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