b271e0e20f151e2997f06109ffea50b5da3caf9f
[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 <iomanip>
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27 #include <vector>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 namespace {
47
48   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
49   const bool FakeSplit = false;
50
51   // Different node types, used as template parameter
52   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store a pv_score, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
58   struct RootMove {
59
60     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
61     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
62     // than a move m2 if it has an higher pv_score
63     bool operator<(const RootMove& m) const { return pv_score < m.pv_score; }
64
65     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
66     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
67
68     int64_t nodes;
69     Value pv_score;
70     std::vector<Move> pv;
71   };
72
73   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
74   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
75
76     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
77     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
78
79     int bestMoveChanges;
80   };
81
82
83   /// Constants
84
85   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
86   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
87   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
88
89   // Step 6. Razoring
90
91   // Maximum depth for razoring
92   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
93
94   // Dynamic razoring margin based on depth
95   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
96
97   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
98   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
99
100   // Step 9. Internal iterative deepening
101
102   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
103   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
104
105   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
106   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
107   const Value IIDMargin = Value(0x100);
108
109   // Step 11. Decide the new search depth
110
111   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
112   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
113   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
115   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
116
117   // Minimum depth for use of singular extension
118   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
119
120   // Step 12. Futility pruning
121
122   // Futility margin for quiescence search
123   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
124
125   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
126   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
127   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
128
129   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
130
131     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
132                            : 2 * VALUE_INFINITE;
133   }
134
135   inline int futility_move_count(Depth d) {
136
137     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
138   }
139
140   // Step 14. Reduced search
141
142   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
143   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
144
145   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
146
147     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
148   }
149
150   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
151   // better than the second best move.
152   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
153
154
155   /// Namespace variables
156
157   // Root move list
158   RootMoveList Rml;
159
160   // MultiPV mode
161   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIteration;
162
163   // Time management variables
164   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
165   TimeManager TimeMgr;
166   SearchLimits Limits;
167
168   // Log file
169   std::ofstream LogFile;
170
171   // Skill level adjustment
172   int SkillLevel;
173   bool SkillLevelEnabled;
174
175   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
176   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
177   bool SendSearchedNodes;
178   int NodesSincePoll;
179   int NodesBetweenPolls = 30000;
180
181   // History table
182   History H;
183
184
185   /// Local functions
186
187   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
188
189   template <NodeType NT>
190   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
191
192   template <NodeType NT>
193   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
194
195   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
196   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
197   Value value_to_tt(Value v, int ply);
198   Value value_from_tt(Value v, int ply);
199   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
200   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
201   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
202   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
203   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
204   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
205
206   int current_search_time(int set = 0);
207   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
208   string speed_to_uci(int64_t nodes);
209   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
210   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
211   string depth_to_uci(Depth depth);
212   void poll(const Position& pos);
213   void wait_for_stop_or_ponderhit();
214
215   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
216   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
217   // we simply create and use a standard MovePicker object.
218   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
219
220     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
221                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
222   };
223
224   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
225   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePicker {
226
227     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
228                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
229
230     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
231     MovePicker* mp;
232   };
233
234   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
235
236     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
237                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
238   };
239
240   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
241   // notation compatible with UCI protocol.
242   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
243
244     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
245     return os << move_to_uci(m, chess960);
246   }
247
248   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
249   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
250   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
251   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
252   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
253   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
254   enum set960 {};
255
256   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
257
258     os.iword(0) = int(f);
259     return os;
260   }
261
262   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
263   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
264   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
265   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
266   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
267   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
268   template <bool PvNode>
269   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
270                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
271     assert(m != MOVE_NONE);
272
273     Depth result = DEPTH_ZERO;
274     *dangerous = moveIsCheck;
275
276     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
277         result += CheckExtension[PvNode];
278
279     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
280     {
281         Color c = pos.side_to_move();
282         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
283         {
284             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
285             *dangerous = true;
286         }
287         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
288         {
289             result += PassedPawnExtension[PvNode];
290             *dangerous = true;
291         }
292     }
293
294     if (   captureOrPromotion
295         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
296         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
297             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
298         && !move_is_special(m))
299     {
300         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
301         *dangerous = true;
302     }
303
304     return Min(result, ONE_PLY);
305   }
306
307 } // namespace
308
309
310 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
311
312 void init_search() {
313
314   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
315   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
316   int mc; // moveCount
317
318   // Init reductions array
319   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
320   {
321       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
322       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
323       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
324       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
325   }
326
327   // Init futility margins array
328   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
329       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
330
331   // Init futility move count array
332   for (d = 0; d < 32; d++)
333       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
334 }
335
336
337 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
338 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
339
340 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
341
342   StateInfo st;
343   int64_t sum = 0;
344
345   // Generate all legal moves
346   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
347
348   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
349   // the moves, just to count them.
350   if (depth <= ONE_PLY)
351       return ml.size();
352
353   // Loop through all legal moves
354   CheckInfo ci(pos);
355   for ( ; !ml.end(); ++ml)
356   {
357       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
358       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
359       pos.undo_move(ml.move());
360   }
361   return sum;
362 }
363
364
365 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
366 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
367 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
368 /// received during the search.
369
370 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
371
372   static Book book;
373
374   // Initialize global search-related variables
375   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
376   NodesSincePoll = 0;
377   current_search_time(get_system_time());
378   Limits = limits;
379   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
380
381   // Set output steram in normal or chess960 mode
382   cout << set960(pos.is_chess960());
383
384   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
385   if (Limits.maxNodes)
386       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
387   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
388       NodesBetweenPolls = 1000;
389   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
390       NodesBetweenPolls = 5000;
391   else
392       NodesBetweenPolls = 30000;
393
394   // Look for a book move
395   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
396   {
397       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
398           book.open(Options["Book File"].value<string>());
399
400       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
401       if (bookMove != MOVE_NONE)
402       {
403           if (Limits.ponder)
404               wait_for_stop_or_ponderhit();
405
406           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
407           return !QuitRequest;
408       }
409   }
410
411   // Read UCI options
412   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
413   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
414
415   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
416   Threads.read_uci_options();
417
418   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
419   Threads.init_hash_tables();
420   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
421
422   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
423   {
424       Options["Clear Hash"].set_value("false");
425       TT.clear();
426   }
427
428   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
429   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
430   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
431   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
432
433   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
434   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
435   {
436       Threads[i].wake_up();
437       Threads[i].maxPly = 0;
438   }
439
440   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
441   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
442   {
443       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
444       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
445
446       if (LogFile.is_open())
447           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
448                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
449                   << " ponder: "      << Limits.ponder
450                   << " time: "        << Limits.time
451                   << " increment: "   << Limits.increment
452                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
453                   << endl;
454   }
455
456   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
457   Move ponderMove = MOVE_NONE;
458   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
459
460   // Write final search statistics and close log file
461   if (LogFile.is_open())
462   {
463       int t = current_search_time();
464
465       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
466               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
467               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
468
469       StateInfo st;
470       pos.do_move(bestMove, st);
471       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
472       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
473       LogFile.close();
474   }
475
476   // This makes all the threads to go to sleep
477   Threads.set_size(1);
478
479   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
480   // best move before we are told to do so.
481   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
482       wait_for_stop_or_ponderhit();
483
484   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
485   cout << "bestmove " << bestMove;
486
487   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
488   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
489   if (ponderMove != MOVE_NONE)
490       cout << " ponder " << ponderMove;
491
492   cout << endl;
493
494   return !QuitRequest;
495 }
496
497
498 namespace {
499
500   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
501   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
502   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
503
504   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
505
506     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
507     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
508     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
509     int depth, aspirationDelta;
510     Value value, alpha, beta;
511     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
512
513     // Initialize stuff before a new search
514     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
515     TT.new_search();
516     H.clear();
517     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
518     depth = aspirationDelta = 0;
519     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
520     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
521
522     // Moves to search are verified and copied
523     Rml.init(pos, searchMoves);
524
525     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
526     if (!Rml.size())
527     {
528         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
529              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
530
531         return MOVE_NONE;
532     }
533
534     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
535     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
536     {
537         // Remember best moves and values from previous iteration
538         RootMoveList prevRml = Rml;
539
540         Rml.bestMoveChanges = 0;
541
542         // MultiPV iteration loop
543         for (MultiPVIteration = 0; MultiPVIteration < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIteration++)
544         {
545             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
546             if (depth >= 5 && abs(prevRml[MultiPVIteration].pv_score) < VALUE_KNOWN_WIN)
547             {
548                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
549                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
550
551                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
552                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
553
554                 alpha = Max(prevRml[MultiPVIteration].pv_score - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
555                 beta  = Min(prevRml[MultiPVIteration].pv_score + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
556             }
557             else
558             {
559                 alpha = -VALUE_INFINITE;
560                 beta  =  VALUE_INFINITE;
561             }
562
563             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
564             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
565             do {
566                 // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
567                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
568
569                 // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
570                 // because all the values but the first are usually set to
571                 // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
572                 // the moves but the new PV that goes to head.
573                 if (value > alpha && value < beta)
574                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.end());
575                 else
576                     // In MultiPV mode, sort only the tail of the list
577                     // until all fail-highs and fail-lows have been resolved
578                     sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIteration, Rml.end());
579
580                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
581                 // have been overwritten during the search.
582                 for (int i = 0; i <= MultiPVIteration; i++)
583                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
584
585                 // Value cannot be trusted. Break out immediately!
586                 if (StopRequest)
587                     break;
588
589                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
590                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
591                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
592                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
593                     {
594                         bool updated = (i <= MultiPVIteration);
595
596                         if (depth == 1 && !updated)
597                               continue;
598
599                         const RootMoveList& rml = (updated ? Rml : prevRml);
600
601                         cout << "info"
602                              << depth_to_uci((updated ? depth : depth - 1)  * ONE_PLY)
603                              << (i == MultiPVIteration ? score_to_uci(rml[i].pv_score, alpha, beta)
604                                                        : score_to_uci(rml[i].pv_score))
605                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
606                              << pv_to_uci(&rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
607                              << endl;
608                     }
609
610                 // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
611                 // otherwise exit the fail high/low loop.
612                 if (value >= beta)
613                 {
614                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
615                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
616                 }
617                 else if (value <= alpha)
618                 {
619                     AspirationFailLow = true;
620                     StopOnPonderhit = false;
621
622                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
623                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
624                 }
625                 else
626                     break;
627
628             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
629         }
630
631         // Collect info about search result
632         bestMove = Rml[0].pv[0];
633         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
634         bestValues[depth] = value;
635         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
636
637         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
638         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
639             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
640
641         if (LogFile.is_open())
642             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
643
644         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
645         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].pv_score > Rml[1].pv_score + EasyMoveMargin))
646             easyMove = bestMove;
647         else if (bestMove != easyMove)
648             easyMove = MOVE_NONE;
649
650         // Check for some early stop condition
651         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
652         {
653             // Stop search early if one move seems to be much better than the
654             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
655             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
656             if (   depth >= 7
657                 && easyMove == bestMove
658                 && (   Rml.size() == 1
659                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
660                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
661                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
662                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
663                 StopRequest = true;
664
665             // Take in account some extra time if the best move has changed
666             if (depth > 4 && depth < 50)
667                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
668
669             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
670             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
671             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
672                 StopRequest = true;
673
674             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
675             if (StopRequest && Limits.ponder)
676             {
677                 StopRequest = false;
678                 StopOnPonderhit = true;
679             }
680         }
681     }
682
683     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
684     if (SkillLevelEnabled)
685     {
686         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
687             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
688
689         bestMove = skillBest;
690         *ponderMove = skillPonder;
691     }
692
693     return bestMove;
694   }
695
696
697   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
698   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
699   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
700   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
701   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
702   // here: This is taken care of after we return from the split point.
703
704   template <NodeType NT>
705   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
706
707     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV);
708     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
709     const bool RootNode = (NT == Root);
710
711     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
712     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
713     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
714     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
715
716     Move movesSearched[MAX_MOVES];
717     int64_t nodes;
718     StateInfo st;
719     const TTEntry *tte;
720     Key posKey;
721     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
722     Depth ext, newDepth;
723     ValueType vt;
724     Value bestValue, value, oldAlpha;
725     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
726     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
727     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
728     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
729     SplitPoint* sp = NULL;
730
731     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
732     oldAlpha = alpha;
733     inCheck = pos.in_check();
734     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
735
736     // Used to send selDepth info to GUI
737     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
738         thread.maxPly = ss->ply;
739
740     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
741     if (!SpNode)
742     {
743         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
744         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
745         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
746     }
747     else
748     {
749         sp = ss->sp;
750         tte = NULL;
751         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
752         threatMove = sp->threatMove;
753         goto split_point_start;
754     }
755
756     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
757     {
758         NodesSincePoll = 0;
759         poll(pos);
760     }
761
762     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
763     if ((   StopRequest
764          || pos.is_draw<false>()
765          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
766         return VALUE_DRAW;
767
768     // Step 3. Mate distance pruning
769     if (!RootNode)
770     {
771         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
772         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
773         if (alpha >= beta)
774             return alpha;
775     }
776
777     // Step 4. Transposition table lookup
778     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
779     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
780     excludedMove = ss->excludedMove;
781     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
782     tte = TT.probe(posKey);
783     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
784
785     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
786     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
787     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
788     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
789     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
790                                     : ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ss->ply)))
791     {
792         TT.refresh(tte);
793         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
794         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
795     }
796
797     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
798     if (inCheck)
799         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
800     else if (tte)
801     {
802         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
803
804         ss->eval = tte->static_value();
805         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
806         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
807     }
808     else
809     {
810         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
811         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
812     }
813
814     // Save gain for the parent non-capture move
815     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
816
817     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
818     if (   !PvNode
819         &&  depth < RazorDepth
820         && !inCheck
821         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
822         &&  ttMove == MOVE_NONE
823         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
824         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
825     {
826         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
827         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
828         if (v < rbeta)
829             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
830             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
831             return v;
832     }
833
834     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
835     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
836     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
837     if (   !PvNode
838         && !ss->skipNullMove
839         &&  depth < RazorDepth
840         && !inCheck
841         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
842         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
843         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
844         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
845
846     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
847     if (   !PvNode
848         && !ss->skipNullMove
849         &&  depth > ONE_PLY
850         && !inCheck
851         &&  refinedValue >= beta
852         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
853         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
854     {
855         ss->currentMove = MOVE_NULL;
856
857         // Null move dynamic reduction based on depth
858         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
859
860         // Null move dynamic reduction based on value
861         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
862             R++;
863
864         pos.do_null_move(st);
865         (ss+1)->skipNullMove = true;
866         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
867                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
868         (ss+1)->skipNullMove = false;
869         pos.undo_null_move();
870
871         if (nullValue >= beta)
872         {
873             // Do not return unproven mate scores
874             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
875                 nullValue = beta;
876
877             if (depth < 6 * ONE_PLY)
878                 return nullValue;
879
880             // Do verification search at high depths
881             ss->skipNullMove = true;
882             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
883             ss->skipNullMove = false;
884
885             if (v >= beta)
886                 return nullValue;
887         }
888         else
889         {
890             // The null move failed low, which means that we may be faced with
891             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
892             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
893             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
894             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
895             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
896             threatMove = (ss+1)->bestMove;
897
898             if (   depth < ThreatDepth
899                 && (ss-1)->reduction
900                 && threatMove != MOVE_NONE
901                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
902                 return beta - 1;
903         }
904     }
905
906     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
907     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
908     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
909     // prune the previous move.
910     if (   !PvNode
911         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
912         && !inCheck
913         && !ss->skipNullMove
914         &&  excludedMove == MOVE_NONE
915         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
916     {
917         Value rbeta = beta + 200;
918         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
919
920         assert(rdepth >= ONE_PLY);
921
922         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
923         CheckInfo ci(pos);
924
925         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
926             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
927             {
928                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
929                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
930                 pos.undo_move(move);
931                 if (value >= rbeta)
932                     return value;
933             }
934     }
935
936     // Step 10. Internal iterative deepening
937     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
938         && ttMove == MOVE_NONE
939         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
940     {
941         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
942
943         ss->skipNullMove = true;
944         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
945         ss->skipNullMove = false;
946
947         tte = TT.probe(posKey);
948         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
949     }
950
951 split_point_start: // At split points actual search starts from here
952
953     // Initialize a MovePicker object for the current position
954     MovePickerExt<NT> mp(pos, RootNode ? Rml[MultiPVIteration].pv[0] : ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
955     CheckInfo ci(pos);
956     ss->bestMove = MOVE_NONE;
957     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
958     singularExtensionNode =   !RootNode
959                            && !SpNode
960                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
961                            && ttMove != MOVE_NONE
962                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
963                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
964                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
965     if (SpNode)
966     {
967         lock_grab(&(sp->lock));
968         bestValue = sp->bestValue;
969     }
970
971     // Step 11. Loop through moves
972     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
973     while (   bestValue < beta
974            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
975            && !thread.cutoff_occurred())
976     {
977       assert(move_is_ok(move));
978
979       if (move == excludedMove)
980           continue;
981
982       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root Move List.
983       // Also in MultiPV mode we skip moves which already have got an exact score
984       // in previous MultiPV Iteration.
985       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIteration))
986           continue;
987
988       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
989       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
990           continue;
991
992       if (SpNode)
993       {
994           moveCount = ++sp->moveCount;
995           lock_release(&(sp->lock));
996       }
997       else
998           moveCount++;
999
1000       if (RootNode)
1001       {
1002           // This is used by time management
1003           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1004
1005           // Save the current node count before the move is searched
1006           nodes = pos.nodes_searched();
1007
1008           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
1009           // correct accumulated node counts searched by each thread.
1010           if (SendSearchedNodes)
1011           {
1012               SendSearchedNodes = false;
1013               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
1014           }
1015
1016           // For long searches send current move info to GUI
1017           if (current_search_time() > 2000)
1018               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1019                    << " currmove " << move << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIteration << endl;
1020       }
1021
1022       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1023       isPvMove = (PvNode && moveCount <= ((RootNode && depth <= ONE_PLY) ? MAX_MOVES : 1));
1024       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1025       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1026
1027       // Step 12. Decide the new search depth
1028       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1029
1030       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1031       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1032       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1033       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1034       // a margin then we extend ttMove.
1035       if (   singularExtensionNode
1036           && move == ttMove
1037           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1038           && ext < ONE_PLY)
1039       {
1040           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1041
1042           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1043           {
1044               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1045               ss->excludedMove = move;
1046               ss->skipNullMove = true;
1047               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1048               ss->skipNullMove = false;
1049               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1050               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1051               if (v < rBeta)
1052                   ext = ONE_PLY;
1053           }
1054       }
1055
1056       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1057       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1058
1059       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1060       if (   !PvNode
1061           && !captureOrPromotion
1062           && !inCheck
1063           && !dangerous
1064           &&  move != ttMove
1065           && !move_is_castle(move))
1066       {
1067           // Move count based pruning
1068           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1069               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1070               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1071           {
1072               if (SpNode)
1073                   lock_grab(&(sp->lock));
1074
1075               continue;
1076           }
1077
1078           // Value based pruning
1079           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1080           // but fixing this made program slightly weaker.
1081           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1082           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1083                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1084
1085           if (futilityValueScaled < beta)
1086           {
1087               if (SpNode)
1088               {
1089                   lock_grab(&(sp->lock));
1090                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1091                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1092               }
1093               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1094                   bestValue = futilityValueScaled;
1095
1096               continue;
1097           }
1098
1099           // Prune moves with negative SEE at low depths
1100           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1101               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1102               && pos.see_sign(move) < 0)
1103           {
1104               if (SpNode)
1105                   lock_grab(&(sp->lock));
1106
1107               continue;
1108           }
1109       }
1110
1111       // Check for legality only before to do the move
1112       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1113       {
1114           moveCount--;
1115           continue;
1116       }
1117
1118       ss->currentMove = move;
1119       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1120           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1121
1122       // Step 14. Make the move
1123       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1124
1125       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1126       // The first move in list is the expected PV
1127       if (isPvMove)
1128           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1129                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1130       else
1131       {
1132           // Step 15. Reduced depth search
1133           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1134           bool doFullDepthSearch = true;
1135
1136           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1137               && !captureOrPromotion
1138               && !dangerous
1139               && !move_is_castle(move)
1140               &&  ss->killers[0] != move
1141               &&  ss->killers[1] != move
1142               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1143           {
1144               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1145               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1146
1147               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1148                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1149
1150               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1151               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1152           }
1153
1154           // Step 16. Full depth search
1155           if (doFullDepthSearch)
1156           {
1157               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1158               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1159                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1160
1161               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1162               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1163               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1164               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1165                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1166                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1167           }
1168       }
1169
1170       // Step 17. Undo move
1171       pos.undo_move(move);
1172
1173       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1174
1175       // Step 18. Check for new best move
1176       if (SpNode)
1177       {
1178           lock_grab(&(sp->lock));
1179           bestValue = sp->bestValue;
1180           alpha = sp->alpha;
1181       }
1182
1183       if (value > bestValue)
1184       {
1185           bestValue = value;
1186           ss->bestMove = move;
1187
1188           if (  !RootNode
1189               && PvNode
1190               && value > alpha
1191               && value < beta) // We want always alpha < beta
1192               alpha = value;
1193
1194           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1195           {
1196               sp->bestValue = value;
1197               sp->ss->bestMove = move;
1198               sp->alpha = alpha;
1199               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1200           }
1201       }
1202
1203       if (RootNode)
1204       {
1205           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1206           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1207           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1208           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1209           // move and/or PV.
1210           if (StopRequest)
1211               break;
1212
1213           // Remember searched nodes counts for this move
1214           RootMove* rm = Rml.find(move);
1215           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1216
1217           // PV move or new best move ?
1218           if (isPvMove || value > alpha)
1219           {
1220               // Update PV
1221               rm->pv_score = value;
1222               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1223
1224               // We record how often the best move has been changed in each
1225               // iteration. This information is used for time management: When
1226               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1227               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1228                   Rml.bestMoveChanges++;
1229
1230               // Update alpha.
1231               if (value > alpha)
1232                   alpha = value;
1233           }
1234           else
1235               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1236               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1237               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1238               rm->pv_score = -VALUE_INFINITE;
1239
1240       } // RootNode
1241
1242       // Step 19. Check for split
1243       if (   !RootNode
1244           && !SpNode
1245           && depth >= Threads.min_split_depth()
1246           && bestValue < beta
1247           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1248           && !StopRequest
1249           && !thread.cutoff_occurred())
1250           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1251                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1252     }
1253
1254     // Step 20. Check for mate and stalemate
1255     // All legal moves have been searched and if there are
1256     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1257     // If one move was excluded return fail low score.
1258     if (!SpNode && !moveCount)
1259         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1260
1261     // Step 21. Update tables
1262     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1263     // history counters, and killer moves.
1264     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1265     {
1266         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1267         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1268              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1269
1270         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1271
1272         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1273         if (    bestValue >= beta
1274             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1275         {
1276             if (move != ss->killers[0])
1277             {
1278                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1279                 ss->killers[0] = move;
1280             }
1281             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1282         }
1283     }
1284
1285     if (SpNode)
1286     {
1287         // Here we have the lock still grabbed
1288         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1289         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1290         lock_release(&(sp->lock));
1291     }
1292
1293     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1294
1295     return bestValue;
1296   }
1297
1298   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1299   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1300   // less than ONE_PLY).
1301
1302   template <NodeType NT>
1303   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1304
1305     const bool PvNode = (NT == PV);
1306
1307     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1308     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1309     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1310     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1311     assert(depth <= 0);
1312     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1313
1314     StateInfo st;
1315     Move ttMove, move;
1316     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1317     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1318     const TTEntry* tte;
1319     Depth ttDepth;
1320     Value oldAlpha = alpha;
1321
1322     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1323     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1324
1325     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1326     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1327         return VALUE_DRAW;
1328
1329     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1330     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1331     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1332     inCheck = pos.in_check();
1333     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1334
1335     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1336     // pruning, but only for move ordering.
1337     tte = TT.probe(pos.get_key());
1338     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1339
1340     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1341     {
1342         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1343         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1344     }
1345
1346     // Evaluate the position statically
1347     if (inCheck)
1348     {
1349         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1350         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1351         enoughMaterial = false;
1352     }
1353     else
1354     {
1355         if (tte)
1356         {
1357             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1358
1359             evalMargin = tte->static_value_margin();
1360             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1361         }
1362         else
1363             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1364
1365         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1366         if (bestValue >= beta)
1367         {
1368             if (!tte)
1369                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1370
1371             return bestValue;
1372         }
1373
1374         if (PvNode && bestValue > alpha)
1375             alpha = bestValue;
1376
1377         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1378         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1379         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1380     }
1381
1382     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1383     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1384     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1385     // be generated.
1386     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1387     CheckInfo ci(pos);
1388
1389     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1390     while (   alpha < beta
1391            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1392     {
1393       assert(move_is_ok(move));
1394
1395       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1396
1397       // Futility pruning
1398       if (   !PvNode
1399           && !inCheck
1400           && !givesCheck
1401           &&  move != ttMove
1402           &&  enoughMaterial
1403           && !move_is_promotion(move)
1404           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1405       {
1406           futilityValue =  futilityBase
1407                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1408                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1409
1410           if (futilityValue < alpha)
1411           {
1412               if (futilityValue > bestValue)
1413                   bestValue = futilityValue;
1414               continue;
1415           }
1416
1417           // Prune moves with negative or equal SEE
1418           if (   futilityBase < beta
1419               && depth < DEPTH_ZERO
1420               && pos.see(move) <= 0)
1421               continue;
1422       }
1423
1424       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1425       evasionPrunable =   !PvNode
1426                        && inCheck
1427                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1428                        && !pos.move_is_capture(move)
1429                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1430
1431       // Don't search moves with negative SEE values
1432       if (   !PvNode
1433           && (!inCheck || evasionPrunable)
1434           &&  move != ttMove
1435           && !move_is_promotion(move)
1436           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1437           continue;
1438
1439       // Don't search useless checks
1440       if (   !PvNode
1441           && !inCheck
1442           &&  givesCheck
1443           &&  move != ttMove
1444           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1445           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1446           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1447       {
1448           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1449               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1450
1451           continue;
1452       }
1453
1454       // Check for legality only before to do the move
1455       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1456           continue;
1457
1458       // Update current move
1459       ss->currentMove = move;
1460
1461       // Make and search the move
1462       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1463       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1464       pos.undo_move(move);
1465
1466       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1467
1468       // New best move?
1469       if (value > bestValue)
1470       {
1471           bestValue = value;
1472           if (value > alpha)
1473           {
1474               alpha = value;
1475               ss->bestMove = move;
1476           }
1477        }
1478     }
1479
1480     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1481     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1482     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1483         return value_mated_in(ss->ply);
1484
1485     // Update transposition table
1486     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1487     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1488
1489     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1490
1491     return bestValue;
1492   }
1493
1494
1495   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1496   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1497   // will be pruned.
1498
1499   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1500   {
1501     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1502     Square from, to, ksq, victimSq;
1503     Piece pc;
1504     Color them;
1505     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1506
1507     from = move_from(move);
1508     to = move_to(move);
1509     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1510     ksq = pos.king_square(them);
1511     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1512     pc = pos.piece_on(from);
1513
1514     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1515     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1516     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1517
1518     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1519     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1520
1521     if (!(b && (b & (b - 1))))
1522         return true;
1523
1524     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1525     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1526         && bit_is_set(kingAtt, to))
1527         return true;
1528
1529     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1530     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1531
1532     while (b)
1533     {
1534         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1535         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1536
1537         // Note that here we generate illegal "double move"!
1538         if (   futilityValue >= beta
1539             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1540             return true;
1541
1542         if (futilityValue > bv)
1543             bv = futilityValue;
1544     }
1545
1546     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1547     *bestValue = bv;
1548     return false;
1549   }
1550
1551
1552   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1553   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1554   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1555   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1556   // second move is assumed to be a move from the current position.
1557
1558   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1559
1560     Square f1, t1, f2, t2;
1561     Piece p1, p2;
1562     Square ksq;
1563
1564     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1565     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1566
1567     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1568     f2 = move_from(m2);
1569     t1 = move_to(m1);
1570     if (f2 == t1)
1571         return true;
1572
1573     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1574     t2 = move_to(m2);
1575     f1 = move_from(m1);
1576     if (t2 == f1)
1577         return true;
1578
1579     // Case 3: Moving through the vacated square
1580     p2 = pos.piece_on(f2);
1581     if (   piece_is_slider(p2)
1582         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1583       return true;
1584
1585     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1586     p1 = pos.piece_on(t1);
1587     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1588         return true;
1589
1590     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1591     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1592     if (    piece_is_slider(p1)
1593         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1594     {
1595         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1596         clear_bit(&occ, f2);
1597         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1598             return true;
1599     }
1600     return false;
1601   }
1602
1603
1604   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1605   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1606   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1607
1608   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1609
1610     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1611       return v + ply;
1612
1613     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1614       return v - ply;
1615
1616     return v;
1617   }
1618
1619
1620   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1621   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1622
1623   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1624
1625     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1626       return v - ply;
1627
1628     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1629       return v + ply;
1630
1631     return v;
1632   }
1633
1634
1635   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1636   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1637
1638   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1639
1640     assert(move_is_ok(m));
1641     assert(threat && move_is_ok(threat));
1642     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1643     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1644
1645     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1646
1647     mfrom = move_from(m);
1648     mto = move_to(m);
1649     tfrom = move_from(threat);
1650     tto = move_to(threat);
1651
1652     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1653     if (mfrom == tto)
1654         return true;
1655
1656     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1657     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1658     if (   pos.move_is_capture(threat)
1659         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1660             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1661         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1662         return true;
1663
1664     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1665     // prune safe moves which block its ray.
1666     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1667         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1668         && pos.see_sign(m) >= 0)
1669         return true;
1670
1671     return false;
1672   }
1673
1674
1675   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1676   // can be used at a given point in search.
1677
1678   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1679
1680     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1681
1682     return   (   tte->depth() >= depth
1683               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1684               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1685
1686           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1687               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1688   }
1689
1690
1691   // refine_eval() returns the transposition table score if
1692   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1693
1694   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1695
1696       assert(tte);
1697
1698       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1699
1700       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1701           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1702           return v;
1703
1704       return defaultEval;
1705   }
1706
1707
1708   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1709   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1710
1711   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1712                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1713     Move m;
1714     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1715
1716     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1717
1718     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1719     {
1720         m = movesSearched[i];
1721
1722         assert(m != move);
1723
1724         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1725     }
1726   }
1727
1728
1729   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1730   // the static position evaluation before and after the move.
1731
1732   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1733
1734     if (   m != MOVE_NULL
1735         && before != VALUE_NONE
1736         && after != VALUE_NONE
1737         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1738         && !move_is_special(m))
1739         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1740   }
1741
1742
1743   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1744   // since the beginning of the current search.
1745
1746   int current_search_time(int set) {
1747
1748     static int searchStartTime;
1749
1750     if (set)
1751         searchStartTime = set;
1752
1753     return get_system_time() - searchStartTime;
1754   }
1755
1756
1757   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1758   // protocol specifications:
1759   //
1760   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1761   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1762   //            use negative values for y.
1763
1764   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1765
1766     std::stringstream s;
1767
1768     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1769         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1770     else
1771         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1772
1773     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1774
1775     return s.str();
1776   }
1777
1778
1779   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1780   // to be sent to UCI gui.
1781
1782   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1783
1784     std::stringstream s;
1785     int t = current_search_time();
1786
1787     s << " nodes " << nodes
1788       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1789       << " time "  << t;
1790
1791     return s.str();
1792   }
1793
1794   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1795   // formatted according to UCI specification.
1796
1797   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1798
1799     std::stringstream s;
1800
1801     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1802
1803     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1804         s << *pv << " ";
1805
1806     return s.str();
1807   }
1808
1809   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1810   // seldepth formatted according to UCI specification.
1811
1812   string depth_to_uci(Depth depth) {
1813
1814     std::stringstream s;
1815
1816     // Retrieve max searched depth among threads
1817     int selDepth = 0;
1818     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1819         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1820             selDepth = Threads[i].maxPly;
1821
1822      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1823
1824     return s.str();
1825   }
1826
1827   string time_to_string(int millisecs) {
1828
1829     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1830     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1831
1832     int hours = millisecs / MSecHour;
1833     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1834     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1835
1836     std::stringstream s;
1837
1838     if (hours)
1839         s << hours << ':';
1840
1841     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1842     return s.str();
1843   }
1844
1845   string score_to_string(Value v) {
1846
1847     std::stringstream s;
1848
1849     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1850         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1851     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1852         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1853     else
1854         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1855
1856     return s.str();
1857   }
1858
1859   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1860   // It is used to write search information to the log file (which is created
1861   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1862
1863   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1864
1865     const int64_t K = 1000;
1866     const int64_t M = 1000000;
1867     const int startColumn = 28;
1868     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1869
1870     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1871     Move* m = pv;
1872     string san;
1873     std::stringstream s;
1874     size_t length = 0;
1875
1876     // First print depth, score, time and searched nodes...
1877     s << set960(pos.is_chess960())
1878       << std::setw(2) << depth
1879       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1880       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1881
1882     if (pos.nodes_searched() < M)
1883         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1884     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1885         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1886     else
1887         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1888
1889     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1890     while (*m != MOVE_NONE)
1891     {
1892         san = move_to_san(pos, *m);
1893         length += san.length() + 1;
1894
1895         if (length > maxLength)
1896         {
1897             length = san.length() + 1;
1898             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1899         }
1900         s << san << ' ';
1901
1902         pos.do_move(*m++, *st++);
1903     }
1904
1905     // Restore original position before to leave
1906     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1907
1908     return s.str();
1909   }
1910
1911   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1912   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1913   // search.
1914
1915   void poll(const Position& pos) {
1916
1917     static int lastInfoTime;
1918     int t = current_search_time();
1919
1920     //  Poll for input
1921     if (input_available())
1922     {
1923         // We are line oriented, don't read single chars
1924         string command;
1925
1926         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1927         {
1928             // Quit the program as soon as possible
1929             Limits.ponder = false;
1930             QuitRequest = StopRequest = true;
1931             return;
1932         }
1933         else if (command == "stop")
1934         {
1935             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1936             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1937             Limits.ponder = false;
1938             StopRequest = true;
1939         }
1940         else if (command == "ponderhit")
1941         {
1942             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1943             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1944             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1945             Limits.ponder = false;
1946
1947             if (StopOnPonderhit)
1948                 StopRequest = true;
1949         }
1950     }
1951
1952     // Print search information
1953     if (t < 1000)
1954         lastInfoTime = 0;
1955
1956     else if (lastInfoTime > t)
1957         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1958         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1959         lastInfoTime = 0;
1960
1961     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1962     {
1963         lastInfoTime = t;
1964
1965         dbg_print_mean();
1966         dbg_print_hit_rate();
1967
1968         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1969         SendSearchedNodes = true;
1970     }
1971
1972     // Should we stop the search?
1973     if (Limits.ponder)
1974         return;
1975
1976     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1977                            && !AspirationFailLow
1978                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1979
1980     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1981                      || stillAtFirstMove;
1982
1983     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1984         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1985         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1986         StopRequest = true;
1987   }
1988
1989
1990   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1991   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1992   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1993   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1994   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1995   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1996
1997   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1998
1999     string command;
2000
2001     // Wait for a command from stdin
2002     while (   std::getline(std::cin, command)
2003            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
2004
2005     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
2006         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
2007   }
2008
2009
2010   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
2011   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
2012   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
2013
2014     assert(MultiPV > 1);
2015
2016     static RKISS rk;
2017
2018     // Rml list is already sorted by pv_score in descending order
2019     int s;
2020     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2021     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
2022     int max = Rml[0].pv_score;
2023     int var = Min(max - Rml[size - 1].pv_score, PawnValueMidgame);
2024     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2025
2026     // PRNG sequence should be non deterministic
2027     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2028         rk.rand<unsigned>();
2029
2030     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2031     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2032     // then we choose the move with the resulting highest score.
2033     for (int i = 0; i < size; i++)
2034     {
2035         s = Rml[i].pv_score;
2036
2037         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2038         if (i > 0 && Rml[i-1].pv_score > s + EasyMoveMargin)
2039             break;
2040
2041         // This is our magical formula
2042         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2043
2044         if (s > max_s)
2045         {
2046             max_s = s;
2047             *best = Rml[i].pv[0];
2048             *ponder = Rml[i].pv[1];
2049         }
2050     }
2051   }
2052
2053
2054   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2055
2056   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2057
2058     Move* sm;
2059     bestMoveChanges = 0;
2060     clear();
2061
2062     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2063     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2064     {
2065         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2066         // is in the list before to add it.
2067         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2068
2069         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2070             continue;
2071
2072         RootMove rm;
2073         rm.pv.push_back(ml.move());
2074         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2075         rm.pv_score = -VALUE_INFINITE;
2076         rm.nodes = 0;
2077         push_back(rm);
2078     }
2079   }
2080
2081   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2082
2083     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2084         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2085             return &(*this)[i];
2086
2087     return NULL;
2088   }
2089
2090   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2091   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2092   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2093   // long PV to print that is important for position analysis.
2094
2095   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2096
2097     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2098     TTEntry* tte;
2099     int ply = 1;
2100     Move m = pv[0];
2101
2102     assert(m != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(m));
2103
2104     pv.clear();
2105     pv.push_back(m);
2106     pos.do_move(m, *st++);
2107
2108     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2109            && tte->move() != MOVE_NONE
2110            && pos.move_is_pl(tte->move())
2111            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2112            && ply < PLY_MAX
2113            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2114     {
2115         pv.push_back(tte->move());
2116         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2117         ply++;
2118     }
2119     pv.push_back(MOVE_NONE);
2120
2121     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2122   }
2123
2124   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2125   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2126   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2127
2128   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2129
2130     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2131     TTEntry* tte;
2132     Key k;
2133     Value v, m = VALUE_NONE;
2134     int ply = 0;
2135
2136     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2137
2138     do {
2139         k = pos.get_key();
2140         tte = TT.probe(k);
2141
2142         // Don't overwrite existing correct entries
2143         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2144         {
2145             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2146             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2147         }
2148         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2149
2150     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2151
2152     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2153   }
2154 } // namespace
2155
2156
2157 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2158 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2159 // object for which the current thread is the master.
2160
2161 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2162
2163   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2164
2165   int i;
2166   bool allFinished;
2167
2168   while (true)
2169   {
2170       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2171       // master should exit as last one.
2172       if (allThreadsShouldExit)
2173       {
2174           assert(!sp);
2175           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2176           return;
2177       }
2178
2179       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2180       // instead of wasting CPU time polling for work.
2181       while (   threadID >= activeThreads
2182              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2183              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2184       {
2185           assert(!sp || useSleepingThreads);
2186           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2187
2188           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2189               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2190
2191           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2192           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2193
2194           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2195           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2196           allFinished = (i == activeThreads);
2197
2198           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2199           {
2200               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2201               break;
2202           }
2203
2204           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2205           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2206               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2207
2208           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2209       }
2210
2211       // If this thread has been assigned work, launch a search
2212       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2213       {
2214           assert(!allThreadsShouldExit);
2215
2216           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2217
2218           // Copy split point position and search stack and call search()
2219           // with SplitPoint template parameter set to true.
2220           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2221           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2222           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2223
2224           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2225           (ss+1)->sp = tsp;
2226
2227           if (tsp->pvNode)
2228               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2229           else
2230               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2231
2232           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2233
2234           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2235
2236           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2237           // case we are the last slave of the split point.
2238           if (   useSleepingThreads
2239               && threadID != tsp->master
2240               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2241               threads[tsp->master].wake_up();
2242       }
2243
2244       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2245       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2246       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2247       allFinished = (i == activeThreads);
2248
2249       if (allFinished)
2250       {
2251           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2252           // be sure sp->lock has been released before to return.
2253           lock_grab(&(sp->lock));
2254           lock_release(&(sp->lock));
2255
2256           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2257           // because here is all finished is not possible master is booked.
2258           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2259
2260           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2261           return;
2262       }
2263   }
2264 }