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