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