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