]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
94613260cc99b4d7e5ce45b5608c38bc662d26a1
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>
23 #include <fstream>
24 #include <iomanip>
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27 #include <vector>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 namespace {
47
48   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
49   const bool FakeSplit = false;
50
51   // Different node types, used as template parameter
52   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store two scores, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves, while non_pv_score is computed
58   // according to the order in which moves are returned by MovePicker.
59   struct RootMove {
60
61     RootMove();
62     RootMove(const RootMove& rm) { *this = rm; }
63     RootMove& operator=(const RootMove& rm);
64
65     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
66     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
67     // than a move m2 if it has an higher pv_score, or if it has
68     // equal pv_score but m1 has the higher non_pv_score. In this way
69     // we are guaranteed that PV moves are always sorted as first.
70     bool operator<(const RootMove& m) const {
71       return pv_score != m.pv_score ? pv_score < m.pv_score
72                                     : non_pv_score < m.non_pv_score;
73     }
74
75     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
76     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
77
78     int64_t nodes;
79     Value pv_score;
80     Value non_pv_score;
81     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
82   };
83
84   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
85   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
86     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
87     int bestMoveChanges;
88   };
89
90
91   /// Constants
92
93   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
94   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
95   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
96
97   // Step 6. Razoring
98
99   // Maximum depth for razoring
100   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
101
102   // Dynamic razoring margin based on depth
103   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
104
105   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
106   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
107
108   // Step 9. Internal iterative deepening
109
110   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
111   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
112
113   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
114   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
115   const Value IIDMargin = Value(0x100);
116
117   // Step 11. Decide the new search depth
118
119   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
120   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
121   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
122   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
123   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
124
125   // Minimum depth for use of singular extension
126   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
127
128   // Step 12. Futility pruning
129
130   // Futility margin for quiescence search
131   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
132
133   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
134   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
135   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
136
137   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
138
139     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
140                            : 2 * VALUE_INFINITE;
141   }
142
143   inline int futility_move_count(Depth d) {
144
145     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
146   }
147
148   // Step 14. Reduced search
149
150   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
151   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
152
153   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
154
155     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
156   }
157
158   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
159   // better than the second best move.
160   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
161
162
163   /// Namespace variables
164
165   // Root move list
166   RootMoveList Rml;
167
168   // MultiPV mode
169   int MultiPV, UCIMultiPV;
170
171   // Time management variables
172   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
173   TimeManager TimeMgr;
174   SearchLimits Limits;
175
176   // Log file
177   std::ofstream LogFile;
178
179   // Skill level adjustment
180   int SkillLevel;
181   bool SkillLevelEnabled;
182
183   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
184   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
185   bool SendSearchedNodes;
186   int NodesSincePoll;
187   int NodesBetweenPolls = 30000;
188
189   // History table
190   History H;
191
192
193   /// Local functions
194
195   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
196
197   template <NodeType NT>
198   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
199
200   template <NodeType NT>
201   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
202
203   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
204   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
205   Value value_to_tt(Value v, int ply);
206   Value value_from_tt(Value v, int ply);
207   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
208   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
209   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
210   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
211   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
212   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
213
214   int current_search_time(int set = 0);
215   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta);
216   string speed_to_uci(int64_t nodes);
217   string pv_to_uci(Move pv[], int pvNum, bool chess960);
218   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
219   string depth_to_uci(Depth depth);
220   void poll(const Position& pos);
221   void wait_for_stop_or_ponderhit();
222
223   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
224   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
225   // we simply create and use a standard MovePicker object.
226   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
227
228     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
229                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
230
231     RootMove& current() { assert(false); return Rml[0]; } // Dummy, needed to compile
232   };
233
234   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
235   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePickerExt<NonPV> {
236
237     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
238                   : MovePickerExt<NonPV>(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
239
240     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
241     MovePicker* mp;
242   };
243
244   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
245
246     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
247                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
248   };
249
250   // In case of a Root node we use RootMoveList as moves source
251   template<> struct MovePickerExt<Root> : public MovePicker {
252
253     MovePickerExt(const Position&, Move, Depth, const History&, SearchStack*, Value);
254     RootMove& current() { return Rml[cur]; }
255     Move get_next_move() { return ++cur < (int)Rml.size() ? Rml[cur].pv[0] : MOVE_NONE; }
256
257     int cur;
258   };
259
260   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
261   // notation compatible with UCI protocol.
262   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
263
264     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
265     return os << move_to_uci(m, chess960);
266   }
267
268   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
269   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
270   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
271   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
272   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
273   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
274   enum set960 {};
275
276   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
277
278     os.iword(0) = int(f);
279     return os;
280   }
281
282   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
283   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
284   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
285   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
286   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
287   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
288   template <bool PvNode>
289   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
290                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
291     assert(m != MOVE_NONE);
292
293     Depth result = DEPTH_ZERO;
294     *dangerous = moveIsCheck;
295
296     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
297         result += CheckExtension[PvNode];
298
299     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
300     {
301         Color c = pos.side_to_move();
302         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
303         {
304             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
305             *dangerous = true;
306         }
307         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
308         {
309             result += PassedPawnExtension[PvNode];
310             *dangerous = true;
311         }
312     }
313
314     if (   captureOrPromotion
315         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
316         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
317             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
318         && !move_is_special(m))
319     {
320         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
321         *dangerous = true;
322     }
323
324     return Min(result, ONE_PLY);
325   }
326
327 } // namespace
328
329
330 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
331
332 void init_search() {
333
334   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
335   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
336   int mc; // moveCount
337
338   // Init reductions array
339   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
340   {
341       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
342       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
343       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
344       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
345   }
346
347   // Init futility margins array
348   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
349       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
350
351   // Init futility move count array
352   for (d = 0; d < 32; d++)
353       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
354 }
355
356
357 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
358 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
359
360 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
361
362   StateInfo st;
363   int64_t sum = 0;
364
365   // Generate all legal moves
366   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
367
368   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
369   // the moves, just to count them.
370   if (depth <= ONE_PLY)
371       return ml.size();
372
373   // Loop through all legal moves
374   CheckInfo ci(pos);
375   for ( ; !ml.end(); ++ml)
376   {
377       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
378       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
379       pos.undo_move(ml.move());
380   }
381   return sum;
382 }
383
384
385 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
386 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
387 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
388 /// received during the search.
389
390 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
391
392   static Book book;
393
394   // Initialize global search-related variables
395   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
396   NodesSincePoll = 0;
397   current_search_time(get_system_time());
398   Limits = limits;
399   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
400
401   // Set output steram in normal or chess960 mode
402   cout << set960(pos.is_chess960());
403
404   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
405   if (Limits.maxNodes)
406       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
407   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
408       NodesBetweenPolls = 1000;
409   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
410       NodesBetweenPolls = 5000;
411   else
412       NodesBetweenPolls = 30000;
413
414   // Look for a book move
415   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
416   {
417       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
418           book.open(Options["Book File"].value<string>());
419
420       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
421       if (bookMove != MOVE_NONE)
422       {
423           if (Limits.ponder)
424               wait_for_stop_or_ponderhit();
425
426           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
427           return !QuitRequest;
428       }
429   }
430
431   // Read UCI options
432   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
433   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
434
435   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
436   Threads.read_uci_options();
437
438   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
439   Threads.init_hash_tables();
440   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
441
442   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
443   {
444       Options["Clear Hash"].set_value("false");
445       TT.clear();
446   }
447
448   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
449   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
450   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
451   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
452
453   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
454   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
455   {
456       Threads[i].wake_up();
457       Threads[i].maxPly = 0;
458   }
459
460   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
461   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
462   {
463       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
464       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
465
466       if (LogFile.is_open())
467           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
468                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
469                   << " ponder: "      << Limits.ponder
470                   << " time: "        << Limits.time
471                   << " increment: "   << Limits.increment
472                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
473                   << endl;
474   }
475
476   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
477   Move ponderMove = MOVE_NONE;
478   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
479
480   // Write final search statistics and close log file
481   if (LogFile.is_open())
482   {
483       int t = current_search_time();
484
485       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
486               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
487               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
488
489       StateInfo st;
490       pos.do_move(bestMove, st);
491       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
492       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
493       LogFile.close();
494   }
495
496   // This makes all the threads to go to sleep
497   Threads.set_size(1);
498
499   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
500   // best move before we are told to do so.
501   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
502       wait_for_stop_or_ponderhit();
503
504   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
505   cout << "bestmove " << bestMove;
506
507   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
508   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
509   if (ponderMove != MOVE_NONE)
510       cout << " ponder " << ponderMove;
511
512   cout << endl;
513
514   return !QuitRequest;
515 }
516
517
518 namespace {
519
520   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
521   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
522   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
523
524   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
525
526     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
527     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
528     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
529     int depth, aspirationDelta;
530     Value value, alpha, beta;
531     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
532
533     // Initialize stuff before a new search
534     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
535     TT.new_search();
536     H.clear();
537     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
538     depth = aspirationDelta = 0;
539     alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
540     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
541
542     // Moves to search are verified and copied
543     Rml.init(pos, searchMoves);
544
545     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
546     if (!Rml.size())
547     {
548         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
549              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
550
551         return MOVE_NONE;
552     }
553
554     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
555     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
556     {
557         Rml.bestMoveChanges = 0;
558
559         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
560         if (MultiPV == 1 && depth >= 5 && abs(bestValues[depth - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
561         {
562             int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
563             int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
564
565             aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
566             aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
567
568             alpha = Max(bestValues[depth - 1] - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
569             beta  = Min(bestValues[depth - 1] + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
570         }
571
572         // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
573         // research with bigger window until not failing high/low anymore.
574         do {
575             // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
576             value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
577
578             // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
579             // have been overwritten during the search.
580             for (int i = 0; i < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); i++)
581                 Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
582
583             // Value cannot be trusted. Break out immediately!
584             if (StopRequest)
585                 break;
586
587             // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
588             // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
589             if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
590                 for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
591                     cout << "info"
592                          << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
593                          << score_to_uci(Rml[i].pv_score, alpha, beta)
594                          << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
595                          << pv_to_uci(Rml[i].pv, i + 1, pos.is_chess960()) << endl;
596
597             // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
598             // otherwise exit the fail high/low loop.
599             if (value >= beta)
600             {
601                 beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
602                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
603             }
604             else if (value <= alpha)
605             {
606                 AspirationFailLow = true;
607                 StopOnPonderhit = false;
608
609                 alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
610                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
611             }
612             else
613                 break;
614
615         } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
616
617         // Collect info about search result
618         bestMove = Rml[0].pv[0];
619         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
620         bestValues[depth] = value;
621         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
622
623         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
624         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
625             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
626
627         if (LogFile.is_open())
628             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), Rml[0].pv) << endl;
629
630         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
631         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].pv_score > Rml[1].pv_score + EasyMoveMargin))
632             easyMove = bestMove;
633         else if (bestMove != easyMove)
634             easyMove = MOVE_NONE;
635
636         // Check for some early stop condition
637         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
638         {
639             // Stop search early if one move seems to be much better than the
640             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
641             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
642             if (   depth >= 7
643                 && easyMove == bestMove
644                 && (   Rml.size() == 1
645                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
646                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
647                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
648                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
649                 StopRequest = true;
650
651             // Take in account some extra time if the best move has changed
652             if (depth > 4 && depth < 50)
653                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
654
655             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
656             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
657             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
658                 StopRequest = true;
659
660             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
661             if (StopRequest && Limits.ponder)
662             {
663                 StopRequest = false;
664                 StopOnPonderhit = true;
665             }
666         }
667     }
668
669     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
670     if (SkillLevelEnabled)
671     {
672         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
673             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
674
675         bestMove = skillBest;
676         *ponderMove = skillPonder;
677     }
678
679     return bestMove;
680   }
681
682
683   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
684   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
685   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
686   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
687   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
688   // here: This is taken care of after we return from the split point.
689
690   template <NodeType NT>
691   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
692
693     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV);
694     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
695     const bool RootNode = (NT == Root);
696
697     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
698     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
699     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
700     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
701
702     Move movesSearched[MAX_MOVES];
703     int64_t nodes;
704     StateInfo st;
705     const TTEntry *tte;
706     Key posKey;
707     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
708     Depth ext, newDepth;
709     ValueType vt;
710     Value bestValue, value, oldAlpha;
711     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
712     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
713     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
714     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
715     SplitPoint* sp = NULL;
716
717     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
718     oldAlpha = alpha;
719     inCheck = pos.in_check();
720     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
721
722     // Used to send selDepth info to GUI
723     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
724         thread.maxPly = ss->ply;
725
726     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
727     if (!SpNode)
728     {
729         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
730         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
731         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
732     }
733     else
734     {
735         sp = ss->sp;
736         tte = NULL;
737         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
738         threatMove = sp->threatMove;
739         goto split_point_start;
740     }
741
742     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
743     {
744         NodesSincePoll = 0;
745         poll(pos);
746     }
747
748     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
749     if ((   StopRequest
750          || pos.is_draw<false>()
751          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
752         return VALUE_DRAW;
753
754     // Step 3. Mate distance pruning
755     if (!RootNode)
756     {
757         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
758         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
759         if (alpha >= beta)
760             return alpha;
761     }
762
763     // Step 4. Transposition table lookup
764     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
765     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
766     excludedMove = ss->excludedMove;
767     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
768     tte = TT.probe(posKey);
769     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
770
771     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
772     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
773     // smooth experience in analysis mode.
774     if (tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
775                        : ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ss->ply)))
776     {
777         TT.refresh(tte);
778         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
779         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
780     }
781
782     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
783     if (inCheck)
784         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
785     else if (tte)
786     {
787         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
788
789         ss->eval = tte->static_value();
790         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
791         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
792     }
793     else
794     {
795         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
796         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
797     }
798
799     // Save gain for the parent non-capture move
800     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
801
802     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
803     if (   !PvNode
804         &&  depth < RazorDepth
805         && !inCheck
806         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
807         &&  ttMove == MOVE_NONE
808         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
809         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
810     {
811         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
812         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
813         if (v < rbeta)
814             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
815             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
816             return v;
817     }
818
819     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
820     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
821     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
822     if (   !PvNode
823         && !ss->skipNullMove
824         &&  depth < RazorDepth
825         && !inCheck
826         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
827         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
828         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
829         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
830
831     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
832     if (   !PvNode
833         && !ss->skipNullMove
834         &&  depth > ONE_PLY
835         && !inCheck
836         &&  refinedValue >= beta
837         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
838         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
839     {
840         ss->currentMove = MOVE_NULL;
841
842         // Null move dynamic reduction based on depth
843         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
844
845         // Null move dynamic reduction based on value
846         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
847             R++;
848
849         pos.do_null_move(st);
850         (ss+1)->skipNullMove = true;
851         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
852                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
853         (ss+1)->skipNullMove = false;
854         pos.undo_null_move();
855
856         if (nullValue >= beta)
857         {
858             // Do not return unproven mate scores
859             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
860                 nullValue = beta;
861
862             if (depth < 6 * ONE_PLY)
863                 return nullValue;
864
865             // Do verification search at high depths
866             ss->skipNullMove = true;
867             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
868             ss->skipNullMove = false;
869
870             if (v >= beta)
871                 return nullValue;
872         }
873         else
874         {
875             // The null move failed low, which means that we may be faced with
876             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
877             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
878             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
879             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
880             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
881             threatMove = (ss+1)->bestMove;
882
883             if (   depth < ThreatDepth
884                 && (ss-1)->reduction
885                 && threatMove != MOVE_NONE
886                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
887                 return beta - 1;
888         }
889     }
890
891     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
892     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
893     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
894     // prune the previous move.
895     if (   !PvNode
896         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
897         && !inCheck
898         && !ss->skipNullMove
899         &&  excludedMove == MOVE_NONE
900         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
901     {
902         Value rbeta = beta + 200;
903         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
904
905         assert(rdepth >= ONE_PLY);
906
907         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
908         CheckInfo ci(pos);
909
910         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
911             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
912             {
913                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
914                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
915                 pos.undo_move(move);
916                 if (value >= rbeta)
917                     return value;
918             }
919     }
920
921     // Step 10. Internal iterative deepening
922     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
923         && ttMove == MOVE_NONE
924         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
925     {
926         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
927
928         ss->skipNullMove = true;
929         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
930         ss->skipNullMove = false;
931
932         tte = TT.probe(posKey);
933         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
934     }
935
936 split_point_start: // At split points actual search starts from here
937
938     // Initialize a MovePicker object for the current position
939     MovePickerExt<NT> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
940     CheckInfo ci(pos);
941     ss->bestMove = MOVE_NONE;
942     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
943     singularExtensionNode =   !RootNode
944                            && !SpNode
945                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
946                            && ttMove != MOVE_NONE
947                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
948                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
949                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
950     if (SpNode)
951     {
952         lock_grab(&(sp->lock));
953         bestValue = sp->bestValue;
954     }
955
956     // Step 11. Loop through moves
957     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
958     while (   bestValue < beta
959            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
960            && !thread.cutoff_occurred())
961     {
962       assert(move_is_ok(move));
963
964       if (move == excludedMove)
965           continue;
966
967       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
968       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
969           continue;
970
971       if (SpNode)
972       {
973           moveCount = ++sp->moveCount;
974           lock_release(&(sp->lock));
975       }
976       else
977           moveCount++;
978
979       if (RootNode)
980       {
981           // This is used by time management
982           FirstRootMove = (moveCount == 1);
983
984           // Save the current node count before the move is searched
985           nodes = pos.nodes_searched();
986
987           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
988           // correct accumulated node counts searched by each thread.
989           if (SendSearchedNodes)
990           {
991               SendSearchedNodes = false;
992               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
993           }
994
995           // For long searches send current move info to GUI
996           if (current_search_time() > 2000)
997               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
998                    << " currmove " << move << " currmovenumber " << moveCount << endl;
999       }
1000
1001       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1002       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (!RootNode ? 1 : depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : MultiPV));
1003       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1004       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1005
1006       // Step 12. Decide the new search depth
1007       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1008
1009       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1010       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1011       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1012       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1013       // a margin then we extend ttMove.
1014       if (   singularExtensionNode
1015           && move == ttMove
1016           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1017           && ext < ONE_PLY)
1018       {
1019           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1020
1021           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1022           {
1023               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1024               ss->excludedMove = move;
1025               ss->skipNullMove = true;
1026               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1027               ss->skipNullMove = false;
1028               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1029               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1030               if (v < rBeta)
1031                   ext = ONE_PLY;
1032           }
1033       }
1034
1035       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1036       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1037
1038       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1039       if (   !PvNode
1040           && !captureOrPromotion
1041           && !inCheck
1042           && !dangerous
1043           &&  move != ttMove
1044           && !move_is_castle(move))
1045       {
1046           // Move count based pruning
1047           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1048               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1049               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1050           {
1051               if (SpNode)
1052                   lock_grab(&(sp->lock));
1053
1054               continue;
1055           }
1056
1057           // Value based pruning
1058           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1059           // but fixing this made program slightly weaker.
1060           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1061           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1062                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1063
1064           if (futilityValueScaled < beta)
1065           {
1066               if (SpNode)
1067               {
1068                   lock_grab(&(sp->lock));
1069                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1070                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1071               }
1072               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1073                   bestValue = futilityValueScaled;
1074
1075               continue;
1076           }
1077
1078           // Prune moves with negative SEE at low depths
1079           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1080               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1081               && pos.see_sign(move) < 0)
1082           {
1083               if (SpNode)
1084                   lock_grab(&(sp->lock));
1085
1086               continue;
1087           }
1088       }
1089
1090       // Check for legality only before to do the move
1091       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1092       {
1093           moveCount--;
1094           continue;
1095       }
1096
1097       ss->currentMove = move;
1098       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1099           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1100
1101       // Step 14. Make the move
1102       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1103
1104       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1105       // The first move in list is the expected PV
1106       if (isPvMove)
1107           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1108                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1109       else
1110       {
1111           // Step 15. Reduced depth search
1112           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1113           bool doFullDepthSearch = true;
1114
1115           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1116               && !captureOrPromotion
1117               && !dangerous
1118               && !move_is_castle(move)
1119               &&  ss->killers[0] != move
1120               &&  ss->killers[1] != move
1121               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1122           {
1123               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1124               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1125
1126               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1127                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1128
1129               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1130               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1131           }
1132
1133           // Step 16. Full depth search
1134           if (doFullDepthSearch)
1135           {
1136               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1137               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1138                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1139
1140               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1141               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1142               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1143               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1144                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1145                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1146           }
1147       }
1148
1149       // Step 17. Undo move
1150       pos.undo_move(move);
1151
1152       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1153
1154       // Step 18. Check for new best move
1155       if (SpNode)
1156       {
1157           lock_grab(&(sp->lock));
1158           bestValue = sp->bestValue;
1159           alpha = sp->alpha;
1160       }
1161
1162       if (value > bestValue)
1163       {
1164           bestValue = value;
1165           ss->bestMove = move;
1166
1167           if (  !RootNode
1168               && PvNode
1169               && value > alpha
1170               && value < beta) // We want always alpha < beta
1171               alpha = value;
1172
1173           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1174           {
1175               sp->bestValue = value;
1176               sp->ss->bestMove = move;
1177               sp->alpha = alpha;
1178               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1179           }
1180       }
1181
1182       if (RootNode)
1183       {
1184           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1185           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1186           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1187           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1188           // move and/or PV.
1189           if (StopRequest)
1190               break;
1191
1192           // Remember searched nodes counts for this move
1193           mp.current().nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1194
1195           // PV move or new best move ?
1196           if (isPvMove || value > alpha)
1197           {
1198               // Update PV
1199               mp.current().pv_score = value;
1200               mp.current().extract_pv_from_tt(pos);
1201
1202               // We record how often the best move has been changed in each
1203               // iteration. This information is used for time management: When
1204               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1205               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1206                   Rml.bestMoveChanges++;
1207
1208               // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
1209               // because all the values but the first are usually set to
1210               // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
1211               // the moves but the new PV that goes to head.
1212               sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + moveCount);
1213
1214               // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window, so set
1215               // alpha equal to minimum score among the PV lines searched so far.
1216               if (MultiPV > 1)
1217                   alpha = Rml[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score;
1218               else if (value > alpha)
1219                   alpha = value;
1220           }
1221           else
1222               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1223               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1224               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1225               mp.current().pv_score = -VALUE_INFINITE;
1226
1227       } // RootNode
1228
1229       // Step 19. Check for split
1230       if (   !RootNode
1231           && !SpNode
1232           && depth >= Threads.min_split_depth()
1233           && bestValue < beta
1234           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1235           && !StopRequest
1236           && !thread.cutoff_occurred())
1237           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1238                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1239     }
1240
1241     // Step 20. Check for mate and stalemate
1242     // All legal moves have been searched and if there are
1243     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1244     // If one move was excluded return fail low score.
1245     if (!SpNode && !moveCount)
1246         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1247
1248     // Step 21. Update tables
1249     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1250     // history counters, and killer moves.
1251     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1252     {
1253         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1254         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1255              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1256
1257         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1258
1259         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1260         if (    bestValue >= beta
1261             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1262         {
1263             if (move != ss->killers[0])
1264             {
1265                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1266                 ss->killers[0] = move;
1267             }
1268             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1269         }
1270     }
1271
1272     if (SpNode)
1273     {
1274         // Here we have the lock still grabbed
1275         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1276         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1277         lock_release(&(sp->lock));
1278     }
1279
1280     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1281
1282     return bestValue;
1283   }
1284
1285   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1286   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1287   // less than ONE_PLY).
1288
1289   template <NodeType NT>
1290   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1291
1292     const bool PvNode = (NT == PV);
1293
1294     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1295     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1296     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1297     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1298     assert(depth <= 0);
1299     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1300
1301     StateInfo st;
1302     Move ttMove, move;
1303     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1304     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1305     const TTEntry* tte;
1306     Depth ttDepth;
1307     Value oldAlpha = alpha;
1308
1309     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1310     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1311
1312     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1313     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1314         return VALUE_DRAW;
1315
1316     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1317     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1318     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1319     inCheck = pos.in_check();
1320     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1321
1322     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1323     // pruning, but only for move ordering.
1324     tte = TT.probe(pos.get_key());
1325     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1326
1327     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1328     {
1329         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1330         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1331     }
1332
1333     // Evaluate the position statically
1334     if (inCheck)
1335     {
1336         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1337         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1338         enoughMaterial = false;
1339     }
1340     else
1341     {
1342         if (tte)
1343         {
1344             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1345
1346             evalMargin = tte->static_value_margin();
1347             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1348         }
1349         else
1350             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1351
1352         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1353         if (bestValue >= beta)
1354         {
1355             if (!tte)
1356                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1357
1358             return bestValue;
1359         }
1360
1361         if (PvNode && bestValue > alpha)
1362             alpha = bestValue;
1363
1364         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1365         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1366         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1367     }
1368
1369     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1370     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1371     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1372     // be generated.
1373     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1374     CheckInfo ci(pos);
1375
1376     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1377     while (   alpha < beta
1378            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1379     {
1380       assert(move_is_ok(move));
1381
1382       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1383
1384       // Futility pruning
1385       if (   !PvNode
1386           && !inCheck
1387           && !givesCheck
1388           &&  move != ttMove
1389           &&  enoughMaterial
1390           && !move_is_promotion(move)
1391           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1392       {
1393           futilityValue =  futilityBase
1394                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1395                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1396
1397           if (futilityValue < alpha)
1398           {
1399               if (futilityValue > bestValue)
1400                   bestValue = futilityValue;
1401               continue;
1402           }
1403
1404           // Prune moves with negative or equal SEE
1405           if (   futilityBase < beta
1406               && depth < DEPTH_ZERO
1407               && pos.see(move) <= 0)
1408               continue;
1409       }
1410
1411       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1412       evasionPrunable =   !PvNode
1413                        && inCheck
1414                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1415                        && !pos.move_is_capture(move)
1416                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1417
1418       // Don't search moves with negative SEE values
1419       if (   !PvNode
1420           && (!inCheck || evasionPrunable)
1421           &&  move != ttMove
1422           && !move_is_promotion(move)
1423           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1424           continue;
1425
1426       // Don't search useless checks
1427       if (   !PvNode
1428           && !inCheck
1429           &&  givesCheck
1430           &&  move != ttMove
1431           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1432           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1433           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1434       {
1435           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1436               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1437
1438           continue;
1439       }
1440
1441       // Check for legality only before to do the move
1442       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1443           continue;
1444
1445       // Update current move
1446       ss->currentMove = move;
1447
1448       // Make and search the move
1449       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1450       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1451       pos.undo_move(move);
1452
1453       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1454
1455       // New best move?
1456       if (value > bestValue)
1457       {
1458           bestValue = value;
1459           if (value > alpha)
1460           {
1461               alpha = value;
1462               ss->bestMove = move;
1463           }
1464        }
1465     }
1466
1467     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1468     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1469     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1470         return value_mated_in(ss->ply);
1471
1472     // Update transposition table
1473     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1474     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1475
1476     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1477
1478     return bestValue;
1479   }
1480
1481
1482   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1483   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1484   // will be pruned.
1485
1486   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1487   {
1488     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1489     Square from, to, ksq, victimSq;
1490     Piece pc;
1491     Color them;
1492     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1493
1494     from = move_from(move);
1495     to = move_to(move);
1496     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1497     ksq = pos.king_square(them);
1498     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1499     pc = pos.piece_on(from);
1500
1501     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1502     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1503     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1504
1505     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1506     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1507
1508     if (!(b && (b & (b - 1))))
1509         return true;
1510
1511     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1512     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1513         && bit_is_set(kingAtt, to))
1514         return true;
1515
1516     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1517     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1518
1519     while (b)
1520     {
1521         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1522         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1523
1524         // Note that here we generate illegal "double move"!
1525         if (   futilityValue >= beta
1526             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1527             return true;
1528
1529         if (futilityValue > bv)
1530             bv = futilityValue;
1531     }
1532
1533     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1534     *bestValue = bv;
1535     return false;
1536   }
1537
1538
1539   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1540   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1541   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1542   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1543   // second move is assumed to be a move from the current position.
1544
1545   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1546
1547     Square f1, t1, f2, t2;
1548     Piece p1, p2;
1549     Square ksq;
1550
1551     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1552     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1553
1554     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1555     f2 = move_from(m2);
1556     t1 = move_to(m1);
1557     if (f2 == t1)
1558         return true;
1559
1560     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1561     t2 = move_to(m2);
1562     f1 = move_from(m1);
1563     if (t2 == f1)
1564         return true;
1565
1566     // Case 3: Moving through the vacated square
1567     p2 = pos.piece_on(f2);
1568     if (   piece_is_slider(p2)
1569         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1570       return true;
1571
1572     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1573     p1 = pos.piece_on(t1);
1574     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1575         return true;
1576
1577     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1578     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1579     if (    piece_is_slider(p1)
1580         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1581     {
1582         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1583         clear_bit(&occ, f2);
1584         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1585             return true;
1586     }
1587     return false;
1588   }
1589
1590
1591   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1592   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1593   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1594
1595   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1596
1597     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1598       return v + ply;
1599
1600     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1601       return v - ply;
1602
1603     return v;
1604   }
1605
1606
1607   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1608   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1609
1610   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1611
1612     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1613       return v - ply;
1614
1615     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1616       return v + ply;
1617
1618     return v;
1619   }
1620
1621
1622   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1623   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1624
1625   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1626
1627     assert(move_is_ok(m));
1628     assert(threat && move_is_ok(threat));
1629     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1630     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1631
1632     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1633
1634     mfrom = move_from(m);
1635     mto = move_to(m);
1636     tfrom = move_from(threat);
1637     tto = move_to(threat);
1638
1639     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1640     if (mfrom == tto)
1641         return true;
1642
1643     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1644     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1645     if (   pos.move_is_capture(threat)
1646         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1647             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1648         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1649         return true;
1650
1651     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1652     // prune safe moves which block its ray.
1653     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1654         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1655         && pos.see_sign(m) >= 0)
1656         return true;
1657
1658     return false;
1659   }
1660
1661
1662   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1663   // can be used at a given point in search.
1664
1665   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1666
1667     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1668
1669     return   (   tte->depth() >= depth
1670               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1671               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1672
1673           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1674               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1675   }
1676
1677
1678   // refine_eval() returns the transposition table score if
1679   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1680
1681   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1682
1683       assert(tte);
1684
1685       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1686
1687       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1688           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1689           return v;
1690
1691       return defaultEval;
1692   }
1693
1694
1695   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1696   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1697
1698   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1699                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1700     Move m;
1701     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1702
1703     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1704
1705     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1706     {
1707         m = movesSearched[i];
1708
1709         assert(m != move);
1710
1711         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1712     }
1713   }
1714
1715
1716   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1717   // the static position evaluation before and after the move.
1718
1719   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1720
1721     if (   m != MOVE_NULL
1722         && before != VALUE_NONE
1723         && after != VALUE_NONE
1724         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1725         && !move_is_special(m))
1726         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1727   }
1728
1729
1730   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1731   // since the beginning of the current search.
1732
1733   int current_search_time(int set) {
1734
1735     static int searchStartTime;
1736
1737     if (set)
1738         searchStartTime = set;
1739
1740     return get_system_time() - searchStartTime;
1741   }
1742
1743
1744   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1745   // protocol specifications:
1746   //
1747   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1748   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1749   //            use negative values for y.
1750
1751   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1752
1753     std::stringstream s;
1754
1755     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1756         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1757     else
1758         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1759
1760     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1761
1762     return s.str();
1763   }
1764
1765
1766   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1767   // to be sent to UCI gui.
1768
1769   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1770
1771     std::stringstream s;
1772     int t = current_search_time();
1773
1774     s << " nodes " << nodes
1775       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1776       << " time "  << t;
1777
1778     return s.str();
1779   }
1780
1781   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1782   // formatted according to UCI specification.
1783
1784   string pv_to_uci(Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1785
1786     std::stringstream s;
1787
1788     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1789
1790     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1791         s << *pv << " ";
1792
1793     return s.str();
1794   }
1795
1796   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1797   // seldepth formatted according to UCI specification.
1798
1799   string depth_to_uci(Depth depth) {
1800
1801     std::stringstream s;
1802
1803     // Retrieve max searched depth among threads
1804     int selDepth = 0;
1805     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1806         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1807             selDepth = Threads[i].maxPly;
1808
1809      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1810
1811     return s.str();
1812   }
1813
1814   string time_to_string(int millisecs) {
1815
1816     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1817     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1818
1819     int hours = millisecs / MSecHour;
1820     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1821     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1822
1823     std::stringstream s;
1824
1825     if (hours)
1826         s << hours << ':';
1827
1828     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1829     return s.str();
1830   }
1831
1832   string score_to_string(Value v) {
1833
1834     std::stringstream s;
1835
1836     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1837         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1838     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1839         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1840     else
1841         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1842
1843     return s.str();
1844   }
1845
1846   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1847   // It is used to write search information to the log file (which is created
1848   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1849
1850   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1851
1852     const int64_t K = 1000;
1853     const int64_t M = 1000000;
1854     const int startColumn = 28;
1855     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1856
1857     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1858     Move* m = pv;
1859     string san;
1860     std::stringstream s;
1861     size_t length = 0;
1862
1863     // First print depth, score, time and searched nodes...
1864     s << set960(pos.is_chess960())
1865       << std::setw(2) << depth
1866       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1867       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1868
1869     if (pos.nodes_searched() < M)
1870         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1871     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1872         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1873     else
1874         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1875
1876     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1877     while (*m != MOVE_NONE)
1878     {
1879         san = move_to_san(pos, *m);
1880         length += san.length() + 1;
1881
1882         if (length > maxLength)
1883         {
1884             length = san.length() + 1;
1885             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1886         }
1887         s << san << ' ';
1888
1889         pos.do_move(*m++, *st++);
1890     }
1891
1892     // Restore original position before to leave
1893     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1894
1895     return s.str();
1896   }
1897
1898   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1899   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1900   // search.
1901
1902   void poll(const Position& pos) {
1903
1904     static int lastInfoTime;
1905     int t = current_search_time();
1906
1907     //  Poll for input
1908     if (input_available())
1909     {
1910         // We are line oriented, don't read single chars
1911         string command;
1912
1913         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1914         {
1915             // Quit the program as soon as possible
1916             Limits.ponder = false;
1917             QuitRequest = StopRequest = true;
1918             return;
1919         }
1920         else if (command == "stop")
1921         {
1922             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1923             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1924             Limits.ponder = false;
1925             StopRequest = true;
1926         }
1927         else if (command == "ponderhit")
1928         {
1929             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1930             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1931             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1932             Limits.ponder = false;
1933
1934             if (StopOnPonderhit)
1935                 StopRequest = true;
1936         }
1937     }
1938
1939     // Print search information
1940     if (t < 1000)
1941         lastInfoTime = 0;
1942
1943     else if (lastInfoTime > t)
1944         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1945         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1946         lastInfoTime = 0;
1947
1948     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1949     {
1950         lastInfoTime = t;
1951
1952         dbg_print_mean();
1953         dbg_print_hit_rate();
1954
1955         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1956         SendSearchedNodes = true;
1957     }
1958
1959     // Should we stop the search?
1960     if (Limits.ponder)
1961         return;
1962
1963     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1964                            && !AspirationFailLow
1965                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1966
1967     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1968                      || stillAtFirstMove;
1969
1970     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1971         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1972         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1973         StopRequest = true;
1974   }
1975
1976
1977   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1978   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1979   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1980   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1981   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1982   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1983
1984   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1985
1986     string command;
1987
1988     // Wait for a command from stdin
1989     while (   std::getline(std::cin, command)
1990            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1991
1992     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1993         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1994   }
1995
1996
1997   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1998   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1999   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
2000
2001     assert(MultiPV > 1);
2002
2003     static RKISS rk;
2004
2005     // Rml list is already sorted by pv_score in descending order
2006     int s;
2007     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2008     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
2009     int max = Rml[0].pv_score;
2010     int var = Min(max - Rml[size - 1].pv_score, PawnValueMidgame);
2011     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2012
2013     // PRNG sequence should be non deterministic
2014     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2015         rk.rand<unsigned>();
2016
2017     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2018     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2019     // then we choose the move with the resulting highest score.
2020     for (int i = 0; i < size; i++)
2021     {
2022         s = Rml[i].pv_score;
2023
2024         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2025         if (i > 0 && Rml[i-1].pv_score > s + EasyMoveMargin)
2026             break;
2027
2028         // This is our magical formula
2029         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2030
2031         if (s > max_s)
2032         {
2033             max_s = s;
2034             *best = Rml[i].pv[0];
2035             *ponder = Rml[i].pv[1];
2036         }
2037     }
2038   }
2039
2040
2041   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2042
2043   RootMove::RootMove() {
2044
2045     nodes = 0;
2046     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
2047     pv[0] = MOVE_NONE;
2048   }
2049
2050   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
2051
2052     const Move* src = rm.pv;
2053     Move* dst = pv;
2054
2055     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
2056     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
2057
2058     nodes = rm.nodes;
2059     pv_score = rm.pv_score;
2060     non_pv_score = rm.non_pv_score;
2061     return *this;
2062   }
2063
2064   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2065
2066     Move* sm;
2067     bestMoveChanges = 0;
2068     clear();
2069
2070     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2071     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2072     {
2073         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2074         // is in the list before to add it.
2075         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2076
2077         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2078             continue;
2079
2080         RootMove rm;
2081         rm.pv[0] = ml.move();
2082         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
2083         rm.pv_score = -VALUE_INFINITE;
2084         push_back(rm);
2085     }
2086   }
2087
2088   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2089   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2090   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2091   // long PV to print that is important for position analysis.
2092
2093   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2094
2095     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2096     TTEntry* tte;
2097     int ply = 1;
2098
2099     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2100
2101     pos.do_move(pv[0], *st++);
2102
2103     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2104            && tte->move() != MOVE_NONE
2105            && pos.move_is_pl(tte->move())
2106            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2107            && ply < PLY_MAX
2108            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2109     {
2110         pv[ply] = tte->move();
2111         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2112     }
2113     pv[ply] = MOVE_NONE;
2114
2115     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2116   }
2117
2118   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2119   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2120   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2121
2122   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2123
2124     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2125     TTEntry* tte;
2126     Key k;
2127     Value v, m = VALUE_NONE;
2128     int ply = 0;
2129
2130     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2131
2132     do {
2133         k = pos.get_key();
2134         tte = TT.probe(k);
2135
2136         // Don't overwrite existing correct entries
2137         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2138         {
2139             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2140             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2141         }
2142         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2143
2144     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2145
2146     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2147   }
2148
2149   // Specializations for MovePickerExt in case of Root node
2150   MovePickerExt<Root>::MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d,
2151                                      const History& h, SearchStack* ss, Value b)
2152                      : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), cur(-1) {
2153     Move move;
2154     Value score = VALUE_ZERO;
2155
2156     // Score root moves using standard ordering used in main search, the moves
2157     // are scored according to the order in which they are returned by MovePicker.
2158     // This is the second order score that is used to compare the moves when
2159     // the first orders pv_score of both moves are equal.
2160     while ((move = MovePicker::get_next_move()) != MOVE_NONE)
2161         for (RootMoveList::iterator rm = Rml.begin(); rm != Rml.end(); ++rm)
2162             if (rm->pv[0] == move)
2163             {
2164                 rm->non_pv_score = score--;
2165                 break;
2166             }
2167
2168     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.end());
2169   }
2170
2171 } // namespace
2172
2173
2174 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2175 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2176 // object for which the current thread is the master.
2177
2178 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2179
2180   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2181
2182   int i;
2183   bool allFinished;
2184
2185   while (true)
2186   {
2187       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2188       // master should exit as last one.
2189       if (allThreadsShouldExit)
2190       {
2191           assert(!sp);
2192           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2193           return;
2194       }
2195
2196       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2197       // instead of wasting CPU time polling for work.
2198       while (   threadID >= activeThreads
2199              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2200              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2201       {
2202           assert(!sp || useSleepingThreads);
2203           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2204
2205           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2206               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2207
2208           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2209           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2210
2211           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2212           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2213           allFinished = (i == activeThreads);
2214
2215           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2216           {
2217               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2218               break;
2219           }
2220
2221           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2222           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2223               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2224
2225           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2226       }
2227
2228       // If this thread has been assigned work, launch a search
2229       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2230       {
2231           assert(!allThreadsShouldExit);
2232
2233           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2234
2235           // Copy split point position and search stack and call search()
2236           // with SplitPoint template parameter set to true.
2237           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2238           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2239           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2240
2241           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2242           (ss+1)->sp = tsp;
2243
2244           if (tsp->pvNode)
2245               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2246           else
2247               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2248
2249           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2250
2251           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2252
2253           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2254           // case we are the last slave of the split point.
2255           if (   useSleepingThreads
2256               && threadID != tsp->master
2257               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2258               threads[tsp->master].wake_up();
2259       }
2260
2261       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2262       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2263       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2264       allFinished = (i == activeThreads);
2265
2266       if (allFinished)
2267       {
2268           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2269           // be sure sp->lock has been released before to return.
2270           lock_grab(&(sp->lock));
2271           lock_release(&(sp->lock));
2272
2273           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2274           // because here is all finished is not possible master is booked.
2275           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2276
2277           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2278           return;
2279       }
2280   }
2281 }