mated instead of giving mate,
530         // in this case return a fail-high score.
531         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
532         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
533         if (alpha >= beta)
534             return alpha;
535     }
536
537     // Step 4. Transposition table lookup
538     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
539     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
540     excludedMove = ss->excludedMove;
541     posKey = excludedMove ? pos.exclusion_key() : pos.key();
542     tte = TT.probe(posKey);
543     ttMove = RootNode ? RootMoves[PVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
544     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
545
546     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
547     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
548     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
549     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
550     if (   !RootNode
551         && tte && tte->depth() >= depth
552         && (           PvNode ?  tte->type() == BOUND_EXACT
553             : ttValue >= beta ? (tte->type() & BOUND_LOWER)
554                               : (tte->type() & BOUND_UPPER)))
555     {
556         assert(ttValue != VALUE_NONE); // Due to depth > DEPTH_NONE
557
558         TT.refresh(tte);
559         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
560
561         if (    ttValue >= beta
562             &&  ttMove
563             && !pos.is_capture_or_promotion(ttMove)
564             &&  ttMove != ss->killers[0])
565         {
566             ss->killers[1] = ss->killers[0];
567             ss->killers[0] = ttMove;
568         }
569         return ttValue;
570     }
571
572     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
573     if (inCheck)
574         ss->staticEval = ss->evalMargin = eval = VALUE_NONE;
575
576     else if (tte)
577     {
578         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
579         assert(ttValue != VALUE_NONE || tte->type() == BOUND_NONE);
580
581         ss->staticEval = eval = tte->static_value();
582         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
583
584         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
585         if (   ((tte->type() & BOUND_LOWER) && ttValue > eval)
586             || ((tte->type() & BOUND_UPPER) && ttValue < eval))
587             eval = ttValue;
588     }
589     else
590     {
591         eval = ss->staticEval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
592         TT.store(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
593                  ss->staticEval, ss->evalMargin);
594     }
595
596     // Update gain for the parent non-capture move given the static position
597     // evaluation before and after the move.
598     if (   (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
599         && (ss-1)->staticEval != VALUE_NONE
600         &&  ss->staticEval != VALUE_NONE
601         && !pos.captured_piece_type()
602         &&  type_of(move) == NORMAL)
603     {
604         Square to = to_sq(move);
605         H.update_gain(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->staticEval - ss->staticEval);
606     }
607
608     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
609     if (   !PvNode
610         &&  depth < 4 * ONE_PLY
611         && !inCheck
612         &&  eval + razor_margin(depth) < beta
613         &&  ttMove == MOVE_NONE
614         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
615         && !pos.pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
616     {
617         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
618         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
619         if (v < rbeta)
620             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
621             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
622             return v;
623     }
624
625     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
626     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
627     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
628     if (   !PvNode
629         && !ss->skipNullMove
630         &&  depth < 4 * ONE_PLY
631         && !inCheck
632         &&  eval - FutilityMargins[depth][0] >= beta
633         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
634         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
635         return eval - FutilityMargins[depth][0];
636
637     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
638     if (   !PvNode
639         && !ss->skipNullMove
640         &&  depth > ONE_PLY
641         && !inCheck
642         &&  eval >= beta
643         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
644         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
645     {
646         ss->currentMove = MOVE_NULL;
647
648         // Null move dynamic reduction based on depth
649         Depth R = 3 * ONE_PLY + depth / 4;
650
651         // Null move dynamic reduction based on value
652         if (eval - PawnValueMg > beta)
653             R += ONE_PLY;
654
655         pos.do_null_move<true>(st);
656         (ss+1)->skipNullMove = true;
657         nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
658                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R);
659         (ss+1)->skipNullMove = false;
660         pos.do_null_move<false>(st);
661
662         if (nullValue >= beta)
663         {
664             // Do not return unproven mate scores
665             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
666                 nullValue = beta;
667
668             if (depth < 6 * ONE_PLY)
669                 return nullValue;
670
671             // Do verification search at high depths
672             ss->skipNullMove = true;
673             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R);
674             ss->skipNullMove = false;
675
676             if (v >= beta)
677                 return nullValue;
678         }
679         else
680         {
681             // The null move failed low, which means that we may be faced with
682             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
683             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
684             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
685             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
686             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
687             threatMove = (ss+1)->currentMove;
688
689             if (   depth < 5 * ONE_PLY
690                 && (ss-1)->reduction
691                 && threatMove != MOVE_NONE
692                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
693                 return beta - 1;
694         }
695     }
696
697     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
698     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
699     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
700     // prune the previous move.
701     if (   !PvNode
702         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
703         && !inCheck
704         && !ss->skipNullMove
705         &&  excludedMove == MOVE_NONE
706         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
707     {
708         Value rbeta = beta + 200;
709         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
710
711         assert(rdepth >= ONE_PLY);
712         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NONE);
713         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL);
714
715         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
716         CheckInfo ci(pos);
717
718         while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
719             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
720             {
721                 ss->currentMove = move;
722                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
723                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
724                 pos.undo_move(move);
725                 if (value >= rbeta)
726                     return value;
727             }
728     }
729
730     // Step 10. Internal iterative deepening
731     if (   depth >= (PvNode ? 5 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
732         && ttMove == MOVE_NONE
733         && (PvNode || (!inCheck && ss->staticEval + Value(256) >= beta)))
734     {
735         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
736
737         ss->skipNullMove = true;
738         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
739         ss->skipNullMove = false;
740
741         tte = TT.probe(posKey);
742         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
743     }
744
745 split_point_start: // At split points actual search starts from here
746
747     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
748     CheckInfo ci(pos);
749     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
750     singularExtensionNode =   !RootNode
751                            && !SpNode
752                            &&  depth >= (PvNode ? 6 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
753                            &&  ttMove != MOVE_NONE
754                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
755                            && (tte->type() & BOUND_LOWER)
756                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
757
758     // Step 11. Loop through moves
759     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
760     while ((move = mp.next_move<SpNode>()) != MOVE_NONE)
761     {
762       assert(is_ok(move));
763
764       if (move == excludedMove)
765           continue;
766
767       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
768       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
769       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
770       if (RootNode && !std::count(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end(), move))
771           continue;
772
773       if (SpNode)
774       {
775           // Shared counter cannot be decremented later if move turns out to be illegal
776           if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
777               continue;
778
779           moveCount = ++sp->moveCount;
780           sp->mutex.unlock();
781       }
782       else
783           moveCount++;
784
785       if (RootNode)
786       {
787           Signals.firstRootMove = (moveCount == 1);
788
789           if (thisThread == Threads.main_thread() && Time::now() - SearchTime > 2000)
790               sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
791                         << " currmove " << move_to_uci(move, Chess960)
792                         << " currmovenumber " << moveCount + PVIdx << sync_endl;
793       }
794
795       ext = DEPTH_ZERO;
796       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
797       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
798       dangerous =   givesCheck
799                  || pos.is_passed_pawn_push(move)
800                  || type_of(move) == CASTLE
801                  || (   captureOrPromotion // Entering a pawn endgame?
802                      && type_of(pos.piece_on(to_sq(move))) != PAWN
803                      && type_of(move) == NORMAL
804                      && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
805                          - PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(move))] == VALUE_ZERO));
806
807       // Step 12. Extend checks and, in PV nodes, also dangerous moves
808       if (PvNode && dangerous)
809           ext = ONE_PLY;
810
811       else if (givesCheck && pos.see_sign(move) >= 0)
812           ext = ONE_PLY / 2;
813
814       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
815       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
816       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
817       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
818       // a margin then we extend ttMove.
819       if (    singularExtensionNode
820           &&  move == ttMove
821           && !ext
822           &&  pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
823           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
824       {
825           assert(ttValue != VALUE_NONE);
826
827           Value rBeta = ttValue - int(depth);
828           ss->excludedMove = move;
829           ss->skipNullMove = true;
830           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
831           ss->skipNullMove = false;
832           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
833
834           if (value < rBeta)
835               ext = rBeta >= beta ? ONE_PLY + ONE_PLY / 2 : ONE_PLY;
836       }
837
838       // Update current move (this must be done after singular extension search)
839       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
840
841       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
842       if (   !PvNode
843           && !captureOrPromotion
844           && !inCheck
845           && !dangerous
846           &&  move != ttMove
847           && (bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY || (   bestValue == -VALUE_INFINITE
848                                                      && alpha > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)))
849       {
850           // Move count based pruning
851           if (   depth < 16 * ONE_PLY
852               && moveCount >= FutilityMoveCounts[depth]
853               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove)))
854           {
855               if (SpNode)
856                   sp->mutex.lock();
857
858               continue;
859           }
860
861           // Value based pruning
862           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
863           // but fixing this made program slightly weaker.
864           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
865           futilityValue =  ss->staticEval + ss->evalMargin + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
866                          + H.gain(pos.piece_moved(move), to_sq(move));
867
868           if (futilityValue < beta)
869           {
870               if (SpNode)
871                   sp->mutex.lock();
872
873               continue;
874           }
875
876           // Prune moves with negative SEE at low depths
877           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
878               && pos.see_sign(move) < 0)
879           {
880               if (SpNode)
881                   sp->mutex.lock();
882
883               continue;
884           }
885       }
886
887       // Check for legality only before to do the move
888       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
889       {
890           moveCount--;
891           continue;
892       }
893
894       pvMove = PvNode ? moveCount == 1 : false;
895       ss->currentMove = move;
896       if (!SpNode && !captureOrPromotion && playedMoveCount < 64)
897           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
898
899       // Step 14. Make the move
900       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
901
902       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high will be
903       // re-searched at full depth.
904       if (    depth > 3 * ONE_PLY
905           && !pvMove
906           && !captureOrPromotion
907           && !dangerous
908           &&  ss->killers[0] != move
909           &&  ss->killers[1] != move)
910       {
911           ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
912           Depth d = std::max(newDepth - ss->reduction, ONE_PLY);
913           alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
914
915           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
916
917           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
918           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
919       }
920       else
921           doFullDepthSearch = !pvMove;
922
923       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
924       if (doFullDepthSearch)
925       {
926           alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
927           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
928                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
929       }
930
931       // Only for PV nodes do a full PV search on the first move or after a fail
932       // high, in the latter case search only if value < beta, otherwise let the
933       // parent node to fail low with value <= alpha and to try another move.
934       if (PvNode && (pvMove || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
935           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
936                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
937
938       // Step 17. Undo move
939       pos.undo_move(move);
940
941       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
942
943       // Step 18. Check for new best move
944       if (SpNode)
945       {
946           sp->mutex.lock();
947           bestValue = sp->bestValue;
948           alpha = sp->alpha;
949       }
950
951       // Finished searching the move. If Signals.stop is true, the search
952       // was aborted because the user interrupted the search or because we
953       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
954       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
955       if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
956           return bestValue;
957
958       if (RootNode)
959       {
960           RootMove& rm = *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), move);
961
962           // PV move or new best move ?
963           if (pvMove || value > alpha)
964           {
965               rm.score = value;
966               rm.extract_pv_from_tt(pos);
967
968               // We record how often the best move has been changed in each
969               // iteration. This information is used for time management: When
970               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
971               if (!pvMove && MultiPV == 1)
972                   BestMoveChanges++;
973           }
974           else
975               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
976               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
977               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
978               rm.score = -VALUE_INFINITE;
979       }
980
981       if (value > bestValue)
982       {
983           bestValue = value;
984           if (SpNode) sp->bestValue = value;
985
986           if (value > alpha)
987           {
988               bestMove = move;
989               if (SpNode) sp->bestMove = move;
990
991               if (PvNode && value < beta)
992               {
993                   alpha = value; // Update alpha here! Always alpha < beta
994                   if (SpNode) sp->alpha = value;
995               }
996               else // Fail high
997               {
998                   if (SpNode) sp->cutoff = true;
999                   break;
1000               }
1001           }
1002       }
1003
1004       // Step 19. Check for splitting the search
1005       if (   !SpNode
1006           &&  depth >= Threads.min_split_depth()
1007           &&  bestValue < beta
1008           &&  Threads.available_slave_exists(thisThread))
1009       {
1010           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, &bestMove,
1011                                                depth, threatMove, moveCount, mp, NT);
1012           break;
1013       }
1014     }
1015
1016     if (SpNode)
1017         return bestValue;
1018
1019     // Step 20. Check for mate and stalemate
1020     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1021     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1022     // case of Signals.stop or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1023     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1024     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1025     // A split node has at least one move, the one tried before to be splitted.
1026     if (!moveCount)
1027         return  excludedMove ? alpha
1028               : inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1029
1030     // If we have pruned all the moves without searching return a fail-low score
1031     if (bestValue == -VALUE_INFINITE)
1032     {
1033         assert(!playedMoveCount);
1034
1035         bestValue = alpha;
1036     }
1037
1038     if (bestValue >= beta) // Failed high
1039     {
1040         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER, depth,
1041                  bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1042
1043         if (!pos.is_capture_or_promotion(bestMove) && !inCheck)
1044         {
1045             if (bestMove != ss->killers[0])
1046             {
1047                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1048                 ss->killers[0] = bestMove;
1049             }
1050
1051             // Increase history value of the cut-off move
1052             Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1053             H.add(pos.piece_moved(bestMove), to_sq(bestMove), bonus);
1054
1055             // Decrease history of all the other played non-capture moves
1056             for (int i = 0; i < playedMoveCount - 1; i++)
1057             {
1058                 Move m = movesSearched[i];
1059                 H.add(pos.piece_moved(m), to_sq(m), -bonus);
1060             }
1061         }
1062     }
1063     else // Failed low or PV search
1064         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1065                  PvNode && bestMove != MOVE_NONE ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1066                  depth, bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1067
1068     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1069
1070     return bestValue;
1071   }
1072
1073
1074   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1075   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1076   // less than ONE_PLY).
1077
1078   template <NodeType NT>
1079   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1080
1081     const bool PvNode = (NT == PV);
1082
1083     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1084     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1085     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1086     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1087
1088     StateInfo st;
1089     const TTEntry* tte;
1090     Key posKey;
1091     Move ttMove, move, bestMove;
1092     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase;
1093     bool inCheck, givesCheck, enoughMaterial, evasionPrunable;
1094     Depth ttDepth;
1095
1096     inCheck = pos.in_check();
1097     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1098     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1099
1100     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1101     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > MAX_PLY)
1102         return DrawValue[pos.side_to_move()];
1103
1104     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1105     // pruning, but only for move ordering.
1106     posKey = pos.key();
1107     tte = TT.probe(posKey);
1108     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1109     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(),ss->ply) : VALUE_NONE;
1110
1111     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1112     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1113     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1114     ttDepth = inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1115                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1116     if (   tte && tte->depth() >= ttDepth
1117         && (           PvNode ?  tte->type() == BOUND_EXACT
1118             : ttValue >= beta ? (tte->type() & BOUND_LOWER)
1119                               : (tte->type() & BOUND_UPPER)))
1120     {
1121         assert(ttValue != VALUE_NONE); // Due to ttDepth > DEPTH_NONE
1122
1123         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1124         return ttValue;
1125     }
1126
1127     // Evaluate the position statically
1128     if (inCheck)
1129     {
1130         ss->staticEval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
1131         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1132         enoughMaterial = false;
1133     }
1134     else
1135     {
1136         if (tte)
1137         {
1138             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1139
1140             ss->staticEval = bestValue = tte->static_value();
1141             ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
1142         }
1143         else
1144             ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1145
1146         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1147         if (bestValue >= beta)
1148         {
1149             if (!tte)
1150                 TT.store(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1151                          DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1152
1153             return bestValue;
1154         }
1155
1156         if (PvNode && bestValue > alpha)
1157             alpha = bestValue;
1158
1159         futilityBase = ss->staticEval + ss->evalMargin + Value(128);
1160         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMg;
1161     }
1162
1163     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1164     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1165     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1166     // be generated.
1167     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, to_sq((ss-1)->currentMove));
1168     CheckInfo ci(pos);
1169
1170     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1171     while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
1172     {
1173       assert(is_ok(move));
1174
1175       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1176
1177       // Futility pruning
1178       if (   !PvNode
1179           && !inCheck
1180           && !givesCheck
1181           &&  move != ttMove
1182           &&  enoughMaterial
1183           &&  type_of(move) != PROMOTION
1184           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1185       {
1186           futilityValue =  futilityBase
1187                          + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))]
1188                          + (type_of(move) == ENPASSANT ? PawnValueEg : VALUE_ZERO);
1189
1190           if (futilityValue < beta)
1191           {
1192               if (futilityValue > bestValue)
1193                   bestValue = futilityValue;
1194
1195               continue;
1196           }
1197
1198           // Prune moves with negative or equal SEE
1199           if (   futilityBase < beta
1200               && depth < DEPTH_ZERO
1201               && pos.see(move) <= 0)
1202               continue;
1203       }
1204
1205       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1206       evasionPrunable =   !PvNode
1207                        &&  inCheck
1208                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1209                        && !pos.is_capture(move)
1210                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1211
1212       // Don't search moves with negative SEE values
1213       if (   !PvNode
1214           && (!inCheck || evasionPrunable)
1215           &&  move != ttMove
1216           &&  type_of(move) != PROMOTION
1217           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1218           continue;
1219
1220       // Don't search useless checks
1221       if (   !PvNode
1222           && !inCheck
1223           &&  givesCheck
1224           &&  move != ttMove
1225           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1226           &&  ss->staticEval + PawnValueMg / 4 < beta
1227           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta))
1228           continue;
1229
1230       // Check for legality only before to do the move
1231       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1232           continue;
1233
1234       ss->currentMove = move;
1235
1236       // Make and search the move
1237       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1238       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1239       pos.undo_move(move);
1240
1241       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1242
1243       // Check for new best move
1244       if (value > bestValue)
1245       {
1246           bestValue = value;
1247
1248           if (value > alpha)
1249           {
1250               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here! Always alpha < beta
1251               {
1252                   alpha = value;
1253                   bestMove = move;
1254               }
1255               else // Fail high
1256               {
1257                   TT.store(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1258                            ttDepth, move, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1259
1260                   return value;
1261               }
1262           }
1263        }
1264     }
1265
1266     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1267     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1268     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1269         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1270
1271     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1272              PvNode && bestMove != MOVE_NONE ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1273              ttDepth, bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1274
1275     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1276
1277     return bestValue;
1278   }
1279
1280
1281   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1282   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1283   // will be pruned.
1284
1285   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta)
1286   {
1287     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1288     Square from, to, ksq;
1289     Piece pc;
1290     Color them;
1291
1292     from = from_sq(move);
1293     to = to_sq(move);
1294     them = ~pos.side_to_move();
1295     ksq = pos.king_square(them);
1296     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1297     pc = pos.piece_moved(move);
1298
1299     occ = pos.pieces() ^ from ^ ksq;
1300     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1301     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1302
1303     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1304     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1305
1306     if (!more_than_one(b))
1307         return true;
1308
1309     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1310     if (type_of(pc) == QUEEN && (kingAtt & to))
1311         return true;
1312
1313     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1314     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1315     while (b)
1316     {
1317         // Note that here we generate illegal "double move"!
1318         if (futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(pop_lsb(&b))] >= beta)
1319             return true;
1320     }
1321
1322     return false;
1323   }
1324
1325
1326   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1327   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1328   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1329   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1330   // second move is assumed to be a move from the current position.
1331
1332   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1333
1334     Square f1, t1, f2, t2;
1335     Piece p1, p2;
1336     Square ksq;
1337
1338     assert(is_ok(m1));
1339     assert(is_ok(m2));
1340
1341     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1342     f2 = from_sq(m2);
1343     t1 = to_sq(m1);
1344     if (f2 == t1)
1345         return true;
1346
1347     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1348     t2 = to_sq(m2);
1349     f1 = from_sq(m1);
1350     if (t2 == f1)
1351         return true;
1352
1353     // Case 3: Moving through the vacated square
1354     p2 = pos.piece_on(f2);
1355     if (piece_is_slider(p2) && (between_bb(f2, t2) & f1))
1356       return true;
1357
1358     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1359     p1 = pos.piece_on(t1);
1360     if (pos.attacks_from(p1, t1) & t2)
1361         return true;
1362
1363     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1364     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1365     if (    piece_is_slider(p1)
1366         && (between_bb(t1, ksq) & f2)
1367         && (pos.attacks_from(p1, t1, pos.pieces() ^ f2) & ksq))
1368         return true;
1369
1370     return false;
1371   }
1372
1373
1374   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1375   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1376   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1377
1378   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1379
1380     assert(v != VALUE_NONE);
1381
1382     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1383           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1384   }
1385
1386
1387   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1388   // from the transposition table (where refers to the plies to mate/be mated
1389   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1390
1391   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1392
1393     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1394           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1395           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1396   }
1397
1398
1399   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1400   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1401
1402   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1403
1404     assert(is_ok(m));
1405     assert(is_ok(threat));
1406     assert(!pos.is_capture_or_promotion(m));
1407     assert(!pos.is_passed_pawn_push(m));
1408
1409     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1410
1411     mfrom = from_sq(m);
1412     mto = to_sq(m);
1413     tfrom = from_sq(threat);
1414     tto = to_sq(threat);
1415
1416     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1417     if (mfrom == tto)
1418         return true;
1419
1420     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1421     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1422     if (   pos.is_capture(threat)
1423         && (   PieceValue[MG][pos.piece_on(tfrom)] >= PieceValue[MG][pos.piece_on(tto)]
1424             || type_of(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1425         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1426         return true;
1427
1428     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1429     // prune safe moves which block its ray.
1430     if (    piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1431         && (between_bb(tfrom, tto) & mto)
1432         &&  pos.see_sign(m) >= 0)
1433         return true;
1434
1435     return false;
1436   }
1437
1438
1439   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1440   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1441
1442   Move do_skill_level() {
1443
1444     assert(MultiPV > 1);
1445
1446     static RKISS rk;
1447
1448     // PRNG sequence should be not deterministic
1449     for (int i = Time::now() % 50; i > 0; i--)
1450         rk.rand<unsigned>();
1451
1452     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1453     size_t size = std::min(MultiPV, RootMoves.size());
1454     int variance = std::min(RootMoves[0].score - RootMoves[size - 1].score, PawnValueMg);
1455     int weakness = 120 - 2 * SkillLevel;
1456     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1457     Move best = MOVE_NONE;
1458
1459     // Choose best move. For each move score we add two terms both dependent on
1460     // weakness, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1461     // then we choose the move with the resulting highest score.
1462     for (size_t i = 0; i < size; i++)
1463     {
1464         int s = RootMoves[i].score;
1465
1466         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1467         if (i > 0 && RootMoves[i-1].score > s + 2 * PawnValueMg)
1468             break;
1469
1470         // This is our magic formula
1471         s += (  weakness * int(RootMoves[0].score - s)
1472               + variance * (rk.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1473
1474         if (s > max_s)
1475         {
1476             max_s = s;
1477             best = RootMoves[i].pv[0];
1478         }
1479     }
1480     return best;
1481   }
1482
1483
1484   // uci_pv() formats PV information according to UCI protocol. UCI requires
1485   // to send all the PV lines also if are still to be searched and so refer to
1486   // the previous search score.
1487
1488   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta) {
1489
1490     std::stringstream s;
1491     Time::point elaspsed = Time::now() - SearchTime + 1;
1492     int selDepth = 0;
1493
1494     for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
1495         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1496             selDepth = Threads[i].maxPly;
1497
1498     for (size_t i = 0; i < std::min(UCIMultiPV, RootMoves.size()); i++)
1499     {
1500         bool updated = (i <= PVIdx);
1501
1502         if (depth == 1 && !updated)
1503             continue;
1504
1505         int d = (updated ? depth : depth - 1);
1506         Value v = (updated ? RootMoves[i].score : RootMoves[i].prevScore);
1507
1508         if (s.rdbuf()->in_avail())
1509             s << "\n";
1510
1511         s << "info depth " << d
1512           << " seldepth "  << selDepth
1513           << " score "     << (i == PVIdx ? score_to_uci(v, alpha, beta) : score_to_uci(v))
1514           << " nodes "     << pos.nodes_searched()
1515           << " nps "       << pos.nodes_searched() * 1000 / elaspsed
1516           << " time "      << elaspsed
1517           << " multipv "   << i + 1
1518           << " pv";
1519
1520         for (size_t j = 0; RootMoves[i].pv[j] != MOVE_NONE; j++)
1521             s <<  " " << move_to_uci(RootMoves[i].pv[j], Chess960);
1522     }
1523
1524     return s.str();
1525   }
1526
1527 } // namespace
1528
1529
1530 /// RootMove::extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the TT table.
1531 /// We consider also failing high nodes and not only BOUND_EXACT nodes so to
1532 /// allow to always have a ponder move even when we fail high at root, and a
1533 /// long PV to print that is important for position analysis.
1534
1535 void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
1536
1537   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_2], *st = state;
1538   TTEntry* tte;
1539   int ply = 1;
1540   Move m = pv[0];
1541
1542   assert(m != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(m));
1543
1544   pv.clear();
1545   pv.push_back(m);
1546   pos.do_move(m, *st++);
1547
1548   while (   (tte = TT.probe(pos.key())) != NULL
1549          && (m = tte->move()) != MOVE_NONE // Local copy, TT entry could change
1550          && pos.is_pseudo_legal(m)
1551          && pos.pl_move_is_legal(m, pos.pinned_pieces())
1552          && ply < MAX_PLY
1553          && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
1554   {
1555       pv.push_back(m);
1556       pos.do_move(m, *st++);
1557       ply++;
1558   }
1559   pv.push_back(MOVE_NONE);
1560
1561   do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
1562 }
1563
1564
1565 /// RootMove::insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and
1566 /// inserts the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
1567 /// first, even if the old TT entries have been overwritten.
1568
1569 void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
1570
1571   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_2], *st = state;
1572   TTEntry* tte;
1573   Key k;
1574   Value v, m = VALUE_NONE;
1575   int ply = 0;
1576
1577   assert(pv[ply] != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(pv[ply]));
1578
1579   do {
1580       k = pos.key();
1581       tte = TT.probe(k);
1582
1583       // Don't overwrite existing correct entries
1584       if (!tte || tte->move() != pv[ply])
1585       {
1586           v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
1587           TT.store(k, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
1588       }
1589       pos.do_move(pv[ply], *st++);
1590
1591   } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
1592
1593   do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
1594 }
1595
1596
1597 /// Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do
1598
1599 void Thread::idle_loop() {
1600
1601   // Pointer 'sp_master', if non-NULL, points to the active SplitPoint
1602   // object for which the thread is the master.
1603   const SplitPoint* sp_master = splitPointsCnt ? curSplitPoint : NULL;
1604
1605   assert(!sp_master || (sp_master->master == this && is_searching));
1606
1607   // If this thread is the master of a split point and all slaves have
1608   // finished their work at this split point, return from the idle loop.
1609   while (!sp_master || sp_master->slavesMask)
1610   {
1611       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
1612       // instead of wasting CPU time polling for work.
1613       while (   do_sleep
1614              || do_exit
1615              || (!is_searching && Threads.use_sleeping_threads()))
1616       {
1617           if (do_exit)
1618           {
1619               assert(!sp_master);
1620               return;
1621           }
1622
1623           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
1624           mutex.lock();
1625
1626           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
1627           if (sp_master && !sp_master->slavesMask)
1628           {
1629               mutex.unlock();
1630               break;
1631           }
1632
1633           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
1634           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
1635           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
1636           // had the chance to grab the lock.
1637           if (do_sleep || !is_searching)
1638               sleepCondition.wait(mutex);
1639
1640           mutex.unlock();
1641       }
1642
1643       // If this thread has been assigned work, launch a search
1644       if (is_searching)
1645       {
1646           assert(!do_sleep && !do_exit);
1647
1648           Threads.mutex.lock();
1649
1650           assert(is_searching);
1651           SplitPoint* sp = curSplitPoint;
1652
1653           Threads.mutex.unlock();
1654
1655           Stack ss[MAX_PLY_PLUS_2];
1656           Position pos(*sp->pos, this);
1657
1658           memcpy(ss, sp->ss - 1, 4 * sizeof(Stack));
1659           (ss+1)->sp = sp;
1660
1661           sp->mutex.lock();
1662
1663           assert(sp->activePositions[idx] == NULL);
1664
1665           sp->activePositions[idx] = &pos;
1666
1667           if (sp->nodeType == Root)
1668               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, sp->alpha, sp->beta, sp->depth);
1669           else if (sp->nodeType == PV)
1670               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, sp->alpha, sp->beta, sp->depth);
1671           else if (sp->nodeType == NonPV)
1672               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, sp->alpha, sp->beta, sp->depth);
1673           else
1674               assert(false);
1675
1676           assert(is_searching);
1677
1678           is_searching = false;
1679           sp->activePositions[idx] = NULL;
1680           sp->slavesMask &= ~(1ULL << idx);
1681           sp->nodes += pos.nodes_searched();
1682
1683           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
1684           // case we are the last slave of the split point.
1685           if (    Threads.use_sleeping_threads()
1686               &&  this != sp->master
1687               && !sp->slavesMask)
1688           {
1689               assert(!sp->master->is_searching);
1690               sp->master->wake_up();
1691           }
1692
1693           // After releasing the lock we cannot access anymore any SplitPoint
1694           // related data in a safe way becuase it could have been released under
1695           // our feet by the sp master. Also accessing other Thread objects is
1696           // unsafe because if we are exiting there is a chance are already freed.
1697           sp->mutex.unlock();
1698       }
1699   }
1700 }
1701
1702
1703 /// check_time() is called by the timer thread when the timer triggers. It is
1704 /// used to print debug info and, more important, to detect when we are out of
1705 /// available time and so stop the search.
1706
1707 void check_time() {
1708
1709   static Time::point lastInfoTime = Time::now();
1710   int64_t nodes = 0; // Workaround silly 'uninitialized' gcc warning
1711
1712   if (Time::now() - lastInfoTime >= 1000)
1713   {
1714       lastInfoTime = Time::now();
1715       dbg_print();
1716   }
1717
1718   if (Limits.ponder)
1719       return;
1720
1721   if (Limits.nodes)
1722   {
1723       Threads.mutex.lock();
1724
1725       nodes = RootPosition.nodes_searched();
1726
1727       // Loop across all split points and sum accumulated SplitPoint nodes plus
1728       // all the currently active slaves positions.
1729       for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
1730           for (int j = 0; j < Threads[i].splitPointsCnt; j++)
1731           {
1732               SplitPoint& sp = Threads[i].splitPoints[j];
1733
1734               sp.mutex.lock();
1735
1736               nodes += sp.nodes;
1737               Bitboard sm = sp.slavesMask;
1738               while (sm)
1739               {
1740                   Position* pos = sp.activePositions[pop_lsb(&sm)];
1741                   nodes += pos ? pos->nodes_searched() : 0;
1742               }
1743
1744               sp.mutex.unlock();
1745           }
1746
1747       Threads.mutex.unlock();
1748   }
1749
1750   Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime;
1751   bool stillAtFirstMove =    Signals.firstRootMove
1752                          && !Signals.failedLowAtRoot
1753                          &&  elapsed > TimeMgr.available_time();
1754
1755   bool noMoreTime =   elapsed > TimeMgr.maximum_time() - 2 * TimerResolution
1756                    || stillAtFirstMove;
1757
1758   if (   (Limits.use_time_management() && noMoreTime)
1759       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1760       || (Limits.nodes && nodes >= Limits.nodes))
1761       Signals.stop = true;
1762 }