aec6434553a8c82f48908fad4183ed20ea50121d
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>
23 #include <fstream>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26 #include <vector>
27
28 #include "book.h"
29 #include "evaluate.h"
30 #include "history.h"
31 #include "misc.h"
32 #include "move.h"
33 #include "movegen.h"
34 #include "movepick.h"
35 #include "search.h"
36 #include "timeman.h"
37 #include "thread.h"
38 #include "tt.h"
39 #include "ucioption.h"
40
41 using std::cout;
42 using std::endl;
43
44 namespace {
45
46   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
47   const bool FakeSplit = false;
48
49   // Different node types, used as template parameter
50   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
51
52   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
53   // move, we store two scores, a node count, and a PV (really a refutation
54   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
55   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves, while non_pv_score is computed
56   // according to the order in which moves are returned by MovePicker.
57   struct RootMove {
58
59     RootMove();
60     RootMove(const RootMove& rm) { *this = rm; }
61     RootMove& operator=(const RootMove& rm);
62
63     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
64     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
65     // than a move m2 if it has an higher pv_score, or if it has
66     // equal pv_score but m1 has the higher non_pv_score. In this way
67     // we are guaranteed that PV moves are always sorted as first.
68     bool operator<(const RootMove& m) const {
69       return pv_score != m.pv_score ? pv_score < m.pv_score
70                                     : non_pv_score < m.non_pv_score;
71     }
72
73     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
74     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
75
76     int64_t nodes;
77     Value pv_score;
78     Value non_pv_score;
79     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
80   };
81
82   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
83   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
84     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
85     int bestMoveChanges;
86   };
87
88
89   /// Constants
90
91   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
92   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
93   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
94
95   // Step 6. Razoring
96
97   // Maximum depth for razoring
98   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
99
100   // Dynamic razoring margin based on depth
101   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
102
103   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
104   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
105
106   // Step 9. Internal iterative deepening
107
108   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
109   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
110
111   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
112   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
113   const Value IIDMargin = Value(0x100);
114
115   // Step 11. Decide the new search depth
116
117   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
118   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
119   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
120   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
121   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
122
123   // Minimum depth for use of singular extension
124   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
125
126   // Step 12. Futility pruning
127
128   // Futility margin for quiescence search
129   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
130
131   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
132   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
133   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
134
135   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
136
137     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
138                            : 2 * VALUE_INFINITE;
139   }
140
141   inline int futility_move_count(Depth d) {
142
143     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
144   }
145
146   // Step 14. Reduced search
147
148   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
149   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
150
151   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
152
153     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
154   }
155
156   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
157   // better than the second best move.
158   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
159
160
161   /// Namespace variables
162
163   // Root move list
164   RootMoveList Rml;
165
166   // MultiPV mode
167   int MultiPV, UCIMultiPV;
168
169   // Time management variables
170   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
171   TimeManager TimeMgr;
172   SearchLimits Limits;
173
174   // Log file
175   std::ofstream LogFile;
176
177   // Skill level adjustment
178   int SkillLevel;
179   bool SkillLevelEnabled;
180
181   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
182   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
183   bool SendSearchedNodes;
184   int NodesSincePoll;
185   int NodesBetweenPolls = 30000;
186
187   // History table
188   History H;
189
190
191   /// Local functions
192
193   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
194
195   template <NodeType NT>
196   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
197
198   template <NodeType NT>
199   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
200
201   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
202   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
203   Value value_to_tt(Value v, int ply);
204   Value value_from_tt(Value v, int ply);
205   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
206   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
207   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
208   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
209   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
210   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
211
212   int current_search_time(int set = 0);
213   std::string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta);
214   std::string speed_to_uci(int64_t nodes);
215   std::string pv_to_uci(Move pv[], int pvNum);
216   std::string depth_to_uci(Depth depth);
217   void poll(const Position& pos);
218   void wait_for_stop_or_ponderhit();
219
220   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
221   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
222   // we simply create and use a standard MovePicker object.
223   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
224
225     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
226                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
227
228     RootMove& current() { assert(false); return Rml[0]; } // Dummy, needed to compile
229   };
230
231   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
232   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePickerExt<NonPV> {
233
234     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
235                   : MovePickerExt<NonPV>(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
236
237     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
238     MovePicker* mp;
239   };
240
241   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
242
243     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
244                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
245   };
246
247   // In case of a Root node we use RootMoveList as moves source
248   template<> struct MovePickerExt<Root> : public MovePicker {
249
250     MovePickerExt(const Position&, Move, Depth, const History&, SearchStack*, Value);
251     RootMove& current() { return Rml[cur]; }
252     Move get_next_move() { return ++cur < (int)Rml.size() ? Rml[cur].pv[0] : MOVE_NONE; }
253
254     int cur;
255   };
256
257   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
258   // notation compatible with UCI protocol.
259   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
260
261     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
262     return os << move_to_uci(m, chess960);
263   }
264
265   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
266   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
267   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
268   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
269   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
270   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
271   enum set960 {};
272
273   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
274
275     os.iword(0) = int(f);
276     return os;
277   }
278
279   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
280   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
281   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
282   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
283   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
284   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
285   template <bool PvNode>
286   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
287                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
288     assert(m != MOVE_NONE);
289
290     Depth result = DEPTH_ZERO;
291     *dangerous = moveIsCheck;
292
293     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
294         result += CheckExtension[PvNode];
295
296     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
297     {
298         Color c = pos.side_to_move();
299         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
300         {
301             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
302             *dangerous = true;
303         }
304         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
305         {
306             result += PassedPawnExtension[PvNode];
307             *dangerous = true;
308         }
309     }
310
311     if (   captureOrPromotion
312         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
313         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
314             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
315         && !move_is_special(m))
316     {
317         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
318         *dangerous = true;
319     }
320
321     return Min(result, ONE_PLY);
322   }
323
324 } // namespace
325
326
327 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
328
329 void init_search() {
330
331   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
332   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
333   int mc; // moveCount
334
335   // Init reductions array
336   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
337   {
338       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
339       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
340       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
341       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
342   }
343
344   // Init futility margins array
345   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
346       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
347
348   // Init futility move count array
349   for (d = 0; d < 32; d++)
350       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
351 }
352
353
354 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
355 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
356
357 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
358
359   StateInfo st;
360   int64_t sum = 0;
361
362   // Generate all legal moves
363   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
364
365   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
366   // the moves, just to count them.
367   if (depth <= ONE_PLY)
368       return ml.size();
369
370   // Loop through all legal moves
371   CheckInfo ci(pos);
372   for ( ; !ml.end(); ++ml)
373   {
374       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
375       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
376       pos.undo_move(ml.move());
377   }
378   return sum;
379 }
380
381
382 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
383 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
384 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
385 /// received during the search.
386
387 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
388
389   static Book book;
390
391   // Initialize global search-related variables
392   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
393   NodesSincePoll = 0;
394   current_search_time(get_system_time());
395   Limits = limits;
396   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
397
398   // Set output steram in normal or chess960 mode
399   cout << set960(pos.is_chess960());
400
401   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
402   if (Limits.maxNodes)
403       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
404   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
405       NodesBetweenPolls = 1000;
406   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
407       NodesBetweenPolls = 5000;
408   else
409       NodesBetweenPolls = 30000;
410
411   // Look for a book move
412   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
413   {
414       if (Options["Book File"].value<std::string>() != book.name())
415           book.open(Options["Book File"].value<std::string>());
416
417       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
418       if (bookMove != MOVE_NONE)
419       {
420           if (Limits.ponder)
421               wait_for_stop_or_ponderhit();
422
423           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
424           return !QuitRequest;
425       }
426   }
427
428   // Read UCI options
429   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
430   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
431
432   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
433   Threads.read_uci_options();
434
435   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
436   Threads.init_hash_tables();
437   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
438
439   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
440   {
441       Options["Clear Hash"].set_value("false");
442       TT.clear();
443   }
444
445   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
446   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
447   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
448   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
449
450   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
451   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
452   {
453       Threads[i].wake_up();
454       Threads[i].maxPly = 0;
455   }
456
457   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
458   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
459   {
460       std::string name = Options["Search Log Filename"].value<std::string>();
461       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
462
463       if (LogFile.is_open())
464           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
465                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
466                   << " ponder: "      << Limits.ponder
467                   << " time: "        << Limits.time
468                   << " increment: "   << Limits.increment
469                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
470                   << endl;
471   }
472
473   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
474   Move ponderMove = MOVE_NONE;
475   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
476
477   // Write final search statistics and close log file
478   if (LogFile.is_open())
479   {
480       int t = current_search_time();
481
482       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
483               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
484               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
485
486       StateInfo st;
487       pos.do_move(bestMove, st);
488       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
489       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
490       LogFile.close();
491   }
492
493   // This makes all the threads to go to sleep
494   Threads.set_size(1);
495
496   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
497   // best move before we are told to do so.
498   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
499       wait_for_stop_or_ponderhit();
500
501   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
502   cout << "bestmove " << bestMove;
503
504   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
505   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
506   if (ponderMove != MOVE_NONE)
507       cout << " ponder " << ponderMove;
508
509   cout << endl;
510
511   return !QuitRequest;
512 }
513
514
515 namespace {
516
517   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
518   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
519   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
520
521   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
522
523     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
524     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
525     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
526     int depth, aspirationDelta;
527     Value value, alpha, beta;
528     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
529
530     // Initialize stuff before a new search
531     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
532     TT.new_search();
533     H.clear();
534     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
535     depth = aspirationDelta = 0;
536     alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
537     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
538
539     // Moves to search are verified and copied
540     Rml.init(pos, searchMoves);
541
542     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
543     if (!Rml.size())
544     {
545         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
546              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
547
548         return MOVE_NONE;
549     }
550
551     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
552     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
553     {
554         Rml.bestMoveChanges = 0;
555
556         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
557         if (MultiPV == 1 && depth >= 5 && abs(bestValues[depth - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
558         {
559             int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
560             int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
561
562             aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
563             aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
564
565             alpha = Max(bestValues[depth - 1] - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
566             beta  = Min(bestValues[depth - 1] + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
567         }
568
569         // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
570         // research with bigger window until not failing high/low anymore.
571         do {
572             // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
573             value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
574
575             // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
576             // have been overwritten during the search.
577             for (int i = 0; i < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); i++)
578                 Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
579
580             // Value cannot be trusted. Break out immediately!
581             if (StopRequest)
582                 break;
583
584             // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
585             // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
586             if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
587                 for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
588                     cout << "info"
589                          << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
590                          << score_to_uci(Rml[i].pv_score, alpha, beta)
591                          << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
592                          << pv_to_uci(Rml[i].pv, i + 1) << endl;
593
594             // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
595             // otherwise exit the fail high/low loop.
596             if (value >= beta)
597             {
598                 beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
599                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
600             }
601             else if (value <= alpha)
602             {
603                 AspirationFailLow = true;
604                 StopOnPonderhit = false;
605
606                 alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
607                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
608             }
609             else
610                 break;
611
612         } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
613
614         // Collect info about search result
615         bestMove = Rml[0].pv[0];
616         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
617         bestValues[depth] = value;
618         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
619
620         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
621         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
622             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
623
624         if (LogFile.is_open())
625             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), Rml[0].pv) << endl;
626
627         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
628         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].pv_score > Rml[1].pv_score + EasyMoveMargin))
629             easyMove = bestMove;
630         else if (bestMove != easyMove)
631             easyMove = MOVE_NONE;
632
633         // Check for some early stop condition
634         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
635         {
636             // Stop search early if one move seems to be much better than the
637             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
638             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
639             if (   depth >= 7
640                 && easyMove == bestMove
641                 && (   Rml.size() == 1
642                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
643                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
644                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
645                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
646                 StopRequest = true;
647
648             // Take in account some extra time if the best move has changed
649             if (depth > 4 && depth < 50)
650                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
651
652             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
653             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
654             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
655                 StopRequest = true;
656
657             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
658             if (StopRequest && Limits.ponder)
659             {
660                 StopRequest = false;
661                 StopOnPonderhit = true;
662             }
663         }
664     }
665
666     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
667     if (SkillLevelEnabled)
668     {
669         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
670             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
671
672         bestMove = skillBest;
673         *ponderMove = skillPonder;
674     }
675
676     return bestMove;
677   }
678
679
680   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
681   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
682   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
683   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
684   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
685   // here: This is taken care of after we return from the split point.
686
687   template <NodeType NT>
688   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
689
690     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV);
691     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
692     const bool RootNode = (NT == Root);
693
694     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
695     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
696     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
697     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
698
699     Move movesSearched[MAX_MOVES];
700     int64_t nodes;
701     StateInfo st;
702     const TTEntry *tte;
703     Key posKey;
704     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
705     Depth ext, newDepth;
706     ValueType vt;
707     Value bestValue, value, oldAlpha;
708     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
709     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
710     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
711     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
712     SplitPoint* sp = NULL;
713
714     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
715     oldAlpha = alpha;
716     inCheck = pos.in_check();
717     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
718
719     // Used to send selDepth info to GUI
720     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
721         thread.maxPly = ss->ply;
722
723     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
724     if (!SpNode)
725     {
726         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
727         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
728         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
729     }
730     else
731     {
732         sp = ss->sp;
733         tte = NULL;
734         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
735         threatMove = sp->threatMove;
736         goto split_point_start;
737     }
738
739     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
740     {
741         NodesSincePoll = 0;
742         poll(pos);
743     }
744
745     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
746     if ((   StopRequest
747          || pos.is_draw<false>()
748          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
749         return VALUE_DRAW;
750
751     // Step 3. Mate distance pruning
752     if (!RootNode)
753     {
754         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
755         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
756         if (alpha >= beta)
757             return alpha;
758     }
759
760     // Step 4. Transposition table lookup
761     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
762     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
763     excludedMove = ss->excludedMove;
764     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
765     tte = TT.probe(posKey);
766     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
767
768     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
769     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
770     // smooth experience in analysis mode.
771     if (tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
772                        : ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ss->ply)))
773     {
774         TT.refresh(tte);
775         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
776         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
777     }
778
779     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
780     if (inCheck)
781         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
782     else if (tte)
783     {
784         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
785
786         ss->eval = tte->static_value();
787         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
788         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
789     }
790     else
791     {
792         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
793         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
794     }
795
796     // Save gain for the parent non-capture move
797     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
798
799     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
800     if (   !PvNode
801         &&  depth < RazorDepth
802         && !inCheck
803         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
804         &&  ttMove == MOVE_NONE
805         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
806         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
807     {
808         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
809         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
810         if (v < rbeta)
811             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
812             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
813             return v;
814     }
815
816     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
817     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
818     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
819     if (   !PvNode
820         && !ss->skipNullMove
821         &&  depth < RazorDepth
822         && !inCheck
823         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
824         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
825         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
826         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
827
828     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
829     if (   !PvNode
830         && !ss->skipNullMove
831         &&  depth > ONE_PLY
832         && !inCheck
833         &&  refinedValue >= beta
834         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
835         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
836     {
837         ss->currentMove = MOVE_NULL;
838
839         // Null move dynamic reduction based on depth
840         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
841
842         // Null move dynamic reduction based on value
843         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
844             R++;
845
846         pos.do_null_move(st);
847         (ss+1)->skipNullMove = true;
848         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
849                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
850         (ss+1)->skipNullMove = false;
851         pos.undo_null_move();
852
853         if (nullValue >= beta)
854         {
855             // Do not return unproven mate scores
856             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
857                 nullValue = beta;
858
859             if (depth < 6 * ONE_PLY)
860                 return nullValue;
861
862             // Do verification search at high depths
863             ss->skipNullMove = true;
864             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
865             ss->skipNullMove = false;
866
867             if (v >= beta)
868                 return nullValue;
869         }
870         else
871         {
872             // The null move failed low, which means that we may be faced with
873             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
874             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
875             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
876             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
877             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
878             threatMove = (ss+1)->bestMove;
879
880             if (   depth < ThreatDepth
881                 && (ss-1)->reduction
882                 && threatMove != MOVE_NONE
883                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
884                 return beta - 1;
885         }
886     }
887
888     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
889     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
890     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
891     // prune the previous move.
892     if (   !PvNode
893         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
894         && !inCheck
895         && !ss->skipNullMove
896         &&  excludedMove == MOVE_NONE
897         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
898     {
899         Value rbeta = beta + 200;
900         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
901
902         assert(rdepth >= ONE_PLY);
903
904         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
905         CheckInfo ci(pos);
906
907         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
908             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
909             {
910                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
911                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
912                 pos.undo_move(move);
913                 if (value >= rbeta)
914                     return value;
915             }
916     }
917
918     // Step 10. Internal iterative deepening
919     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
920         && ttMove == MOVE_NONE
921         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
922     {
923         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
924
925         ss->skipNullMove = true;
926         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
927         ss->skipNullMove = false;
928
929         tte = TT.probe(posKey);
930         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
931     }
932
933 split_point_start: // At split points actual search starts from here
934
935     // Initialize a MovePicker object for the current position
936     MovePickerExt<NT> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
937     CheckInfo ci(pos);
938     ss->bestMove = MOVE_NONE;
939     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
940     singularExtensionNode =   !RootNode
941                            && !SpNode
942                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
943                            && ttMove != MOVE_NONE
944                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
945                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
946                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
947     if (SpNode)
948     {
949         lock_grab(&(sp->lock));
950         bestValue = sp->bestValue;
951     }
952
953     // Step 11. Loop through moves
954     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
955     while (   bestValue < beta
956            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
957            && !thread.cutoff_occurred())
958     {
959       assert(move_is_ok(move));
960
961       if (move == excludedMove)
962           continue;
963
964       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
965       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
966           continue;
967
968       if (SpNode)
969       {
970           moveCount = ++sp->moveCount;
971           lock_release(&(sp->lock));
972       }
973       else
974           moveCount++;
975
976       if (RootNode)
977       {
978           // This is used by time management
979           FirstRootMove = (moveCount == 1);
980
981           // Save the current node count before the move is searched
982           nodes = pos.nodes_searched();
983
984           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
985           // correct accumulated node counts searched by each thread.
986           if (SendSearchedNodes)
987           {
988               SendSearchedNodes = false;
989               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
990           }
991
992           // For long searches send current move info to GUI
993           if (current_search_time() > 2000)
994               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
995                    << " currmove " << move << " currmovenumber " << moveCount << endl;
996       }
997
998       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
999       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (!RootNode ? 1 : depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : MultiPV));
1000       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1001       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1002
1003       // Step 12. Decide the new search depth
1004       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1005
1006       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1007       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1008       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1009       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1010       // a margin then we extend ttMove.
1011       if (   singularExtensionNode
1012           && move == ttMove
1013           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1014           && ext < ONE_PLY)
1015       {
1016           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1017
1018           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1019           {
1020               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1021               ss->excludedMove = move;
1022               ss->skipNullMove = true;
1023               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1024               ss->skipNullMove = false;
1025               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1026               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1027               if (v < rBeta)
1028                   ext = ONE_PLY;
1029           }
1030       }
1031
1032       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1033       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1034
1035       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1036       if (   !PvNode
1037           && !captureOrPromotion
1038           && !inCheck
1039           && !dangerous
1040           &&  move != ttMove
1041           && !move_is_castle(move))
1042       {
1043           // Move count based pruning
1044           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1045               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1046               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1047           {
1048               if (SpNode)
1049                   lock_grab(&(sp->lock));
1050
1051               continue;
1052           }
1053
1054           // Value based pruning
1055           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1056           // but fixing this made program slightly weaker.
1057           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1058           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1059                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1060
1061           if (futilityValueScaled < beta)
1062           {
1063               if (SpNode)
1064               {
1065                   lock_grab(&(sp->lock));
1066                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1067                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1068               }
1069               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1070                   bestValue = futilityValueScaled;
1071
1072               continue;
1073           }
1074
1075           // Prune moves with negative SEE at low depths
1076           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1077               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1078               && pos.see_sign(move) < 0)
1079           {
1080               if (SpNode)
1081                   lock_grab(&(sp->lock));
1082
1083               continue;
1084           }
1085       }
1086
1087       // Check for legality only before to do the move
1088       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1089       {
1090           moveCount--;
1091           continue;
1092       }
1093
1094       ss->currentMove = move;
1095       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1096           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1097
1098       // Step 14. Make the move
1099       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1100
1101       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1102       // The first move in list is the expected PV
1103       if (isPvMove)
1104           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1105                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1106       else
1107       {
1108           // Step 15. Reduced depth search
1109           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1110           bool doFullDepthSearch = true;
1111
1112           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1113               && !captureOrPromotion
1114               && !dangerous
1115               && !move_is_castle(move)
1116               &&  ss->killers[0] != move
1117               &&  ss->killers[1] != move
1118               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1119           {
1120               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1121               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1122
1123               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1124                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1125
1126               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1127               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1128           }
1129
1130           // Step 16. Full depth search
1131           if (doFullDepthSearch)
1132           {
1133               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1134               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1135                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1136
1137               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1138               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1139               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1140               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1141                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1142                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1143           }
1144       }
1145
1146       // Step 17. Undo move
1147       pos.undo_move(move);
1148
1149       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1150
1151       // Step 18. Check for new best move
1152       if (SpNode)
1153       {
1154           lock_grab(&(sp->lock));
1155           bestValue = sp->bestValue;
1156           alpha = sp->alpha;
1157       }
1158
1159       if (value > bestValue)
1160       {
1161           bestValue = value;
1162           ss->bestMove = move;
1163
1164           if (  !RootNode
1165               && PvNode
1166               && value > alpha
1167               && value < beta) // We want always alpha < beta
1168               alpha = value;
1169
1170           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1171           {
1172               sp->bestValue = value;
1173               sp->ss->bestMove = move;
1174               sp->alpha = alpha;
1175               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1176           }
1177       }
1178
1179       if (RootNode)
1180       {
1181           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1182           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1183           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1184           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1185           // move and/or PV.
1186           if (StopRequest)
1187               break;
1188
1189           // Remember searched nodes counts for this move
1190           mp.current().nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1191
1192           // PV move or new best move ?
1193           if (isPvMove || value > alpha)
1194           {
1195               // Update PV
1196               mp.current().pv_score = value;
1197               mp.current().extract_pv_from_tt(pos);
1198
1199               // We record how often the best move has been changed in each
1200               // iteration. This information is used for time management: When
1201               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1202               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1203                   Rml.bestMoveChanges++;
1204
1205               // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
1206               // because all the values but the first are usually set to
1207               // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
1208               // the moves but the new PV that goes to head.
1209               sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + moveCount);
1210
1211               // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window, so set
1212               // alpha equal to minimum score among the PV lines searched so far.
1213               if (MultiPV > 1)
1214                   alpha = Rml[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score;
1215               else if (value > alpha)
1216                   alpha = value;
1217           }
1218           else
1219               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1220               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1221               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1222               mp.current().pv_score = -VALUE_INFINITE;
1223
1224       } // RootNode
1225
1226       // Step 19. Check for split
1227       if (   !RootNode
1228           && !SpNode
1229           && depth >= Threads.min_split_depth()
1230           && bestValue < beta
1231           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1232           && !StopRequest
1233           && !thread.cutoff_occurred())
1234           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1235                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1236     }
1237
1238     // Step 20. Check for mate and stalemate
1239     // All legal moves have been searched and if there are
1240     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1241     // If one move was excluded return fail low score.
1242     if (!SpNode && !moveCount)
1243         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1244
1245     // Step 21. Update tables
1246     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1247     // history counters, and killer moves.
1248     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1249     {
1250         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1251         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1252              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1253
1254         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1255
1256         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1257         if (    bestValue >= beta
1258             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1259         {
1260             if (move != ss->killers[0])
1261             {
1262                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1263                 ss->killers[0] = move;
1264             }
1265             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1266         }
1267     }
1268
1269     if (SpNode)
1270     {
1271         // Here we have the lock still grabbed
1272         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1273         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1274         lock_release(&(sp->lock));
1275     }
1276
1277     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1278
1279     return bestValue;
1280   }
1281
1282   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1283   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1284   // less than ONE_PLY).
1285
1286   template <NodeType NT>
1287   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1288
1289     const bool PvNode = (NT == PV);
1290
1291     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1292     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1293     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1294     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1295     assert(depth <= 0);
1296     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1297
1298     StateInfo st;
1299     Move ttMove, move;
1300     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1301     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1302     const TTEntry* tte;
1303     Depth ttDepth;
1304     Value oldAlpha = alpha;
1305
1306     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1307     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1308
1309     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1310     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1311         return VALUE_DRAW;
1312
1313     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1314     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1315     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1316     inCheck = pos.in_check();
1317     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1318
1319     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1320     // pruning, but only for move ordering.
1321     tte = TT.probe(pos.get_key());
1322     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1323
1324     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1325     {
1326         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1327         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1328     }
1329
1330     // Evaluate the position statically
1331     if (inCheck)
1332     {
1333         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1334         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1335         enoughMaterial = false;
1336     }
1337     else
1338     {
1339         if (tte)
1340         {
1341             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1342
1343             evalMargin = tte->static_value_margin();
1344             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1345         }
1346         else
1347             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
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, move_to((ss-1)->currentMove));
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       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1380
1381       // Futility pruning
1382       if (   !PvNode
1383           && !inCheck
1384           && !givesCheck
1385           &&  move != ttMove
1386           &&  enoughMaterial
1387           && !move_is_promotion(move)
1388           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1389       {
1390           futilityValue =  futilityBase
1391                          + piece_value_endgame(pos.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 =   !PvNode
1410                        && inCheck
1411                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1412                        && !pos.move_is_capture(move)
1413                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1414
1415       // Don't search moves with negative SEE values
1416       if (   !PvNode
1417           && (!inCheck || evasionPrunable)
1418           &&  move != ttMove
1419           && !move_is_promotion(move)
1420           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1421           continue;
1422
1423       // Don't search useless checks
1424       if (   !PvNode
1425           && !inCheck
1426           &&  givesCheck
1427           &&  move != ttMove
1428           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1429           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1430           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1431       {
1432           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1433               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1434
1435           continue;
1436       }
1437
1438       // Check for legality only before to do the move
1439       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1440           continue;
1441
1442       // Update current move
1443       ss->currentMove = move;
1444
1445       // Make and search the move
1446       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1447       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1448       pos.undo_move(move);
1449
1450       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1451
1452       // New best move?
1453       if (value > bestValue)
1454       {
1455           bestValue = value;
1456           if (value > alpha)
1457           {
1458               alpha = value;
1459               ss->bestMove = move;
1460           }
1461        }
1462     }
1463
1464     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1465     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1466     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1467         return value_mated_in(ss->ply);
1468
1469     // Update transposition table
1470     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1471     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1472
1473     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1474
1475     return bestValue;
1476   }
1477
1478
1479   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1480   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1481   // will be pruned.
1482
1483   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1484   {
1485     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1486     Square from, to, ksq, victimSq;
1487     Piece pc;
1488     Color them;
1489     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1490
1491     from = move_from(move);
1492     to = move_to(move);
1493     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1494     ksq = pos.king_square(them);
1495     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1496     pc = pos.piece_on(from);
1497
1498     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1499     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1500     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1501
1502     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1503     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1504
1505     if (!(b && (b & (b - 1))))
1506         return true;
1507
1508     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1509     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1510         && bit_is_set(kingAtt, to))
1511         return true;
1512
1513     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1514     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1515
1516     while (b)
1517     {
1518         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1519         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1520
1521         // Note that here we generate illegal "double move"!
1522         if (   futilityValue >= beta
1523             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1524             return true;
1525
1526         if (futilityValue > bv)
1527             bv = futilityValue;
1528     }
1529
1530     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1531     *bestValue = bv;
1532     return false;
1533   }
1534
1535
1536   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1537   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1538   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1539   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1540   // second move is assumed to be a move from the current position.
1541
1542   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1543
1544     Square f1, t1, f2, t2;
1545     Piece p1, p2;
1546     Square ksq;
1547
1548     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1549     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1550
1551     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1552     f2 = move_from(m2);
1553     t1 = move_to(m1);
1554     if (f2 == t1)
1555         return true;
1556
1557     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1558     t2 = move_to(m2);
1559     f1 = move_from(m1);
1560     if (t2 == f1)
1561         return true;
1562
1563     // Case 3: Moving through the vacated square
1564     p2 = pos.piece_on(f2);
1565     if (   piece_is_slider(p2)
1566         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1567       return true;
1568
1569     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1570     p1 = pos.piece_on(t1);
1571     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1572         return true;
1573
1574     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1575     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1576     if (    piece_is_slider(p1)
1577         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1578     {
1579         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1580         clear_bit(&occ, f2);
1581         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1582             return true;
1583     }
1584     return false;
1585   }
1586
1587
1588   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1589   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1590   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1591
1592   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1593
1594     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1595       return v + ply;
1596
1597     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1598       return v - ply;
1599
1600     return v;
1601   }
1602
1603
1604   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1605   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1606
1607   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1608
1609     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1610       return v - ply;
1611
1612     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1613       return v + ply;
1614
1615     return v;
1616   }
1617
1618
1619   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1620   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1621
1622   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1623
1624     assert(move_is_ok(m));
1625     assert(threat && move_is_ok(threat));
1626     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1627     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1628
1629     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1630
1631     mfrom = move_from(m);
1632     mto = move_to(m);
1633     tfrom = move_from(threat);
1634     tto = move_to(threat);
1635
1636     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1637     if (mfrom == tto)
1638         return true;
1639
1640     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1641     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1642     if (   pos.move_is_capture(threat)
1643         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1644             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1645         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1646         return true;
1647
1648     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1649     // prune safe moves which block its ray.
1650     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1651         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1652         && pos.see_sign(m) >= 0)
1653         return true;
1654
1655     return false;
1656   }
1657
1658
1659   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1660   // can be used at a given point in search.
1661
1662   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1663
1664     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1665
1666     return   (   tte->depth() >= depth
1667               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1668               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1669
1670           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1671               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1672   }
1673
1674
1675   // refine_eval() returns the transposition table score if
1676   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1677
1678   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1679
1680       assert(tte);
1681
1682       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1683
1684       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1685           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1686           return v;
1687
1688       return defaultEval;
1689   }
1690
1691
1692   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1693   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1694
1695   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1696                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1697     Move m;
1698     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1699
1700     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1701
1702     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1703     {
1704         m = movesSearched[i];
1705
1706         assert(m != move);
1707
1708         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1709     }
1710   }
1711
1712
1713   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1714   // the static position evaluation before and after the move.
1715
1716   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1717
1718     if (   m != MOVE_NULL
1719         && before != VALUE_NONE
1720         && after != VALUE_NONE
1721         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1722         && !move_is_special(m))
1723         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1724   }
1725
1726
1727   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1728   // since the beginning of the current search.
1729
1730   int current_search_time(int set) {
1731
1732     static int searchStartTime;
1733
1734     if (set)
1735         searchStartTime = set;
1736
1737     return get_system_time() - searchStartTime;
1738   }
1739
1740
1741   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1742   // protocol specifications:
1743   //
1744   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1745   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1746   //            use negative values for y.
1747
1748   std::string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1749
1750     std::stringstream s;
1751
1752     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1753         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1754     else
1755         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1756
1757     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1758
1759     return s.str();
1760   }
1761
1762
1763   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1764   // to be sent to UCI gui.
1765
1766   std::string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1767
1768     std::stringstream s;
1769     int t = current_search_time();
1770
1771     s << " nodes " << nodes
1772       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1773       << " time "  << t;
1774
1775     return s.str();
1776   }
1777
1778   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1779   // formatted according to UCI specification.
1780
1781   std::string pv_to_uci(Move pv[], int pvNum) {
1782
1783     std::stringstream s;
1784
1785     s << " multipv " << pvNum << " pv ";
1786
1787     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1788         s << *pv << " ";
1789
1790     return s.str();
1791   }
1792
1793   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1794   // seldepth formatted according to UCI specification.
1795
1796   std::string depth_to_uci(Depth depth) {
1797
1798     std::stringstream s;
1799
1800     // Retrieve max searched depth among threads
1801     int selDepth = 0;
1802     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1803         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1804             selDepth = Threads[i].maxPly;
1805
1806      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1807
1808     return s.str();
1809   }
1810
1811
1812   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1813   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1814   // search.
1815
1816   void poll(const Position& pos) {
1817
1818     static int lastInfoTime;
1819     int t = current_search_time();
1820
1821     //  Poll for input
1822     if (input_available())
1823     {
1824         // We are line oriented, don't read single chars
1825         std::string command;
1826
1827         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1828         {
1829             // Quit the program as soon as possible
1830             Limits.ponder = false;
1831             QuitRequest = StopRequest = true;
1832             return;
1833         }
1834         else if (command == "stop")
1835         {
1836             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1837             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1838             Limits.ponder = false;
1839             StopRequest = true;
1840         }
1841         else if (command == "ponderhit")
1842         {
1843             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1844             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1845             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1846             Limits.ponder = false;
1847
1848             if (StopOnPonderhit)
1849                 StopRequest = true;
1850         }
1851     }
1852
1853     // Print search information
1854     if (t < 1000)
1855         lastInfoTime = 0;
1856
1857     else if (lastInfoTime > t)
1858         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1859         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1860         lastInfoTime = 0;
1861
1862     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1863     {
1864         lastInfoTime = t;
1865
1866         dbg_print_mean();
1867         dbg_print_hit_rate();
1868
1869         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1870         SendSearchedNodes = true;
1871     }
1872
1873     // Should we stop the search?
1874     if (Limits.ponder)
1875         return;
1876
1877     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1878                            && !AspirationFailLow
1879                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1880
1881     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1882                      || stillAtFirstMove;
1883
1884     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1885         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1886         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1887         StopRequest = true;
1888   }
1889
1890
1891   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1892   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1893   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1894   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1895   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1896   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1897
1898   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1899
1900     std::string command;
1901
1902     // Wait for a command from stdin
1903     while (   std::getline(std::cin, command)
1904            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1905
1906     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1907         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1908   }
1909
1910
1911   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1912   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1913   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1914
1915     assert(MultiPV > 1);
1916
1917     static RKISS rk;
1918
1919     // Rml list is already sorted by pv_score in descending order
1920     int s;
1921     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1922     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
1923     int max = Rml[0].pv_score;
1924     int var = Min(max - Rml[size - 1].pv_score, PawnValueMidgame);
1925     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
1926
1927     // PRNG sequence should be non deterministic
1928     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
1929         rk.rand<unsigned>();
1930
1931     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
1932     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1933     // then we choose the move with the resulting highest score.
1934     for (int i = 0; i < size; i++)
1935     {
1936         s = Rml[i].pv_score;
1937
1938         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1939         if (i > 0 && Rml[i-1].pv_score > s + EasyMoveMargin)
1940             break;
1941
1942         // This is our magical formula
1943         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
1944
1945         if (s > max_s)
1946         {
1947             max_s = s;
1948             *best = Rml[i].pv[0];
1949             *ponder = Rml[i].pv[1];
1950         }
1951     }
1952   }
1953
1954
1955   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
1956
1957   RootMove::RootMove() {
1958
1959     nodes = 0;
1960     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
1961     pv[0] = MOVE_NONE;
1962   }
1963
1964   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
1965
1966     const Move* src = rm.pv;
1967     Move* dst = pv;
1968
1969     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
1970     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
1971
1972     nodes = rm.nodes;
1973     pv_score = rm.pv_score;
1974     non_pv_score = rm.non_pv_score;
1975     return *this;
1976   }
1977
1978   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
1979
1980     Move* sm;
1981     bestMoveChanges = 0;
1982     clear();
1983
1984     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
1985     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
1986     {
1987         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
1988         // is in the list before to add it.
1989         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
1990
1991         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
1992             continue;
1993
1994         RootMove rm;
1995         rm.pv[0] = ml.move();
1996         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
1997         rm.pv_score = -VALUE_INFINITE;
1998         push_back(rm);
1999     }
2000   }
2001
2002   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2003   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2004   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2005   // long PV to print that is important for position analysis.
2006
2007   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2008
2009     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2010     TTEntry* tte;
2011     int ply = 1;
2012
2013     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2014
2015     pos.do_move(pv[0], *st++);
2016
2017     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2018            && tte->move() != MOVE_NONE
2019            && pos.move_is_pl(tte->move())
2020            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2021            && ply < PLY_MAX
2022            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2023     {
2024         pv[ply] = tte->move();
2025         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2026     }
2027     pv[ply] = MOVE_NONE;
2028
2029     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2030   }
2031
2032   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2033   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2034   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2035
2036   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2037
2038     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2039     TTEntry* tte;
2040     Key k;
2041     Value v, m = VALUE_NONE;
2042     int ply = 0;
2043
2044     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2045
2046     do {
2047         k = pos.get_key();
2048         tte = TT.probe(k);
2049
2050         // Don't overwrite existing correct entries
2051         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2052         {
2053             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2054             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2055         }
2056         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2057
2058     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2059
2060     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2061   }
2062
2063   // Specializations for MovePickerExt in case of Root node
2064   MovePickerExt<Root>::MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d,
2065                                      const History& h, SearchStack* ss, Value b)
2066                      : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), cur(-1) {
2067     Move move;
2068     Value score = VALUE_ZERO;
2069
2070     // Score root moves using standard ordering used in main search, the moves
2071     // are scored according to the order in which they are returned by MovePicker.
2072     // This is the second order score that is used to compare the moves when
2073     // the first orders pv_score of both moves are equal.
2074     while ((move = MovePicker::get_next_move()) != MOVE_NONE)
2075         for (RootMoveList::iterator rm = Rml.begin(); rm != Rml.end(); ++rm)
2076             if (rm->pv[0] == move)
2077             {
2078                 rm->non_pv_score = score--;
2079                 break;
2080             }
2081
2082     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.end());
2083   }
2084
2085 } // namespace
2086
2087
2088 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2089 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2090 // object for which the current thread is the master.
2091
2092 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2093
2094   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2095
2096   int i;
2097   bool allFinished;
2098
2099   while (true)
2100   {
2101       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2102       // master should exit as last one.
2103       if (allThreadsShouldExit)
2104       {
2105           assert(!sp);
2106           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2107           return;
2108       }
2109
2110       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2111       // instead of wasting CPU time polling for work.
2112       while (   threadID >= activeThreads
2113              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2114              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2115       {
2116           assert(!sp || useSleepingThreads);
2117           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2118
2119           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2120               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2121
2122           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2123           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2124
2125           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2126           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2127           allFinished = (i == activeThreads);
2128
2129           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2130           {
2131               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2132               break;
2133           }
2134
2135           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2136           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2137               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2138
2139           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2140       }
2141
2142       // If this thread has been assigned work, launch a search
2143       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2144       {
2145           assert(!allThreadsShouldExit);
2146
2147           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2148
2149           // Copy split point position and search stack and call search()
2150           // with SplitPoint template parameter set to true.
2151           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2152           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2153           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2154
2155           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2156           (ss+1)->sp = tsp;
2157
2158           if (tsp->pvNode)
2159               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2160           else
2161               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2162
2163           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2164
2165           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2166
2167           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2168           // case we are the last slave of the split point.
2169           if (   useSleepingThreads
2170               && threadID != tsp->master
2171               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2172               threads[tsp->master].wake_up();
2173       }
2174
2175       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2176       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2177       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2178       allFinished = (i == activeThreads);
2179
2180       if (allFinished)
2181       {
2182           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2183           // be sure sp->lock has been released before to return.
2184           lock_grab(&(sp->lock));
2185           lock_release(&(sp->lock));
2186
2187           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2188           // because here is all finished is not possible master is booked.
2189           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2190
2191           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2192           return;
2193       }
2194   }
2195 }