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