]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Ad-hoc shelter rule
[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) 2008-2014 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <algorithm>
21 #include <cassert>
22 #include <cfloat>
23 #include <cmath>
24 #include <cstring>
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27
28 #include "book.h"
29 #include "evaluate.h"
30 #include "movegen.h"
31 #include "movepick.h"
32 #include "notation.h"
33 #include "search.h"
34 #include "timeman.h"
35 #include "thread.h"
36 #include "tt.h"
37 #include "ucioption.h"
38
39 namespace Search {
40
41   volatile SignalsType Signals;
42   LimitsType Limits;
43   std::vector<RootMove> RootMoves;
44   Position RootPos;
45   Color RootColor;
46   Time::point SearchTime, IterationTime;
47   StateStackPtr SetupStates;
48 }
49
50 using std::string;
51 using Eval::evaluate;
52 using namespace Search;
53
54 namespace {
55
56   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
57   const bool FakeSplit = false;
58
59   // Different node types, used as template parameter
60   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
61
62   // Dynamic razoring margin based on depth
63   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(512 + 16 * int(d)); }
64
65   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
66   int FutilityMoveCounts[2][32]; // [improving][depth]
67
68   inline Value futility_margin(Depth d) {
69     return Value(100 * int(d));
70   }
71
72   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
73   int8_t Reductions[2][2][64][64]; // [pv][improving][depth][moveNumber]
74
75   template <bool PvNode> inline Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
76
77     return (Depth) Reductions[PvNode][i][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
78   }
79
80   size_t PVSize, PVIdx;
81   TimeManager TimeMgr;
82   double BestMoveChanges;
83   Value DrawValue[COLOR_NB];
84   HistoryStats History;
85   GainsStats Gains;
86   CountermovesStats Countermoves;
87
88   template <NodeType NT>
89   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
90
91   template <NodeType NT, bool InCheck>
92   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
93
94   void id_loop(Position& pos);
95   Value value_to_tt(Value v, int ply);
96   Value value_from_tt(Value v, int ply);
97   void update_stats(Position& pos, Stack* ss, Move move, Depth depth, Move* quiets, int quietsCnt);
98   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta);
99
100   struct Skill {
101     Skill(int l) : level(l), best(MOVE_NONE) {}
102    ~Skill() {
103       if (enabled()) // Swap best PV line with the sub-optimal one
104           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(),
105                     RootMoves.end(), best ? best : pick_move()));
106     }
107
108     bool enabled() const { return level < 20; }
109     bool time_to_pick(int depth) const { return depth == 1 + level; }
110     Move pick_move();
111
112     int level;
113     Move best;
114   };
115
116 } // namespace
117
118
119 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
120
121 void Search::init() {
122
123   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
124   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
125   int mc; // moveCount
126
127   // Init reductions array
128   for (hd = 1; hd < 64; ++hd) for (mc = 1; mc < 64; ++mc)
129   {
130       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
131       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
132       Reductions[1][1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
133       Reductions[0][1][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
134
135       Reductions[1][0][hd][mc] = Reductions[1][1][hd][mc];
136       Reductions[0][0][hd][mc] = Reductions[0][1][hd][mc];
137
138       if (Reductions[0][0][hd][mc] > 2 * ONE_PLY)
139           Reductions[0][0][hd][mc] += ONE_PLY;
140
141       else if (Reductions[0][0][hd][mc] > 1 * ONE_PLY)
142           Reductions[0][0][hd][mc] += ONE_PLY / 2;
143   }
144
145   // Init futility move count array
146   for (d = 0; d < 32; ++d)
147   {
148       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.222 * pow(d +  0.0, 1.8));
149       FutilityMoveCounts[1][d] = int(3.0 +   0.3 * pow(d + 0.98, 1.8));
150   }
151 }
152
153
154 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
155 /// up to the given depth are generated and counted and the sum returned.
156
157 static size_t perft(Position& pos, Depth depth) {
158
159   StateInfo st;
160   size_t cnt = 0;
161   CheckInfo ci(pos);
162   const bool leaf = depth == 2 * ONE_PLY;
163
164   for (MoveList<LEGAL> it(pos); *it; ++it)
165   {
166       pos.do_move(*it, st, ci, pos.gives_check(*it, ci));
167       cnt += leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : ::perft(pos, depth - ONE_PLY);
168       pos.undo_move(*it);
169   }
170   return cnt;
171 }
172
173 size_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
174   return depth > ONE_PLY ? ::perft(pos, depth) : MoveList<LEGAL>(pos).size();
175 }
176
177 /// Search::think() is the external interface to Stockfish's search, and is
178 /// called by the main thread when the program receives the UCI 'go' command. It
179 /// searches from RootPos and at the end prints the "bestmove" to output.
180
181 void Search::think() {
182
183   static PolyglotBook book; // Defined static to initialize the PRNG only once
184
185   RootColor = RootPos.side_to_move();
186   TimeMgr.init(Limits, RootPos.game_ply(), RootColor);
187
188   if (RootMoves.empty())
189   {
190       RootMoves.push_back(MOVE_NONE);
191       sync_cout << "info depth 0 score "
192                 << score_to_uci(RootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
193                 << sync_endl;
194
195       goto finalize;
196   }
197
198   if (Options["OwnBook"] && !Limits.infinite && !Limits.mate)
199   {
200       Move bookMove = book.probe(RootPos, Options["Book File"], Options["Best Book Move"]);
201
202       if (bookMove && std::count(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), bookMove))
203       {
204           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), bookMove));
205           goto finalize;
206       }
207   }
208
209   if (Options["Contempt Factor"] && !Options["UCI_AnalyseMode"])
210   {
211       int cf = Options["Contempt Factor"] * PawnValueMg / 100; // From centipawns
212       cf = cf * Material::game_phase(RootPos) / PHASE_MIDGAME; // Scale down with phase
213       DrawValue[ RootColor] = VALUE_DRAW - Value(cf);
214       DrawValue[~RootColor] = VALUE_DRAW + Value(cf);
215   }
216   else
217       DrawValue[WHITE] = DrawValue[BLACK] = VALUE_DRAW;
218
219   if (Options["Write Search Log"])
220   {
221       Log log(Options["Search Log Filename"]);
222       log << "\nSearching: "  << RootPos.fen()
223           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
224           << " ponder: "      << Limits.ponder
225           << " time: "        << Limits.time[RootColor]
226           << " increment: "   << Limits.inc[RootColor]
227           << " moves to go: " << Limits.movestogo
228           << std::endl;
229   }
230
231   // Reset the threads, still sleeping: will wake up at split time
232   for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
233       Threads[i]->maxPly = 0;
234
235   Threads.sleepWhileIdle = Options["Idle Threads Sleep"];
236   Threads.timer->run = true;
237   Threads.timer->notify_one(); // Wake up the recurring timer
238
239   id_loop(RootPos); // Let's start searching !
240
241   Threads.timer->run = false; // Stop the timer
242   Threads.sleepWhileIdle = true; // Send idle threads to sleep
243
244   if (Options["Write Search Log"])
245   {
246       Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime + 1;
247
248       Log log(Options["Search Log Filename"]);
249       log << "Nodes: "          << RootPos.nodes_searched()
250           << "\nNodes/second: " << RootPos.nodes_searched() * 1000 / elapsed
251           << "\nBest move: "    << move_to_san(RootPos, RootMoves[0].pv[0]);
252
253       StateInfo st;
254       RootPos.do_move(RootMoves[0].pv[0], st);
255       log << "\nPonder move: " << move_to_san(RootPos, RootMoves[0].pv[1]) << std::endl;
256       RootPos.undo_move(RootMoves[0].pv[0]);
257   }
258
259 finalize:
260
261   // When search is stopped this info is not printed
262   sync_cout << "info nodes " << RootPos.nodes_searched()
263             << " time " << Time::now() - SearchTime + 1 << sync_endl;
264
265   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
266   // Signals.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
267   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
268   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
269   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Signals.stop).
270   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
271   {
272       Signals.stopOnPonderhit = true;
273       RootPos.this_thread()->wait_for(Signals.stop);
274   }
275
276   // Best move could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
277   sync_cout << "bestmove " << move_to_uci(RootMoves[0].pv[0], RootPos.is_chess960())
278             << " ponder "  << move_to_uci(RootMoves[0].pv[1], RootPos.is_chess960())
279             << sync_endl;
280 }
281
282
283 namespace {
284
285   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
286   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
287   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
288
289   void id_loop(Position& pos) {
290
291     Stack stack[MAX_PLY_PLUS_6], *ss = stack+2; // To allow referencing (ss-2)
292     int depth;
293     Value bestValue, alpha, beta, delta;
294
295     std::memset(ss-2, 0, 5 * sizeof(Stack));
296     (ss-1)->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
297
298     depth = 0;
299     BestMoveChanges = 0;
300     bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
301     beta = VALUE_INFINITE;
302
303     TT.new_search();
304     History.clear();
305     Gains.clear();
306     Countermoves.clear();
307
308     PVSize = Options["MultiPV"];
309     Skill skill(Options["Skill Level"]);
310
311     // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV search
312     // that we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
313     if (skill.enabled() && PVSize < 4)
314         PVSize = 4;
315
316     PVSize = std::min(PVSize, RootMoves.size());
317
318     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
319     while (++depth <= MAX_PLY && !Signals.stop && (!Limits.depth || depth <= Limits.depth))
320     {
321         // Age out PV variability metric
322         BestMoveChanges *= 0.8;
323
324         // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
325         // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
326         for (size_t i = 0; i < RootMoves.size(); ++i)
327             RootMoves[i].prevScore = RootMoves[i].score;
328
329         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
330         for (PVIdx = 0; PVIdx < PVSize && !Signals.stop; ++PVIdx)
331         {
332             // Reset aspiration window starting size
333             if (depth >= 5)
334             {
335                 delta = Value(16);
336                 alpha = std::max(RootMoves[PVIdx].prevScore - delta,-VALUE_INFINITE);
337                 beta  = std::min(RootMoves[PVIdx].prevScore + delta, VALUE_INFINITE);
338             }
339
340             // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
341             // high/low, re-search with a bigger window until we're not failing
342             // high/low anymore.
343             while (true)
344             {
345                 bestValue = search<Root>(pos, ss, alpha, beta, depth * ONE_PLY, false);
346
347                 // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
348                 // is done with a stable algorithm because all the values but the
349                 // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
350                 // and we want to keep the same order for all the moves except the
351                 // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
352                 // search the already searched PV lines are preserved.
353                 std::stable_sort(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end());
354
355                 // Write PV back to transposition table in case the relevant
356                 // entries have been overwritten during the search.
357                 for (size_t i = 0; i <= PVIdx; ++i)
358                     RootMoves[i].insert_pv_in_tt(pos);
359
360                 // If search has been stopped break immediately. Sorting and
361                 // writing PV back to TT is safe because RootMoves is still
362                 // valid, although it refers to previous iteration.
363                 if (Signals.stop)
364                     break;
365
366                 // When failing high/low give some update (without cluttering
367                 // the UI) before a re-search.
368                 if (  (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
369                     && Time::now() - SearchTime > 3000)
370                     sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
371
372                 // In case of failing low/high increase aspiration window and
373                 // re-search, otherwise exit the loop.
374                 if (bestValue <= alpha)
375                 {
376                     alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
377
378                     Signals.failedLowAtRoot = true;
379                     Signals.stopOnPonderhit = false;
380                 }
381                 else if (bestValue >= beta)
382                     beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
383
384                 else
385                     break;
386
387                 delta += delta / 2;
388
389                 assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
390             }
391
392             // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
393             std::stable_sort(RootMoves.begin(), RootMoves.begin() + PVIdx + 1);
394
395             if (PVIdx + 1 == PVSize || Time::now() - SearchTime > 3000)
396                 sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
397         }
398
399         IterationTime = Time::now() - SearchTime;
400
401         // If skill levels are enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
402         if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(depth))
403             skill.pick_move();
404
405         if (Options["Write Search Log"])
406         {
407             RootMove& rm = RootMoves[0];
408             if (skill.best != MOVE_NONE)
409                 rm = *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), skill.best);
410
411             Log log(Options["Search Log Filename"]);
412             log << pretty_pv(pos, depth, rm.score, Time::now() - SearchTime, &rm.pv[0])
413                 << std::endl;
414         }
415
416         // Have we found a "mate in x"?
417         if (   Limits.mate
418             && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
419             && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
420             Signals.stop = true;
421
422         // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
423         if (Limits.use_time_management() && !Signals.stop && !Signals.stopOnPonderhit)
424         {
425             bool stop = false; // Local variable, not the volatile Signals.stop
426
427             // Take some extra time if the best move has changed
428             if (depth > 4 && depth < 50 &&  PVSize == 1)
429                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChanges);
430
431             // Stop the search if only one legal move is available or most
432             // of the available time has been used. We probably don't have
433             // enough time to search the first move at the next iteration anyway.
434             if (   RootMoves.size() == 1
435                 || IterationTime > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
436                 stop = true;
437
438             if (stop)
439             {
440                 // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
441                 // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
442                 if (Limits.ponder)
443                     Signals.stopOnPonderhit = true;
444                 else
445                     Signals.stop = true;
446             }
447         }
448     }
449   }
450
451
452   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
453   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
454   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
455   // search, and searched the first move before splitting, so we don't have to
456   // repeat all this work again. We also don't need to store anything to the hash
457   // table here: This is taken care of after we return from the split point.
458
459   template <NodeType NT>
460   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
461
462     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
463     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
464     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
465
466     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
467     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
468     assert(depth > DEPTH_ZERO);
469
470     Move quietsSearched[64];
471     StateInfo st;
472     const TTEntry *tte;
473     SplitPoint* splitPoint;
474     Key posKey;
475     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
476     Depth ext, newDepth, predictedDepth;
477     Value bestValue, value, ttValue, eval, nullValue, futilityValue;
478     bool inCheck, givesCheck, pvMove, singularExtensionNode, improving;
479     bool captureOrPromotion, dangerous, doFullDepthSearch;
480     int moveCount, quietCount;
481
482     // Step 1. Initialize node
483     Thread* thisThread = pos.this_thread();
484     inCheck = pos.checkers();
485
486     if (SpNode)
487     {
488         splitPoint = ss->splitPoint;
489         bestMove   = splitPoint->bestMove;
490         bestValue  = splitPoint->bestValue;
491         tte = NULL;
492         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
493         ttValue = VALUE_NONE;
494
495         assert(splitPoint->bestValue > -VALUE_INFINITE && splitPoint->moveCount > 0);
496
497         goto moves_loop;
498     }
499
500     moveCount = quietCount = 0;
501     bestValue = -VALUE_INFINITE;
502     ss->currentMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
503     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
504     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
505     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
506
507     // Used to send selDepth info to GUI
508     if (PvNode && thisThread->maxPly < ss->ply)
509         thisThread->maxPly = ss->ply;
510
511     if (!RootNode)
512     {
513         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
514         if (Signals.stop || pos.is_draw() || ss->ply > MAX_PLY)
515             return DrawValue[pos.side_to_move()];
516
517         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
518         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
519         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
520         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
521         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
522         // mate. In this case return a fail-high score.
523         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
524         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
525         if (alpha >= beta)
526             return alpha;
527     }
528
529     // Step 4. Transposition table lookup
530     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
531     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
532     excludedMove = ss->excludedMove;
533     posKey = excludedMove ? pos.exclusion_key() : pos.key();
534     tte = TT.probe(posKey);
535     ttMove = RootNode ? RootMoves[PVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
536     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
537
538     // At PV nodes we check for exact scores, whilst at non-PV nodes we check for
539     // a fail high/low. The biggest advantage to probing at PV nodes is to have a
540     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
541     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
542     if (   !RootNode
543         && tte
544         && tte->depth() >= depth
545         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
546         && (           PvNode ?  tte->bound() == BOUND_EXACT
547             : ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
548                               : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
549     {
550         TT.refresh(tte);
551         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
552
553         // If ttMove is quiet, update killers, history, and counter move on TT hit
554         if (ttValue >= beta && ttMove && !pos.capture_or_promotion(ttMove) && !inCheck)
555             update_stats(pos, ss, ttMove, depth, NULL, 0);
556
557         return ttValue;
558     }
559
560     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
561     if (inCheck)
562     {
563         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
564         goto moves_loop;
565     }
566
567     else if (tte)
568     {
569         // Never assume anything on values stored in TT
570         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval_value()) == VALUE_NONE)
571             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
572
573         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
574         if (ttValue != VALUE_NONE)
575             if (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
576                 eval = ttValue;
577     }
578     else
579     {
580         eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
581         TT.store(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
582     }
583
584     if (   !pos.captured_piece_type()
585         &&  ss->staticEval != VALUE_NONE
586         && (ss-1)->staticEval != VALUE_NONE
587         && (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
588         &&  type_of(move) == NORMAL)
589     {
590         Square to = to_sq(move);
591         Gains.update(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->staticEval - ss->staticEval);
592     }
593
594     // Step 6. Razoring (skipped when in check)
595     if (   !PvNode
596         &&  depth < 4 * ONE_PLY
597         &&  eval + razor_margin(depth) < beta
598         &&  ttMove == MOVE_NONE
599         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
600         && !pos.pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
601     {
602         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
603         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
604         if (v < rbeta)
605             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
606             // surprisingly this performed slightly weaker in tests.
607             return v;
608     }
609
610     // Step 7. Futility pruning: child node (skipped when in check)
611     if (   !PvNode
612         && !ss->skipNullMove
613         &&  depth < 7 * ONE_PLY
614         &&  eval - futility_margin(depth) >= beta
615         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
616         &&  abs(eval) < VALUE_KNOWN_WIN
617         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
618         return eval - futility_margin(depth);
619
620     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
621     if (   !PvNode
622         && !ss->skipNullMove
623         &&  depth >= 2 * ONE_PLY
624         &&  eval >= beta
625         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
626         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
627     {
628         ss->currentMove = MOVE_NULL;
629
630         // Null move dynamic reduction based on depth
631         Depth R = 3 * ONE_PLY + depth / 4;
632
633         // Null move dynamic reduction based on value
634         if (eval - PawnValueMg > beta)
635             R += ONE_PLY;
636
637         pos.do_null_move(st);
638         (ss+1)->skipNullMove = true;
639         nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
640                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R, !cutNode);
641         (ss+1)->skipNullMove = false;
642         pos.undo_null_move();
643
644         if (nullValue >= beta)
645         {
646             // Do not return unproven mate scores
647             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
648                 nullValue = beta;
649
650             if (depth < 12 * ONE_PLY)
651                 return nullValue;
652
653             // Do verification search at high depths
654             ss->skipNullMove = true;
655             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R, false);
656             ss->skipNullMove = false;
657
658             if (v >= beta)
659                 return nullValue;
660         }
661     }
662
663     // Step 9. ProbCut (skipped when in check)
664     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
665     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
666     // prune the previous move.
667     if (   !PvNode
668         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
669         && !ss->skipNullMove
670         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
671     {
672         Value rbeta = beta + 200;
673         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
674
675         assert(rdepth >= ONE_PLY);
676         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NONE);
677         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL);
678
679         MovePicker mp(pos, ttMove, History, pos.captured_piece_type());
680         CheckInfo ci(pos);
681
682         while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
683             if (pos.legal(move, ci.pinned))
684             {
685                 ss->currentMove = move;
686                 pos.do_move(move, st, ci, pos.gives_check(move, ci));
687                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth, !cutNode);
688                 pos.undo_move(move);
689                 if (value >= rbeta)
690                     return value;
691             }
692     }
693
694     // Step 10. Internal iterative deepening (skipped when in check)
695     if (   depth >= (PvNode ? 5 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
696         && ttMove == MOVE_NONE
697         && (PvNode || ss->staticEval + Value(256) >= beta))
698     {
699         Depth d = depth - 2 * ONE_PLY - (PvNode ? DEPTH_ZERO : depth / 4);
700
701         ss->skipNullMove = true;
702         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d, true);
703         ss->skipNullMove = false;
704
705         tte = TT.probe(posKey);
706         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
707     }
708
709 moves_loop: // When in check and at SpNode search starts from here
710
711     Square prevMoveSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
712     Move countermoves[] = { Countermoves[pos.piece_on(prevMoveSq)][prevMoveSq].first,
713                             Countermoves[pos.piece_on(prevMoveSq)][prevMoveSq].second };
714
715     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, History, countermoves, ss);
716     CheckInfo ci(pos);
717     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
718     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
719                || ss->staticEval == VALUE_NONE
720                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
721
722     singularExtensionNode =   !RootNode
723                            && !SpNode
724                            &&  depth >= 8 * ONE_PLY
725                            &&  ttMove != MOVE_NONE
726                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
727                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
728                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
729
730     // Step 11. Loop through moves
731     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
732     while ((move = mp.next_move<SpNode>()) != MOVE_NONE)
733     {
734       assert(is_ok(move));
735
736       if (move == excludedMove)
737           continue;
738
739       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
740       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
741       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
742       if (RootNode && !std::count(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end(), move))
743           continue;
744
745       if (SpNode)
746       {
747           // Shared counter cannot be decremented later if the move turns out to be illegal
748           if (!pos.legal(move, ci.pinned))
749               continue;
750
751           moveCount = ++splitPoint->moveCount;
752           splitPoint->mutex.unlock();
753       }
754       else
755           ++moveCount;
756
757       if (RootNode)
758       {
759           Signals.firstRootMove = (moveCount == 1);
760
761           if (thisThread == Threads.main() && Time::now() - SearchTime > 3000)
762               sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
763                         << " currmove " << move_to_uci(move, pos.is_chess960())
764                         << " currmovenumber " << moveCount + PVIdx << sync_endl;
765       }
766
767       ext = DEPTH_ZERO;
768       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
769       givesCheck = pos.gives_check(move, ci);
770       dangerous =   givesCheck
771                  || type_of(move) != NORMAL
772                  || pos.advanced_pawn_push(move);
773
774       // Step 12. Extend checks
775       if (givesCheck && pos.see_sign(move) >= 0)
776           ext = ONE_PLY;
777
778       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
779       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
780       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
781       // on all the other moves but the ttMove and if the result is lower than
782       // ttValue minus a margin then we extend the ttMove.
783       if (    singularExtensionNode
784           &&  move == ttMove
785           && !ext
786           &&  pos.legal(move, ci.pinned)
787           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
788       {
789           assert(ttValue != VALUE_NONE);
790
791           Value rBeta = ttValue - int(depth);
792           ss->excludedMove = move;
793           ss->skipNullMove = true;
794           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2, cutNode);
795           ss->skipNullMove = false;
796           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
797
798           if (value < rBeta)
799               ext = ONE_PLY;
800       }
801
802       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
803       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
804
805       // Step 13. Pruning at shallow depth (exclude PV nodes)
806       if (   !PvNode
807           && !captureOrPromotion
808           && !inCheck
809           && !dangerous
810        /* &&  move != ttMove Already implicit in the next condition */
811           &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
812       {
813           // Move count based pruning
814           if (   depth < 16 * ONE_PLY
815               && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth] )
816           {
817               if (SpNode)
818                   splitPoint->mutex.lock();
819
820               continue;
821           }
822
823           predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
824
825           // Futility pruning: parent node
826           if (predictedDepth < 7 * ONE_PLY)
827           {
828               futilityValue = ss->staticEval + futility_margin(predictedDepth)
829                             + Value(128) + Gains[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)];
830
831               if (futilityValue <= alpha)
832               {
833                   bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
834
835                   if (SpNode)
836                   {
837                       splitPoint->mutex.lock();
838                       if (bestValue > splitPoint->bestValue)
839                           splitPoint->bestValue = bestValue;
840                   }
841                   continue;
842               }
843           }
844
845           // Prune moves with negative SEE at low depths
846           if (predictedDepth < 4 * ONE_PLY && pos.see_sign(move) < 0)
847           {
848               if (SpNode)
849                   splitPoint->mutex.lock();
850
851               continue;
852           }
853       }
854
855       // Check for legality just before making the move
856       if (!RootNode && !SpNode && !pos.legal(move, ci.pinned))
857       {
858           moveCount--;
859           continue;
860       }
861
862       pvMove = PvNode && moveCount == 1;
863       ss->currentMove = move;
864       if (!SpNode && !captureOrPromotion && quietCount < 64)
865           quietsSearched[quietCount++] = move;
866
867       // Step 14. Make the move
868       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
869
870       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
871       // re-searched at full depth.
872       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
873           && !pvMove
874           && !captureOrPromotion
875           &&  move != ttMove
876           &&  move != ss->killers[0]
877           &&  move != ss->killers[1])
878       {
879           ss->reduction = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
880
881           if (!PvNode && cutNode)
882               ss->reduction += ONE_PLY;
883
884           else if (History[pos.piece_on(to_sq(move))][to_sq(move)] < 0)
885               ss->reduction += ONE_PLY / 2;
886
887           if (move == countermoves[0] || move == countermoves[1])
888               ss->reduction = std::max(DEPTH_ZERO, ss->reduction - ONE_PLY);
889
890           Depth d = std::max(newDepth - ss->reduction, ONE_PLY);
891           if (SpNode)
892               alpha = splitPoint->alpha;
893
894           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
895
896           // Research at intermediate depth if reduction is very high
897           if (value > alpha && ss->reduction >= 4 * ONE_PLY)
898           {
899               Depth d2 = std::max(newDepth - 2 * ONE_PLY, ONE_PLY);
900               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d2, true);
901           }
902
903           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
904           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
905       }
906       else
907           doFullDepthSearch = !pvMove;
908
909       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
910       if (doFullDepthSearch)
911       {
912           if (SpNode)
913               alpha = splitPoint->alpha;
914
915           value = newDepth < ONE_PLY ?
916                           givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
917                                      : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
918                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
919       }
920
921       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
922       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
923       // parent node fail low with value <= alpha and to try another move.
924       if (PvNode && (pvMove || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
925           value = newDepth < ONE_PLY ?
926                           givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
927                                      : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
928                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
929       // Step 17. Undo move
930       pos.undo_move(move);
931
932       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
933
934       // Step 18. Check for new best move
935       if (SpNode)
936       {
937           splitPoint->mutex.lock();
938           bestValue = splitPoint->bestValue;
939           alpha = splitPoint->alpha;
940       }
941
942       // Finished searching the move. If Signals.stop is true, the search
943       // was aborted because the user interrupted the search or because we
944       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
945       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
946       if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
947           return value; // To avoid returning VALUE_INFINITE
948
949       if (RootNode)
950       {
951           RootMove& rm = *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), move);
952
953           // PV move or new best move ?
954           if (pvMove || value > alpha)
955           {
956               rm.score = value;
957               rm.extract_pv_from_tt(pos);
958
959               // We record how often the best move has been changed in each
960               // iteration. This information is used for time management: When
961               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
962               if (!pvMove)
963                   ++BestMoveChanges;
964           }
965           else
966               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this is
967               // not a problem when sorting because the sort is stable and the
968               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
969               rm.score = -VALUE_INFINITE;
970       }
971
972       if (value > bestValue)
973       {
974           bestValue = SpNode ? splitPoint->bestValue = value : value;
975
976           if (value > alpha)
977           {
978               bestMove = SpNode ? splitPoint->bestMove = move : move;
979
980               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
981                   alpha = SpNode ? splitPoint->alpha = value : value;
982               else
983               {
984                   assert(value >= beta); // Fail high
985
986                   if (SpNode)
987                       splitPoint->cutoff = true;
988
989                   break;
990               }
991           }
992       }
993
994       // Step 19. Check for splitting the search
995       if (   !SpNode
996           &&  depth >= Threads.minimumSplitDepth
997           &&  Threads.available_slave(thisThread)
998           &&  thisThread->splitPointsSize < MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
999       {
1000           assert(bestValue < beta);
1001
1002           thisThread->split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, &bestValue, &bestMove,
1003                                        depth, moveCount, &mp, NT, cutNode);
1004           if (bestValue >= beta)
1005               break;
1006       }
1007     }
1008
1009     if (SpNode)
1010         return bestValue;
1011
1012     // Step 20. Check for mate and stalemate
1013     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1014     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1015     // case of Signals.stop or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1016     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1017     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1018     // A split node has at least one move - the one tried before to be splitted.
1019     if (!moveCount)
1020         return  excludedMove ? alpha
1021               : inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1022
1023     // If we have pruned all the moves without searching return a fail-low score
1024     if (bestValue == -VALUE_INFINITE)
1025         bestValue = alpha;
1026
1027     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1028              bestValue >= beta  ? BOUND_LOWER :
1029              PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1030              depth, bestMove, ss->staticEval);
1031
1032     // Quiet best move: update killers, history and countermoves
1033     if (bestValue >= beta && !pos.capture_or_promotion(bestMove) && !inCheck)
1034         update_stats(pos, ss, bestMove, depth, quietsSearched, quietCount - 1);
1035
1036     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1037
1038     return bestValue;
1039   }
1040
1041
1042   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1043   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1044   // less than ONE_PLY).
1045
1046   template <NodeType NT, bool InCheck>
1047   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1048
1049     const bool PvNode = (NT == PV);
1050
1051     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1052     assert(InCheck == !!pos.checkers());
1053     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1054     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1055     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1056
1057     StateInfo st;
1058     const TTEntry* tte;
1059     Key posKey;
1060     Move ttMove, move, bestMove;
1061     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1062     bool givesCheck, evasionPrunable;
1063     Depth ttDepth;
1064
1065     // To flag BOUND_EXACT a node with eval above alpha and no available moves
1066     if (PvNode)
1067         oldAlpha = alpha;
1068
1069     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1070     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1071
1072     // Check for an instant draw or if the maximum ply has been reached
1073     if (pos.is_draw() || ss->ply > MAX_PLY)
1074         return DrawValue[pos.side_to_move()];
1075
1076     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1077     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1078     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1079     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1080                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1081
1082     // Transposition table lookup
1083     posKey = pos.key();
1084     tte = TT.probe(posKey);
1085     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1086     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(),ss->ply) : VALUE_NONE;
1087
1088     if (   tte
1089         && tte->depth() >= ttDepth
1090         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1091         && (           PvNode ?  tte->bound() == BOUND_EXACT
1092             : ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1093                               : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1094     {
1095         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1096         return ttValue;
1097     }
1098
1099     // Evaluate the position statically
1100     if (InCheck)
1101     {
1102         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1103         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1104     }
1105     else
1106     {
1107         if (tte)
1108         {
1109             // Never assume anything on values stored in TT
1110             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval_value()) == VALUE_NONE)
1111                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1112
1113             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1114             if (ttValue != VALUE_NONE)
1115                 if (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
1116                     bestValue = ttValue;
1117         }
1118         else
1119             ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1120
1121         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1122         if (bestValue >= beta)
1123         {
1124             if (!tte)
1125                 TT.store(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1126                          DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1127
1128             return bestValue;
1129         }
1130
1131         if (PvNode && bestValue > alpha)
1132             alpha = bestValue;
1133
1134         futilityBase = bestValue + Value(128);
1135     }
1136
1137     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1138     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1139     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1140     // be generated.
1141     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, History, to_sq((ss-1)->currentMove));
1142     CheckInfo ci(pos);
1143
1144     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1145     while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
1146     {
1147       assert(is_ok(move));
1148
1149       givesCheck = pos.gives_check(move, ci);
1150
1151       // Futility pruning
1152       if (   !PvNode
1153           && !InCheck
1154           && !givesCheck
1155           &&  move != ttMove
1156           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1157           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1158       {
1159           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1160
1161           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1162
1163           if (futilityValue < beta)
1164           {
1165               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1166               continue;
1167           }
1168
1169           if (futilityBase < beta && pos.see(move) <= 0)
1170           {
1171               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1172               continue;
1173           }
1174       }
1175
1176       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1177       evasionPrunable =    InCheck
1178                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1179                        && !pos.capture(move)
1180                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1181
1182       // Don't search moves with negative SEE values
1183       if (   !PvNode
1184           && (!InCheck || evasionPrunable)
1185           &&  move != ttMove
1186           &&  type_of(move) != PROMOTION
1187           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1188           continue;
1189
1190       // Check for legality just before making the move
1191       if (!pos.legal(move, ci.pinned))
1192           continue;
1193
1194       ss->currentMove = move;
1195
1196       // Make and search the move
1197       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1198       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1199                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1200       pos.undo_move(move);
1201
1202       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1203
1204       // Check for new best move
1205       if (value > bestValue)
1206       {
1207           bestValue = value;
1208
1209           if (value > alpha)
1210           {
1211               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here! Always alpha < beta
1212               {
1213                   alpha = value;
1214                   bestMove = move;
1215               }
1216               else // Fail high
1217               {
1218                   TT.store(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1219                            ttDepth, move, ss->staticEval);
1220
1221                   return value;
1222               }
1223           }
1224        }
1225     }
1226
1227     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1228     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1229     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1230         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1231
1232     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1233              PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1234              ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1235
1236     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1237
1238     return bestValue;
1239   }
1240
1241
1242   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1243   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1244   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1245
1246   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1247
1248     assert(v != VALUE_NONE);
1249
1250     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1251           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1252   }
1253
1254
1255   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1256   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1257   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1258
1259   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1260
1261     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1262           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1263           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1264   }
1265
1266
1267   // update_stats() updates killers, history and countermoves stats after a fail-high
1268   // of a quiet move.
1269
1270   void update_stats(Position& pos, Stack* ss, Move move, Depth depth, Move* quiets, int quietsCnt) {
1271
1272     if (ss->killers[0] != move)
1273     {
1274         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1275         ss->killers[0] = move;
1276     }
1277
1278     // Increase history value of the cut-off move and decrease all the other
1279     // played quiet moves.
1280     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1281     History.update(pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1282     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1283     {
1284         Move m = quiets[i];
1285         History.update(pos.moved_piece(m), to_sq(m), -bonus);
1286     }
1287
1288     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1289     {
1290         Square prevMoveSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1291         Countermoves.update(pos.piece_on(prevMoveSq), prevMoveSq, move);
1292     }
1293   }
1294
1295
1296   // When playing with a strength handicap, choose best move among the MultiPV
1297   // set using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1298
1299   Move Skill::pick_move() {
1300
1301     static RKISS rk;
1302
1303     // PRNG sequence should be not deterministic
1304     for (int i = Time::now() % 50; i > 0; --i)
1305         rk.rand<unsigned>();
1306
1307     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1308     int variance = std::min(RootMoves[0].score - RootMoves[PVSize - 1].score, PawnValueMg);
1309     int weakness = 120 - 2 * level;
1310     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1311     best = MOVE_NONE;
1312
1313     // Choose best move. For each move score we add two terms both dependent on
1314     // weakness. One deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1315     // then we choose the move with the resulting highest score.
1316     for (size_t i = 0; i < PVSize; ++i)
1317     {
1318         int s = RootMoves[i].score;
1319
1320         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1321         if (i > 0 && RootMoves[i-1].score > s + 2 * PawnValueMg)
1322             break;
1323
1324         // This is our magic formula
1325         s += (  weakness * int(RootMoves[0].score - s)
1326               + variance * (rk.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1327
1328         if (s > max_s)
1329         {
1330             max_s = s;
1331             best = RootMoves[i].pv[0];
1332         }
1333     }
1334     return best;
1335   }
1336
1337
1338   // uci_pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI
1339   // requires that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous
1340   // search score.
1341
1342   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta) {
1343
1344     std::stringstream s;
1345     Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime + 1;
1346     size_t uciPVSize = std::min((size_t)Options["MultiPV"], RootMoves.size());
1347     int selDepth = 0;
1348
1349     for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1350         if (Threads[i]->maxPly > selDepth)
1351             selDepth = Threads[i]->maxPly;
1352
1353     for (size_t i = 0; i < uciPVSize; ++i)
1354     {
1355         bool updated = (i <= PVIdx);
1356
1357         if (depth == 1 && !updated)
1358             continue;
1359
1360         int d   = updated ? depth : depth - 1;
1361         Value v = updated ? RootMoves[i].score : RootMoves[i].prevScore;
1362
1363         if (s.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1364             s << "\n";
1365
1366         s << "info depth " << d
1367           << " seldepth "  << selDepth
1368           << " score "     << (i == PVIdx ? score_to_uci(v, alpha, beta) : score_to_uci(v))
1369           << " nodes "     << pos.nodes_searched()
1370           << " nps "       << pos.nodes_searched() * 1000 / elapsed
1371           << " time "      << elapsed
1372           << " multipv "   << i + 1
1373           << " pv";
1374
1375         for (size_t j = 0; RootMoves[i].pv[j] != MOVE_NONE; ++j)
1376             s <<  " " << move_to_uci(RootMoves[i].pv[j], pos.is_chess960());
1377     }
1378
1379     return s.str();
1380   }
1381
1382 } // namespace
1383
1384
1385 /// RootMove::extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the TT table.
1386 /// We also consider both failing high nodes and BOUND_EXACT nodes here to
1387 /// ensure that we have a ponder move even when we fail high at root. This
1388 /// results in a long PV to print that is important for position analysis.
1389
1390 void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
1391
1392   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_6], *st = state;
1393   const TTEntry* tte;
1394   int ply = 0;
1395   Move m = pv[0];
1396
1397   pv.clear();
1398
1399   do {
1400       pv.push_back(m);
1401
1402       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[ply]));
1403
1404       pos.do_move(pv[ply++], *st++);
1405       tte = TT.probe(pos.key());
1406
1407   } while (   tte
1408            && pos.pseudo_legal(m = tte->move()) // Local copy, TT could change
1409            && pos.legal(m, pos.pinned_pieces(pos.side_to_move()))
1410            && ply < MAX_PLY
1411            && (!pos.is_draw() || ply < 2));
1412
1413   pv.push_back(MOVE_NONE); // Must be zero-terminating
1414
1415   while (ply) pos.undo_move(pv[--ply]);
1416 }
1417
1418
1419 /// RootMove::insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and
1420 /// inserts the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
1421 /// first, even if the old TT entries have been overwritten.
1422
1423 void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
1424
1425   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_6], *st = state;
1426   const TTEntry* tte;
1427   int ply = 0;
1428
1429   do {
1430       tte = TT.probe(pos.key());
1431
1432       if (!tte || tte->move() != pv[ply]) // Don't overwrite correct entries
1433           TT.store(pos.key(), VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], VALUE_NONE);
1434
1435       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[ply]));
1436
1437       pos.do_move(pv[ply++], *st++);
1438
1439   } while (pv[ply] != MOVE_NONE);
1440
1441   while (ply) pos.undo_move(pv[--ply]);
1442 }
1443
1444
1445 /// Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do
1446
1447 void Thread::idle_loop() {
1448
1449   // Pointer 'this_sp' is not null only if we are called from split(), and not
1450   // at the thread creation. This means we are the split point's master.
1451   SplitPoint* this_sp = splitPointsSize ? activeSplitPoint : NULL;
1452
1453   assert(!this_sp || (this_sp->masterThread == this && searching));
1454
1455   while (true)
1456   {
1457       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled instead of
1458       // wasting CPU time polling for work.
1459       while ((!searching && Threads.sleepWhileIdle) || exit)
1460       {
1461           if (exit)
1462           {
1463               assert(!this_sp);
1464               return;
1465           }
1466
1467           // Grab the lock to avoid races with Thread::notify_one()
1468           mutex.lock();
1469
1470           // If we are master and all slaves have finished then exit idle_loop
1471           if (this_sp && !this_sp->slavesMask)
1472           {
1473               mutex.unlock();
1474               break;
1475           }
1476
1477           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection. In
1478           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
1479           // in the meanwhile, allocated us and sent the notify_one() call before
1480           // we had the chance to grab the lock.
1481           if (!searching && !exit)
1482               sleepCondition.wait(mutex);
1483
1484           mutex.unlock();
1485       }
1486
1487       // If this thread has been assigned work, launch a search
1488       if (searching)
1489       {
1490           assert(!exit);
1491
1492           Threads.mutex.lock();
1493
1494           assert(searching);
1495           assert(activeSplitPoint);
1496           SplitPoint* sp = activeSplitPoint;
1497
1498           Threads.mutex.unlock();
1499
1500           Stack stack[MAX_PLY_PLUS_6], *ss = stack+2; // To allow referencing (ss-2)
1501           Position pos(*sp->pos, this);
1502
1503           std::memcpy(ss-2, sp->ss-2, 5 * sizeof(Stack));
1504           ss->splitPoint = sp;
1505
1506           sp->mutex.lock();
1507
1508           assert(activePosition == NULL);
1509
1510           activePosition = &pos;
1511
1512           switch (sp->nodeType) {
1513           case Root:
1514               search<SplitPointRoot>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1515               break;
1516           case PV:
1517               search<SplitPointPV>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1518               break;
1519           case NonPV:
1520               search<SplitPointNonPV>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1521               break;
1522           default:
1523               assert(false);
1524           }
1525
1526           assert(searching);
1527
1528           searching = false;
1529           activePosition = NULL;
1530           sp->slavesMask &= ~(1ULL << idx);
1531           sp->nodes += pos.nodes_searched();
1532
1533           // Wake up the master thread so to allow it to return from the idle
1534           // loop in case we are the last slave of the split point.
1535           if (    Threads.sleepWhileIdle
1536               &&  this != sp->masterThread
1537               && !sp->slavesMask)
1538           {
1539               assert(!sp->masterThread->searching);
1540               sp->masterThread->notify_one();
1541           }
1542
1543           // After releasing the lock we can't access any SplitPoint related data
1544           // in a safe way because it could have been released under our feet by
1545           // the sp master. Also accessing other Thread objects is unsafe because
1546           // if we are exiting there is a chance that they are already freed.
1547           sp->mutex.unlock();
1548       }
1549
1550       // If this thread is the master of a split point and all slaves have finished
1551       // their work at this split point, return from the idle loop.
1552       if (this_sp && !this_sp->slavesMask)
1553       {
1554           this_sp->mutex.lock();
1555           bool finished = !this_sp->slavesMask; // Retest under lock protection
1556           this_sp->mutex.unlock();
1557           if (finished)
1558               return;
1559       }
1560   }
1561 }
1562
1563
1564 /// check_time() is called by the timer thread when the timer triggers. It is
1565 /// used to print debug info and, more importantly, to detect when we are out of
1566 /// available time and thus stop the search.
1567
1568 void check_time() {
1569
1570   static Time::point lastInfoTime = Time::now();
1571   int64_t nodes = 0; // Workaround silly 'uninitialized' gcc warning
1572
1573   if (Time::now() - lastInfoTime >= 1000)
1574   {
1575       lastInfoTime = Time::now();
1576       dbg_print();
1577   }
1578
1579   if (Limits.ponder)
1580       return;
1581
1582   if (Limits.nodes)
1583   {
1584       Threads.mutex.lock();
1585
1586       nodes = RootPos.nodes_searched();
1587
1588       // Loop across all split points and sum accumulated SplitPoint nodes plus
1589       // all the currently active positions nodes.
1590       for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1591           for (int j = 0; j < Threads[i]->splitPointsSize; ++j)
1592           {
1593               SplitPoint& sp = Threads[i]->splitPoints[j];
1594
1595               sp.mutex.lock();
1596
1597               nodes += sp.nodes;
1598               Bitboard sm = sp.slavesMask;
1599               while (sm)
1600               {
1601                   Position* pos = Threads[pop_lsb(&sm)]->activePosition;
1602                   if (pos)
1603                       nodes += pos->nodes_searched();
1604               }
1605
1606               sp.mutex.unlock();
1607           }
1608
1609       Threads.mutex.unlock();
1610   }
1611
1612   Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime;
1613   bool stillAtFirstMove =    Signals.firstRootMove
1614                          && !Signals.failedLowAtRoot
1615                          && (   elapsed > TimeMgr.available_time()
1616                              || (   elapsed > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100
1617                                  && elapsed > IterationTime * 1.4));
1618
1619   bool noMoreTime =   elapsed > TimeMgr.maximum_time() - 2 * TimerThread::Resolution
1620                    || stillAtFirstMove;
1621
1622   if (   (Limits.use_time_management() && noMoreTime)
1623       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1624       || (Limits.nodes && nodes >= Limits.nodes))
1625       Signals.stop = true;
1626 }