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