New extended probcut implementation
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>
23 #include <fstream>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26 #include <vector>
27
28 #include "book.h"
29 #include "evaluate.h"
30 #include "history.h"
31 #include "misc.h"
32 #include "move.h"
33 #include "movegen.h"
34 #include "movepick.h"
35 #include "search.h"
36 #include "timeman.h"
37 #include "thread.h"
38 #include "tt.h"
39 #include "ucioption.h"
40
41 using std::cout;
42 using std::endl;
43
44 namespace {
45
46   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
47   const bool FakeSplit = false;
48
49   // Different node types, used as template parameter
50   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
51
52   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
53   // move, we store two scores, a node count, and a PV (really a refutation
54   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
55   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves, while non_pv_score is computed
56   // according to the order in which moves are returned by MovePicker.
57   struct RootMove {
58
59     RootMove();
60     RootMove(const RootMove& rm) { *this = rm; }
61     RootMove& operator=(const RootMove& rm);
62
63     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
64     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
65     // than a move m2 if it has an higher pv_score, or if it has
66     // equal pv_score but m1 has the higher non_pv_score. In this way
67     // we are guaranteed that PV moves are always sorted as first.
68     bool operator<(const RootMove& m) const {
69       return pv_score != m.pv_score ? pv_score < m.pv_score
70                                     : non_pv_score < m.non_pv_score;
71     }
72
73     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
74     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
75     std::string pv_info_to_uci(Position& pos, int depth, int selDepth,
76                                Value alpha, Value beta, int pvIdx);
77     int64_t nodes;
78     Value pv_score;
79     Value non_pv_score;
80     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
81   };
82
83   // RootMoveList struct is just a vector of RootMove objects,
84   // with an handful of methods above the standard ones.
85   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
86
87     typedef std::vector<RootMove> Base;
88
89     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
90     void sort() { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), end()); }
91     void sort_multipv(int n) { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), begin() + n); }
92
93     int bestMoveChanges;
94   };
95
96   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
97   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
98   // we simply create and use a standard MovePicker object.
99   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
100
101     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
102                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
103
104     RootMoveList::iterator rm; // Dummy, needed to compile
105   };
106
107   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
108   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePickerExt<NonPV> {
109
110     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
111                   : MovePickerExt<NonPV>(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
112
113     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
114     MovePicker* mp;
115   };
116
117   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
118
119     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
120                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
121   };
122
123   // In case of a Root node we use RootMoveList as moves source
124   template<> struct MovePickerExt<Root> : public MovePicker {
125
126     MovePickerExt(const Position&, Move, Depth, const History&, SearchStack*, Value);
127     Move get_next_move();
128
129     RootMoveList::iterator rm;
130     bool firstCall;
131   };
132
133
134   /// Constants
135
136   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
137   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
138   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
139
140   // Step 6. Razoring
141
142   // Maximum depth for razoring
143   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
144
145   // Dynamic razoring margin based on depth
146   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
147
148   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
149   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
150
151   // Step 9. Internal iterative deepening
152
153   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
154   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
155
156   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
157   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
158   const Value IIDMargin = Value(0x100);
159
160   // Step 11. Decide the new search depth
161
162   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
163   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
164   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
165   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
166   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
167
168   // Minimum depth for use of singular extension
169   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
170
171   // Step 12. Futility pruning
172
173   // Futility margin for quiescence search
174   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
175
176   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
177   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
178   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
179
180   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
181
182     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
183                            : 2 * VALUE_INFINITE;
184   }
185
186   inline int futility_move_count(Depth d) {
187
188     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
189   }
190
191   // Step 14. Reduced search
192
193   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
194   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
195
196   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
197
198     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
199   }
200
201   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
202   // better than the second best move.
203   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
204
205
206   /// Namespace variables
207
208   // Root move list
209   RootMoveList Rml;
210
211   // MultiPV mode
212   int MultiPV, UCIMultiPV;
213
214   // Time management variables
215   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
216   TimeManager TimeMgr;
217   SearchLimits Limits;
218
219   // Log file
220   std::ofstream LogFile;
221
222   // Skill level adjustment
223   int SkillLevel;
224   bool SkillLevelEnabled;
225
226   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
227   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
228   bool SendSearchedNodes;
229   int NodesSincePoll;
230   int NodesBetweenPolls = 30000;
231
232   // History table
233   History H;
234
235
236   /// Local functions
237
238   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
239
240   template <NodeType NT>
241   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
242
243   template <NodeType NT>
244   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
245
246   template <bool PvNode>
247   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool* dangerous);
248
249   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
250   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
251   Value value_to_tt(Value v, int ply);
252   Value value_from_tt(Value v, int ply);
253   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
254   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
255   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
256   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
257   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
258   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
259
260   int current_search_time(int set = 0);
261   std::string value_to_uci(Value v);
262   std::string speed_to_uci(int64_t nodes);
263   void poll(const Position& pos);
264   void wait_for_stop_or_ponderhit();
265
266   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
267   // notation compatible with UCI protocol.
268   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
269
270     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
271     return os << move_to_uci(m, chess960);
272   }
273
274   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
275   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
276   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
277   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
278   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
279   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
280   enum set960 {};
281
282   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
283
284     os.iword(0) = int(f);
285     return os;
286   }
287
288 } // namespace
289
290
291 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
292
293 void init_search() {
294
295   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
296   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
297   int mc; // moveCount
298
299   // Init reductions array
300   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
301   {
302       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
303       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
304       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
305       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
306   }
307
308   // Init futility margins array
309   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
310       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
311
312   // Init futility move count array
313   for (d = 0; d < 32; d++)
314       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
315 }
316
317
318 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
319 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
320
321 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
322
323   MoveStack mlist[MAX_MOVES];
324   StateInfo st;
325   Move m;
326   int64_t sum = 0;
327
328   // Generate all legal moves
329   MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
330
331   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
332   // the moves, just to count them.
333   if (depth <= ONE_PLY)
334       return int(last - mlist);
335
336   // Loop through all legal moves
337   CheckInfo ci(pos);
338   for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
339   {
340       m = cur->move;
341       pos.do_move(m, st, ci, pos.move_gives_check(m, ci));
342       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
343       pos.undo_move(m);
344   }
345   return sum;
346 }
347
348
349 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
350 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
351 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
352 /// received during the search.
353
354 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
355
356   static Book book;
357
358   // Initialize global search-related variables
359   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
360   NodesSincePoll = 0;
361   current_search_time(get_system_time());
362   Limits = limits;
363   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
364
365   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
366   if (Limits.maxNodes)
367       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
368   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
369       NodesBetweenPolls = 1000;
370   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
371       NodesBetweenPolls = 5000;
372   else
373       NodesBetweenPolls = 30000;
374
375   // Look for a book move
376   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
377   {
378       if (Options["Book File"].value<std::string>() != book.name())
379           book.open(Options["Book File"].value<std::string>());
380
381       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
382       if (bookMove != MOVE_NONE)
383       {
384           if (Limits.ponder)
385               wait_for_stop_or_ponderhit();
386
387           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
388           return !QuitRequest;
389       }
390   }
391
392   // Read UCI options
393   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
394   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
395
396   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
397   Threads.read_uci_options();
398
399   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
400   Threads.init_hash_tables();
401   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
402
403   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
404   {
405       Options["Clear Hash"].set_value("false");
406       TT.clear();
407   }
408
409   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
410   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
411   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
412   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
413
414   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
415   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
416   {
417       Threads[i].wake_up();
418       Threads[i].maxPly = 0;
419   }
420
421   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
422   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
423   {
424       std::string name = Options["Search Log Filename"].value<std::string>();
425       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
426
427       if (LogFile.is_open())
428           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
429                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
430                   << " ponder: "      << Limits.ponder
431                   << " time: "        << Limits.time
432                   << " increment: "   << Limits.increment
433                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
434                   << endl;
435   }
436
437   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
438   Move ponderMove = MOVE_NONE;
439   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
440
441   cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
442
443   // Write final search statistics and close log file
444   if (LogFile.is_open())
445   {
446       int t = current_search_time();
447
448       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
449               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
450               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
451
452       StateInfo st;
453       pos.do_move(bestMove, st);
454       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
455       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
456       LogFile.close();
457   }
458
459   // This makes all the threads to go to sleep
460   Threads.set_size(1);
461
462   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
463   // best move before we are told to do so.
464   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
465       wait_for_stop_or_ponderhit();
466
467   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
468   cout << "bestmove " << bestMove;
469
470   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
471   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
472   if (ponderMove != MOVE_NONE)
473       cout << " ponder " << ponderMove;
474
475   cout << endl;
476
477   return !QuitRequest;
478 }
479
480
481 namespace {
482
483   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
484   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
485   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
486
487   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
488
489     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
490     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
491     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
492     int depth, selDepth, aspirationDelta;
493     Value value, alpha, beta;
494     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
495
496     // Initialize stuff before a new search
497     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
498     TT.new_search();
499     H.clear();
500     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
501     depth = aspirationDelta = 0;
502     alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
503     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
504
505     // Moves to search are verified and copied
506     Rml.init(pos, searchMoves);
507
508     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
509     if (Rml.size() == 0)
510     {
511         cout << "info depth 0 score "
512              << value_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
513              << endl;
514
515         return MOVE_NONE;
516     }
517
518     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
519     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
520     {
521         Rml.bestMoveChanges = 0;
522         cout << set960(pos.is_chess960()) << "info depth " << depth << endl;
523
524         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
525         if (MultiPV == 1 && depth >= 5 && abs(bestValues[depth - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
526         {
527             int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
528             int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
529
530             aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
531             aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
532
533             alpha = Max(bestValues[depth - 1] - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
534             beta  = Min(bestValues[depth - 1] + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
535         }
536
537         // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
538         // research with bigger window until not failing high/low anymore.
539         do {
540             // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
541             value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
542
543             // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
544             // have been overwritten during the search.
545             for (int i = 0; i < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); i++)
546                 Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
547
548             // Value cannot be trusted. Break out immediately!
549             if (StopRequest)
550                 break;
551
552             assert(value >= alpha);
553
554             // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
555             // otherwise exit the fail high/low loop.
556             if (value >= beta)
557             {
558                 beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
559                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
560             }
561             else if (value <= alpha)
562             {
563                 AspirationFailLow = true;
564                 StopOnPonderhit = false;
565
566                 alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
567                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
568             }
569             else
570                 break;
571
572         } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
573
574         // Collect info about search result
575         bestMove = Rml[0].pv[0];
576         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
577         bestValues[depth] = value;
578         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
579
580         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
581         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
582             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
583
584         // Retrieve max searched depth among threads
585         selDepth = 0;
586         for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
587             if (Threads[i].maxPly > selDepth)
588                 selDepth = Threads[i].maxPly;
589
590         // Send PV line to GUI and to log file
591         for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
592             cout << Rml[i].pv_info_to_uci(pos, depth, selDepth, alpha, beta, i) << endl;
593
594         if (LogFile.is_open())
595             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), Rml[0].pv) << endl;
596
597         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
598         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].pv_score > Rml[1].pv_score + EasyMoveMargin))
599             easyMove = bestMove;
600         else if (bestMove != easyMove)
601             easyMove = MOVE_NONE;
602
603         // Check for some early stop condition
604         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
605         {
606             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
607             if (   depth >= 5
608                 && abs(bestValues[depth])     >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
609                 && abs(bestValues[depth - 1]) >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
610                 StopRequest = true;
611
612             // Stop search early if one move seems to be much better than the
613             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
614             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
615             if (   depth >= 7
616                 && easyMove == bestMove
617                 && (   Rml.size() == 1
618                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
619                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
620                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
621                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
622                 StopRequest = true;
623
624             // Take in account some extra time if the best move has changed
625             if (depth > 4 && depth < 50)
626                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
627
628             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
629             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
630             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
631                 StopRequest = true;
632
633             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
634             if (StopRequest && Limits.ponder)
635             {
636                 StopRequest = false;
637                 StopOnPonderhit = true;
638             }
639         }
640     }
641
642     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
643     if (SkillLevelEnabled)
644     {
645         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
646             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
647
648         bestMove = skillBest;
649         *ponderMove = skillPonder;
650     }
651
652     return bestMove;
653   }
654
655
656   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
657   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
658   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
659   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
660   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
661   // here: This is taken care of after we return from the split point.
662
663   template <NodeType NT>
664   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
665
666     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV);
667     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
668     const bool RootNode = (NT == Root);
669
670     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
671     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
672     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
673     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
674
675     Move movesSearched[MAX_MOVES];
676     int64_t nodes;
677     StateInfo st;
678     const TTEntry *tte;
679     Key posKey;
680     Bitboard pinned;
681     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
682     Depth ext, newDepth;
683     ValueType vt;
684     Value bestValue, value, oldAlpha;
685     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
686     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
687     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
688     int threadID = pos.thread();
689     SplitPoint* sp = NULL;
690
691     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
692     oldAlpha = alpha;
693     inCheck = pos.in_check();
694     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
695
696     // Used to send selDepth info to GUI
697     if (PvNode && Threads[threadID].maxPly < ss->ply)
698         Threads[threadID].maxPly = ss->ply;
699
700     if (SpNode)
701     {
702         sp = ss->sp;
703         tte = NULL;
704         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
705         threatMove = sp->threatMove;
706         goto split_point_start;
707     }
708     else if (RootNode)
709         bestValue = alpha;
710
711     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
712     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
713     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
714     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
715
716     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
717     {
718         NodesSincePoll = 0;
719         poll(pos);
720     }
721
722     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
723     if ((   StopRequest
724          || Threads[threadID].cutoff_occurred()
725          || pos.is_draw()
726          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
727         return VALUE_DRAW;
728
729     // Step 3. Mate distance pruning
730     alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
731     beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
732     if (alpha >= beta)
733         return alpha;
734
735     // Step 4. Transposition table lookup
736     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
737     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
738     excludedMove = ss->excludedMove;
739     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
740
741     tte = TT.probe(posKey);
742     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
743
744     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
745     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
746     // smooth experience in analysis mode.
747     if (   !RootNode
748         && tte
749         && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
750                    : ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ss->ply)))
751     {
752         TT.refresh(tte);
753         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
754         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
755     }
756
757     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
758     if (inCheck)
759         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
760     else if (tte)
761     {
762         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
763
764         ss->eval = tte->static_value();
765         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
766         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
767     }
768     else
769     {
770         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
771         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
772     }
773
774     // Save gain for the parent non-capture move
775     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
776
777     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
778     if (   !PvNode
779         &&  depth < RazorDepth
780         && !inCheck
781         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
782         &&  ttMove == MOVE_NONE
783         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
784         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
785     {
786         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
787         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
788         if (v < rbeta)
789             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
790             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
791             return v;
792     }
793
794     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
795     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
796     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
797     if (   !PvNode
798         && !ss->skipNullMove
799         &&  depth < RazorDepth
800         && !inCheck
801         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
802         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
803         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
804         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
805
806     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
807     if (   !PvNode
808         && !ss->skipNullMove
809         &&  depth > ONE_PLY
810         && !inCheck
811         &&  refinedValue >= beta
812         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
813         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
814     {
815         ss->currentMove = MOVE_NULL;
816
817         // Null move dynamic reduction based on depth
818         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
819
820         // Null move dynamic reduction based on value
821         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
822             R++;
823
824         pos.do_null_move(st);
825         (ss+1)->skipNullMove = true;
826         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
827                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
828         (ss+1)->skipNullMove = false;
829         pos.undo_null_move();
830
831         if (nullValue >= beta)
832         {
833             // Do not return unproven mate scores
834             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
835                 nullValue = beta;
836
837             if (depth < 6 * ONE_PLY)
838                 return nullValue;
839
840             // Do verification search at high depths
841             ss->skipNullMove = true;
842             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
843             ss->skipNullMove = false;
844
845             if (v >= beta)
846                 return nullValue;
847         }
848         else
849         {
850             // The null move failed low, which means that we may be faced with
851             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
852             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
853             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
854             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
855             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
856             threatMove = (ss+1)->bestMove;
857
858             if (   depth < ThreatDepth
859                 && (ss-1)->reduction
860                 && threatMove != MOVE_NONE
861                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
862                 return beta - 1;
863         }
864     }
865
866     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
867     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
868     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
869     // prune the previous move.
870     if (   !PvNode
871         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
872         && !inCheck
873         && !ss->skipNullMove
874         &&  excludedMove == MOVE_NONE
875         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
876     {
877         Value rbeta = beta + 200;
878         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
879
880         assert(rdepth >= ONE_PLY);
881
882         MovePicker mp(pos, ttMove, H, Position::see_value(pos.captured_piece_type()));
883         pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
884
885         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
886             if (pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
887             {
888                 pos.do_move(move, st);
889                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
890                 pos.undo_move(move);
891                 if (value >= rbeta)
892                     return value;
893             }
894     }
895
896     // Step 10. Internal iterative deepening
897     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
898         && ttMove == MOVE_NONE
899         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
900     {
901         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
902
903         ss->skipNullMove = true;
904         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
905         ss->skipNullMove = false;
906
907         tte = TT.probe(posKey);
908         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
909     }
910
911 split_point_start: // At split points actual search starts from here
912
913     // Initialize a MovePicker object for the current position
914     MovePickerExt<NT> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
915     CheckInfo ci(pos);
916     pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
917     ss->bestMove = MOVE_NONE;
918     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
919     singularExtensionNode =   !RootNode
920                            && !SpNode
921                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
922                            && ttMove != MOVE_NONE
923                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
924                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
925                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
926     if (SpNode)
927     {
928         lock_grab(&(sp->lock));
929         bestValue = sp->bestValue;
930     }
931
932     // Step 11. Loop through moves
933     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
934     while (   bestValue < beta
935            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
936            && !Threads[threadID].cutoff_occurred())
937     {
938       assert(move_is_ok(move));
939
940       if (move == excludedMove)
941           continue;
942
943       // At PV and SpNode nodes we want the moves to be legal
944       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
945           continue;
946
947       if (SpNode)
948       {
949           moveCount = ++sp->moveCount;
950           lock_release(&(sp->lock));
951       }
952       else
953           moveCount++;
954
955       if (RootNode)
956       {
957           // This is used by time management
958           FirstRootMove = (moveCount == 1);
959
960           // Save the current node count before the move is searched
961           nodes = pos.nodes_searched();
962
963           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
964           // correct accumulated node counts searched by each thread.
965           if (SendSearchedNodes)
966           {
967               SendSearchedNodes = false;
968               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
969           }
970
971           if (current_search_time() > 2000)
972               cout << "info currmove " << move
973                    << " currmovenumber " << moveCount << endl;
974       }
975
976       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
977       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode ? depth <= ONE_PLY ? 1000 : MultiPV : 1));
978       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
979       captureOrPromotion = pos.move_is_capture(move) || move_is_promotion(move);
980
981       // Step 12. Decide the new search depth
982       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
983
984       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
985       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
986       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
987       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
988       // a margin then we extend ttMove.
989       if (   singularExtensionNode
990           && move == ttMove
991           && pos.pl_move_is_legal(move, pinned)
992           && ext < ONE_PLY)
993       {
994           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
995
996           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
997           {
998               Value rBeta = ttValue - int(depth);
999               ss->excludedMove = move;
1000               ss->skipNullMove = true;
1001               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1002               ss->skipNullMove = false;
1003               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1004               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1005               if (v < rBeta)
1006                   ext = ONE_PLY;
1007           }
1008       }
1009
1010       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1011       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1012
1013       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1014       if (   !PvNode
1015           && !captureOrPromotion
1016           && !inCheck
1017           && !dangerous
1018           &&  move != ttMove
1019           && !move_is_castle(move))
1020       {
1021           // Move count based pruning
1022           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1023               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1024               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1025           {
1026               if (SpNode)
1027                   lock_grab(&(sp->lock));
1028
1029               continue;
1030           }
1031
1032           // Value based pruning
1033           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1034           // but fixing this made program slightly weaker.
1035           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1036           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1037                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1038
1039           if (futilityValueScaled < beta)
1040           {
1041               if (SpNode)
1042               {
1043                   lock_grab(&(sp->lock));
1044                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1045                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1046               }
1047               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1048                   bestValue = futilityValueScaled;
1049
1050               continue;
1051           }
1052
1053           // Prune moves with negative SEE at low depths
1054           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1055               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1056               && pos.see_sign(move) < 0)
1057           {
1058               if (SpNode)
1059                   lock_grab(&(sp->lock));
1060
1061               continue;
1062           }
1063       }
1064
1065       // Check for legality only before to do the move
1066       if (!pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
1067       {
1068           moveCount--;
1069           continue;
1070       }
1071
1072       ss->currentMove = move;
1073
1074       // Step 14. Make the move
1075       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1076
1077       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1078           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1079
1080       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1081       // The first move in list is the expected PV
1082       if (isPvMove)
1083       {
1084           // Aspiration window is disabled in multi-pv case
1085           if (RootNode && MultiPV > 1)
1086               alpha = -VALUE_INFINITE;
1087
1088           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1089                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1090       }
1091       else
1092       {
1093           // Step 15. Reduced depth search
1094           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1095           bool doFullDepthSearch = true;
1096           alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1097
1098           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1099               && !captureOrPromotion
1100               && !dangerous
1101               && !move_is_castle(move)
1102               &&  ss->killers[0] != move
1103               &&  ss->killers[1] != move)
1104           {
1105               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1106               if (ss->reduction)
1107               {
1108                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1109                   value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1110                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1111                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1112               }
1113               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1114           }
1115
1116           // Step 16. Full depth search
1117           if (doFullDepthSearch)
1118           {
1119               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1120               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1121                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1122
1123               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1124               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1125               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1126               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1127                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1128                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1129           }
1130       }
1131
1132       // Step 17. Undo move
1133       pos.undo_move(move);
1134
1135       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1136
1137       // Step 18. Check for new best move
1138       if (SpNode)
1139       {
1140           lock_grab(&(sp->lock));
1141           bestValue = sp->bestValue;
1142           alpha = sp->alpha;
1143       }
1144
1145       if (value > bestValue && !(SpNode && Threads[threadID].cutoff_occurred()))
1146       {
1147           bestValue = value;
1148
1149           if (SpNode)
1150               sp->bestValue = value;
1151
1152           if (!RootNode && value > alpha)
1153           {
1154               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1155               {
1156                   alpha = value;
1157
1158                   if (SpNode)
1159                       sp->alpha = value;
1160               }
1161               else if (SpNode)
1162                   sp->is_betaCutoff = true;
1163
1164               ss->bestMove = move;
1165
1166               if (SpNode)
1167                   sp->ss->bestMove = move;
1168           }
1169       }
1170
1171       if (RootNode)
1172       {
1173           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1174           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1175           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1176           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1177           // move and/or PV.
1178           if (StopRequest)
1179               break;
1180
1181           // Remember searched nodes counts for this move
1182           mp.rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1183
1184           // PV move or new best move ?
1185           if (isPvMove || value > alpha)
1186           {
1187               // Update PV
1188               ss->bestMove = move;
1189               mp.rm->pv_score = value;
1190               mp.rm->extract_pv_from_tt(pos);
1191
1192               // We record how often the best move has been changed in each
1193               // iteration. This information is used for time management: When
1194               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1195               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1196                   Rml.bestMoveChanges++;
1197
1198               Rml.sort_multipv(moveCount);
1199
1200               // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window, so
1201               // set alpha equal to minimum score among the PV lines.
1202               if (MultiPV > 1)
1203                   alpha = Rml[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score; // FIXME why moveCount?
1204               else if (value > alpha)
1205                   alpha = value;
1206           }
1207           else
1208               mp.rm->pv_score = -VALUE_INFINITE;
1209
1210       } // RootNode
1211
1212       // Step 19. Check for split
1213       if (   !RootNode
1214           && !SpNode
1215           && depth >= Threads.min_split_depth()
1216           && bestValue < beta
1217           && Threads.available_slave_exists(threadID)
1218           && !StopRequest
1219           && !Threads[threadID].cutoff_occurred())
1220           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1221                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1222     }
1223
1224     // Step 20. Check for mate and stalemate
1225     // All legal moves have been searched and if there are
1226     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1227     // If one move was excluded return fail low score.
1228     if (!SpNode && !moveCount)
1229         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1230
1231     // Step 21. Update tables
1232     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1233     // history counters, and killer moves.
1234     if (!SpNode && !StopRequest && !Threads[threadID].cutoff_occurred())
1235     {
1236         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1237         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1238              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1239
1240         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1241
1242         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1243         if (    bestValue >= beta
1244             && !pos.move_is_capture(move)
1245             && !move_is_promotion(move))
1246         {
1247             if (move != ss->killers[0])
1248             {
1249                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1250                 ss->killers[0] = move;
1251             }
1252             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1253         }
1254     }
1255
1256     if (SpNode)
1257     {
1258         // Here we have the lock still grabbed
1259         sp->is_slave[threadID] = false;
1260         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1261         lock_release(&(sp->lock));
1262     }
1263
1264     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1265
1266     return bestValue;
1267   }
1268
1269   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1270   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1271   // less than ONE_PLY).
1272
1273   template <NodeType NT>
1274   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1275
1276     const bool PvNode = (NT == PV);
1277
1278     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1279     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1280     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1281     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1282     assert(depth <= 0);
1283     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1284
1285     StateInfo st;
1286     Move ttMove, move;
1287     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1288     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1289     const TTEntry* tte;
1290     Depth ttDepth;
1291     Value oldAlpha = alpha;
1292
1293     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1294     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1295
1296     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1297     if (ss->ply > PLY_MAX || pos.is_draw())
1298         return VALUE_DRAW;
1299
1300     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1301     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1302     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1303     inCheck = pos.in_check();
1304     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1305
1306     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1307     // pruning, but only for move ordering.
1308     tte = TT.probe(pos.get_key());
1309     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1310
1311     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1312     {
1313         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1314         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1315     }
1316
1317     // Evaluate the position statically
1318     if (inCheck)
1319     {
1320         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1321         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1322         enoughMaterial = false;
1323     }
1324     else
1325     {
1326         if (tte)
1327         {
1328             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1329
1330             evalMargin = tte->static_value_margin();
1331             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1332         }
1333         else
1334             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1335
1336         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1337
1338         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1339         if (bestValue >= beta)
1340         {
1341             if (!tte)
1342                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1343
1344             return bestValue;
1345         }
1346
1347         if (PvNode && bestValue > alpha)
1348             alpha = bestValue;
1349
1350         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1351         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1352         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1353     }
1354
1355     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1356     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1357     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1358     // be generated.
1359     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H);
1360     CheckInfo ci(pos);
1361     Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
1362
1363     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1364     while (   alpha < beta
1365            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1366     {
1367       assert(move_is_ok(move));
1368
1369       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1370
1371       // Futility pruning
1372       if (   !PvNode
1373           && !inCheck
1374           && !givesCheck
1375           &&  move != ttMove
1376           &&  enoughMaterial
1377           && !move_is_promotion(move)
1378           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1379       {
1380           futilityValue =  futilityBase
1381                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1382                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1383
1384           if (futilityValue < alpha)
1385           {
1386               if (futilityValue > bestValue)
1387                   bestValue = futilityValue;
1388               continue;
1389           }
1390
1391           // Prune moves with negative or equal SEE
1392           if (   futilityBase < beta
1393               && depth < DEPTH_ZERO
1394               && pos.see(move) <= 0)
1395               continue;
1396       }
1397
1398       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1399       evasionPrunable =   !PvNode
1400                        && inCheck
1401                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1402                        && !pos.move_is_capture(move)
1403                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1404
1405       // Don't search moves with negative SEE values
1406       if (   !PvNode
1407           && (!inCheck || evasionPrunable)
1408           &&  move != ttMove
1409           && !move_is_promotion(move)
1410           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1411           continue;
1412
1413       // Don't search useless checks
1414       if (   !PvNode
1415           && !inCheck
1416           &&  givesCheck
1417           &&  move != ttMove
1418           && !pos.move_is_capture(move)
1419           && !move_is_promotion(move)
1420           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1421           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1422       {
1423           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1424               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1425
1426           continue;
1427       }
1428
1429       // Check for legality only before to do the move
1430       if (!pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
1431           continue;
1432
1433       // Update current move
1434       ss->currentMove = move;
1435
1436       // Make and search the move
1437       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1438       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1439       pos.undo_move(move);
1440
1441       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1442
1443       // New best move?
1444       if (value > bestValue)
1445       {
1446           bestValue = value;
1447           if (value > alpha)
1448           {
1449               alpha = value;
1450               ss->bestMove = move;
1451           }
1452        }
1453     }
1454
1455     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1456     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1457     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1458         return value_mated_in(ss->ply);
1459
1460     // Update transposition table
1461     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1462     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1463
1464     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1465
1466     return bestValue;
1467   }
1468
1469
1470   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1471   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1472   // will be pruned.
1473
1474   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1475   {
1476     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1477     Square from, to, ksq, victimSq;
1478     Piece pc;
1479     Color them;
1480     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1481
1482     from = move_from(move);
1483     to = move_to(move);
1484     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1485     ksq = pos.king_square(them);
1486     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1487     pc = pos.piece_on(from);
1488
1489     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1490     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1491     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1492
1493     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1494     b = kingAtt & ~pos.pieces_of_color(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1495
1496     if (!(b && (b & (b - 1))))
1497         return true;
1498
1499     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1500     if (   type_of_piece(pc) == QUEEN
1501         && bit_is_set(kingAtt, to))
1502         return true;
1503
1504     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1505     b = pos.pieces_of_color(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1506
1507     while (b)
1508     {
1509         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1510         futilityValue = futilityBase + pos.endgame_value_of_piece_on(victimSq);
1511
1512         // Note that here we generate illegal "double move"!
1513         if (   futilityValue >= beta
1514             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1515             return true;
1516
1517         if (futilityValue > bv)
1518             bv = futilityValue;
1519     }
1520
1521     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1522     *bestValue = bv;
1523     return false;
1524   }
1525
1526
1527   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1528   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1529   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1530   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1531   // second move is assumed to be a move from the current position.
1532
1533   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1534
1535     Square f1, t1, f2, t2;
1536     Piece p;
1537
1538     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1539     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1540
1541     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1542     f2 = move_from(m2);
1543     t1 = move_to(m1);
1544     if (f2 == t1)
1545         return true;
1546
1547     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1548     t2 = move_to(m2);
1549     f1 = move_from(m1);
1550     if (t2 == f1)
1551         return true;
1552
1553     // Case 3: Moving through the vacated square
1554     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1555         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1556       return true;
1557
1558     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1559     p = pos.piece_on(t1);
1560     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1561         return true;
1562
1563     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1564     if (    piece_is_slider(p)
1565         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1566         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1567     {
1568         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1569         // move is the opposite of the checking piece.
1570         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1571         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1572
1573         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1574             return true;
1575     }
1576     return false;
1577   }
1578
1579
1580   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1581   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1582   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1583
1584   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1585
1586     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1587       return v + ply;
1588
1589     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1590       return v - ply;
1591
1592     return v;
1593   }
1594
1595
1596   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1597   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1598
1599   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1600
1601     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1602       return v - ply;
1603
1604     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1605       return v + ply;
1606
1607     return v;
1608   }
1609
1610
1611   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1612   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1613   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1614   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1615   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1616   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1617   template <bool PvNode>
1618   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
1619                   bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
1620
1621     assert(m != MOVE_NONE);
1622
1623     Depth result = DEPTH_ZERO;
1624     *dangerous = moveIsCheck;
1625
1626     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1627         result += CheckExtension[PvNode];
1628
1629     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1630     {
1631         Color c = pos.side_to_move();
1632         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1633         {
1634             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1635             *dangerous = true;
1636         }
1637         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1638         {
1639             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1640             *dangerous = true;
1641         }
1642     }
1643
1644     if (   captureOrPromotion
1645         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1646         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1647             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1648         && !move_is_special(m))
1649     {
1650         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1651         *dangerous = true;
1652     }
1653
1654     return Min(result, ONE_PLY);
1655   }
1656
1657
1658   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1659   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1660
1661   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1662
1663     assert(move_is_ok(m));
1664     assert(threat && move_is_ok(threat));
1665     assert(!pos.move_gives_check(m));
1666     assert(!pos.move_is_capture(m) && !move_is_promotion(m));
1667     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1668
1669     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1670
1671     mfrom = move_from(m);
1672     mto = move_to(m);
1673     tfrom = move_from(threat);
1674     tto = move_to(threat);
1675
1676     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1677     if (mfrom == tto)
1678         return true;
1679
1680     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1681     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1682     if (   pos.move_is_capture(threat)
1683         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1684             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1685         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1686         return true;
1687
1688     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1689     // prune safe moves which block its ray.
1690     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1691         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1692         && pos.see_sign(m) >= 0)
1693         return true;
1694
1695     return false;
1696   }
1697
1698
1699   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1700   // can be used at a given point in search.
1701
1702   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1703
1704     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1705
1706     return   (   tte->depth() >= depth
1707               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1708               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1709
1710           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1711               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1712   }
1713
1714
1715   // refine_eval() returns the transposition table score if
1716   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1717
1718   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1719
1720       assert(tte);
1721
1722       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1723
1724       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1725           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1726           return v;
1727
1728       return defaultEval;
1729   }
1730
1731
1732   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1733   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1734
1735   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1736                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1737     Move m;
1738     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1739
1740     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1741
1742     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1743     {
1744         m = movesSearched[i];
1745
1746         assert(m != move);
1747
1748         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1749     }
1750   }
1751
1752
1753   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1754   // the static position evaluation before and after the move.
1755
1756   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1757
1758     if (   m != MOVE_NULL
1759         && before != VALUE_NONE
1760         && after != VALUE_NONE
1761         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1762         && !move_is_special(m))
1763         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1764   }
1765
1766
1767   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1768   // since the beginning of the current search.
1769
1770   int current_search_time(int set) {
1771
1772     static int searchStartTime;
1773
1774     if (set)
1775         searchStartTime = set;
1776
1777     return get_system_time() - searchStartTime;
1778   }
1779
1780
1781   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1782   // protocol specifications:
1783   //
1784   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1785   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1786   //            use negative values for y.
1787
1788   std::string value_to_uci(Value v) {
1789
1790     std::stringstream s;
1791
1792     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1793         s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1794     else
1795         s << "mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1796
1797     return s.str();
1798   }
1799
1800
1801   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1802   // to be sent to UCI gui.
1803
1804   std::string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1805
1806     std::stringstream s;
1807     int t = current_search_time();
1808
1809     s << " nodes " << nodes
1810       << " nps "   << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1811       << " time "  << t;
1812
1813     return s.str();
1814   }
1815
1816
1817   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1818   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1819   // search.
1820
1821   void poll(const Position& pos) {
1822
1823     static int lastInfoTime;
1824     int t = current_search_time();
1825
1826     //  Poll for input
1827     if (input_available())
1828     {
1829         // We are line oriented, don't read single chars
1830         std::string command;
1831
1832         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1833         {
1834             // Quit the program as soon as possible
1835             Limits.ponder = false;
1836             QuitRequest = StopRequest = true;
1837             return;
1838         }
1839         else if (command == "stop")
1840         {
1841             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1842             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1843             Limits.ponder = false;
1844             StopRequest = true;
1845         }
1846         else if (command == "ponderhit")
1847         {
1848             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1849             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1850             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1851             Limits.ponder = false;
1852
1853             if (StopOnPonderhit)
1854                 StopRequest = true;
1855         }
1856     }
1857
1858     // Print search information
1859     if (t < 1000)
1860         lastInfoTime = 0;
1861
1862     else if (lastInfoTime > t)
1863         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1864         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1865         lastInfoTime = 0;
1866
1867     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1868     {
1869         lastInfoTime = t;
1870
1871         dbg_print_mean();
1872         dbg_print_hit_rate();
1873
1874         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1875         SendSearchedNodes = true;
1876     }
1877
1878     // Should we stop the search?
1879     if (Limits.ponder)
1880         return;
1881
1882     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1883                            && !AspirationFailLow
1884                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1885
1886     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1887                      || stillAtFirstMove;
1888
1889     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1890         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1891         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1892         StopRequest = true;
1893   }
1894
1895
1896   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1897   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1898   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1899   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1900   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1901   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1902
1903   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1904
1905     std::string command;
1906
1907     // Wait for a command from stdin
1908     while (   std::getline(std::cin, command)
1909            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1910
1911     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1912         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1913   }
1914
1915
1916   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1917   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1918   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1919
1920     assert(MultiPV > 1);
1921
1922     static RKISS rk;
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_pl(pv[0]));
2022
2023     pos.do_move(pv[0], *st++);
2024
2025     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2026            && tte->move() != MOVE_NONE
2027            && pos.move_is_pl(tte->move())
2028            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces(pos.side_to_move()))
2029            && ply < PLY_MAX
2030            && (!pos.is_draw() || ply < 2))
2031     {
2032         pv[ply] = tte->move();
2033         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2034     }
2035     pv[ply] = MOVE_NONE;
2036
2037     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2038   }
2039
2040   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2041   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2042   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2043
2044   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2045
2046     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2047     TTEntry* tte;
2048     Key k;
2049     Value v, m = VALUE_NONE;
2050     int ply = 0;
2051
2052     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2053
2054     do {
2055         k = pos.get_key();
2056         tte = TT.probe(k);
2057
2058         // Don't overwrite existing correct entries
2059         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2060         {
2061             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2062             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2063         }
2064         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2065
2066     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2067
2068     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2069   }
2070
2071   // pv_info_to_uci() returns a string with information on the current PV line
2072   // formatted according to UCI specification.
2073
2074   std::string RootMove::pv_info_to_uci(Position& pos, int depth, int selDepth, Value alpha,
2075                                        Value beta, int pvIdx) {
2076     std::stringstream s;
2077
2078     s << "info depth " << depth
2079       << " seldepth " << selDepth
2080       << " multipv " << pvIdx + 1
2081       << " score " << value_to_uci(pv_score)
2082       << (pv_score >= beta ? " lowerbound" : pv_score <= alpha ? " upperbound" : "")
2083       << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
2084       << " pv ";
2085
2086     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2087         s << *m << " ";
2088
2089     return s.str();
2090   }
2091
2092   // Specializations for MovePickerExt in case of Root node
2093   MovePickerExt<Root>::MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d,
2094                                             const History& h, SearchStack* ss, Value b)
2095                      : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), firstCall(true) {
2096     Move move;
2097     Value score = VALUE_ZERO;
2098
2099     // Score root moves using standard ordering used in main search, the moves
2100     // are scored according to the order in which they are returned by MovePicker.
2101     // This is the second order score that is used to compare the moves when
2102     // the first orders pv_score of both moves are equal.
2103     while ((move = MovePicker::get_next_move()) != MOVE_NONE)
2104         for (rm = Rml.begin(); rm != Rml.end(); ++rm)
2105             if (rm->pv[0] == move)
2106             {
2107                 rm->non_pv_score = score--;
2108                 break;
2109             }
2110
2111     Rml.sort();
2112     rm = Rml.begin();
2113   }
2114
2115   Move MovePickerExt<Root>::get_next_move() {
2116
2117     if (!firstCall)
2118         ++rm;
2119     else
2120         firstCall = false;
2121
2122     return rm != Rml.end() ? rm->pv[0] : MOVE_NONE;
2123   }
2124
2125 } // namespace
2126
2127
2128 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2129 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2130 // object for which the current thread is the master.
2131
2132 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2133
2134   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2135
2136   int i;
2137   bool allFinished;
2138
2139   while (true)
2140   {
2141       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2142       // master should exit as last one.
2143       if (allThreadsShouldExit)
2144       {
2145           assert(!sp);
2146           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2147           return;
2148       }
2149
2150       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2151       // instead of wasting CPU time polling for work.
2152       while (   threadID >= activeThreads
2153              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2154              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2155       {
2156           assert(!sp || useSleepingThreads);
2157           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2158
2159           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2160               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2161
2162           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2163           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2164
2165           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2166           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2167           allFinished = (i == activeThreads);
2168
2169           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2170           {
2171               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2172               break;
2173           }
2174
2175           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2176           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2177               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2178
2179           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2180       }
2181
2182       // If this thread has been assigned work, launch a search
2183       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2184       {
2185           assert(!allThreadsShouldExit);
2186
2187           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2188
2189           // Copy split point position and search stack and call search()
2190           // with SplitPoint template parameter set to true.
2191           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2192           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2193           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2194
2195           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2196           (ss+1)->sp = tsp;
2197
2198           if (tsp->pvNode)
2199               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2200           else
2201               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2202
2203           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2204
2205           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2206
2207           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2208           // case we are the last slave of the split point.
2209           if (   useSleepingThreads
2210               && threadID != tsp->master
2211               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2212               threads[tsp->master].wake_up();
2213       }
2214
2215       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2216       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2217       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2218       allFinished = (i == activeThreads);
2219
2220       if (allFinished)
2221       {
2222           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2223           // be sure sp->lock has been released before to return.
2224           lock_grab(&(sp->lock));
2225           lock_release(&(sp->lock));
2226
2227           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2228           // because here is all finished is not possible master is booked.
2229           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2230
2231           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2232           return;
2233       }
2234   }
2235 }