Unify move generation
[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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31 #include <vector>
32
33 #include "book.h"
34 #include "evaluate.h"
35 #include "history.h"
36 #include "misc.h"
37 #include "movegen.h"
38 #include "movepick.h"
39 #include "lock.h"
40 #include "san.h"
41 #include "search.h"
42 #include "timeman.h"
43 #include "thread.h"
44 #include "tt.h"
45 #include "ucioption.h"
46
47 using std::cout;
48 using std::endl;
49
50 ////
51 //// Local definitions
52 ////
53
54 namespace {
55
56   // Types
57   enum NodeType { NonPV, PV };
58
59   // Set to true to force running with one thread.
60   // Used for debugging SMP code.
61   const bool FakeSplit = false;
62
63   // Fast lookup table of sliding pieces indexed by Piece
64   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
65   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
66
67   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
68   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
69   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
70   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
71
72   class ThreadsManager {
73     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
74        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
75        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
76     */
77   public:
78     void init_threads();
79     void exit_threads();
80
81     int min_split_depth() const { return minimumSplitDepth; }
82     int active_threads() const { return activeThreads; }
83     void set_active_threads(int cnt) { activeThreads = cnt; }
84
85     void read_uci_options();
86     bool available_thread_exists(int master) const;
87     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
88     bool cutoff_at_splitpoint(int threadID) const;
89     void wake_sleeping_thread(int threadID);
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     Depth minimumSplitDepth;
98     int maxThreadsPerSplitPoint;
99     bool useSleepingThreads;
100     int activeThreads;
101     volatile bool allThreadsShouldExit;
102     Thread threads[MAX_THREADS];
103     Lock mpLock, sleepLock[MAX_THREADS];
104     WaitCondition sleepCond[MAX_THREADS];
105   };
106
107
108   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each root
109   // move, we store two scores, a node count, and a PV (really a refutation
110   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
111   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves, while non_pv_score is computed
112   // according to the order in which moves are returned by MovePicker.
113
114   struct RootMove {
115
116     RootMove();
117     RootMove(const RootMove& rm) { *this = rm; }
118     RootMove& operator=(const RootMove& rm);
119
120     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
121     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
122     // than a move m2 if it has an higher pv_score, or if it has
123     // equal pv_score but m1 has the higher non_pv_score. In this
124     // way we are guaranteed that PV moves are always sorted as first.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126       return pv_score != m.pv_score ? pv_score < m.pv_score
127                                     : non_pv_score < m.non_pv_score;
128     }
129
130     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
131     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
132     std::string pv_info_to_uci(const Position& pos, Value alpha, Value beta, int pvLine = 0);
133
134     int64_t nodes;
135     Value pv_score;
136     Value non_pv_score;
137     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
138   };
139
140
141   // RootMoveList struct is essentially a std::vector<> of RootMove objects,
142   // with an handful of methods above the standard ones.
143
144   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
145
146     typedef std::vector<RootMove> Base;
147
148     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
149     void set_non_pv_scores(const Position& pos, Move ttm, SearchStack* ss);
150
151     void sort() { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), end()); }
152     void sort_multipv(int n) { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), begin() + n); }
153   };
154
155
156   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
157   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
158   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
159   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
160   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
161   // operator<<() that will use it to properly format castling moves.
162   enum set960 {};
163
164   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
165
166     os.iword(0) = int(f);
167     return os;
168   }
169
170
171   // Overload operator << for moves to make it easier to print moves in
172   // coordinate notation compatible with UCI protocol.
173
174   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m);
175
176
177   /// Adjustments
178
179   // Step 6. Razoring
180
181   // Maximum depth for razoring
182   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
183
184   // Dynamic razoring margin based on depth
185   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
186
187   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
188   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
189
190   // Step 9. Internal iterative deepening
191
192   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
193   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
194
195   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
196   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
197   const Value IIDMargin = Value(0x100);
198
199   // Step 11. Decide the new search depth
200
201   // Extensions. Configurable UCI options
202   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
203   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
204   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
205
206   // Minimum depth for use of singular extension
207   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
208
209   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
210   // remaining ones we will extend it.
211   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
212
213   // Step 12. Futility pruning
214
215   // Futility margin for quiescence search
216   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
217
218   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
219   Value FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
220   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
221
222   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE; }
223   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
224
225   // Step 14. Reduced search
226
227   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
228   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
229
230   template <NodeType PV>
231   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
232
233   // Common adjustments
234
235   // Search depth at iteration 1
236   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
237
238   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
239   // better than the second best move.
240   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
241
242
243   /// Namespace variables
244
245   // Book object
246   Book OpeningBook;
247
248   // Iteration counter
249   int Iteration;
250
251   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
252   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
253   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
254
255   // Search window management
256   int AspirationDelta;
257
258   // MultiPV mode
259   int MultiPV;
260
261   // Time managment variables
262   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
263   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, Pondering, StopOnPonderhit;
264   bool FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
265   TimeManager TimeMgr;
266
267   // Log file
268   bool UseLogFile;
269   std::ofstream LogFile;
270
271   // Multi-threads manager object
272   ThreadsManager ThreadsMgr;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   bool SendSearchedNodes;
277   int NodesSincePoll;
278   int NodesBetweenPolls = 30000;
279
280   // History table
281   History H;
282
283   /// Local functions
284
285   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
286   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, RootMoveList& rml);
287
288   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
289   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
290
291   template <NodeType PvNode>
292   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
293
294   template <NodeType PvNode>
295   inline Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
296
297       return depth < ONE_PLY ? qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, DEPTH_ZERO, ply)
298                              : search<PvNode, false>(pos, ss, alpha, beta, depth, ply);
299   }
300
301   template <NodeType PvNode>
302   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
303
304   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
305   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
306   bool value_is_mate(Value value);
307   Value value_to_tt(Value v, int ply);
308   Value value_from_tt(Value v, int ply);
309   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
310   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
311   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
312   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
313   void update_killers(Move m, Move killers[]);
314   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
315
316   int current_search_time();
317   std::string value_to_uci(Value v);
318   int nps(const Position& pos);
319   void poll(const Position& pos);
320   void wait_for_stop_or_ponderhit();
321   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
322
323 #if !defined(_MSC_VER)
324   void* init_thread(void* threadID);
325 #else
326   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
327 #endif
328
329 }
330
331
332 ////
333 //// Functions
334 ////
335
336 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
337 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
338
339 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
340 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
341
342
343 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
344
345 void init_search() {
346
347   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
348   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
349   int mc; // moveCount
350
351   // Init reductions array
352   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
353   {
354       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
355       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
356       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
357       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
358   }
359
360   // Init futility margins array
361   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
362       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
363
364   // Init futility move count array
365   for (d = 0; d < 32; d++)
366       FutilityMoveCountArray[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
367 }
368
369
370 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
371 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
372
373 int64_t perft(Position& pos, Depth depth)
374 {
375     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
376     StateInfo st;
377     Move m;
378     int64_t sum = 0;
379
380     // Generate all legal moves
381     MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
382
383     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
384     // the moves, just to count them.
385     if (depth <= ONE_PLY)
386         return int(last - mlist);
387
388     // Loop through all legal moves
389     CheckInfo ci(pos);
390     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
391     {
392         m = cur->move;
393         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
394         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
395         pos.undo_move(m);
396     }
397     return sum;
398 }
399
400
401 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
402 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
403 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
404 /// when a quit command is received during the search.
405
406 bool think(Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
407            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
408
409   // Initialize global search variables
410   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
411   NodesSincePoll = 0;
412   SearchStartTime = get_system_time();
413   ExactMaxTime = maxTime;
414   MaxDepth = maxDepth;
415   MaxNodes = maxNodes;
416   InfiniteSearch = infinite;
417   Pondering = ponder;
418   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
419
420   // Look for a book move, only during games, not tests
421   if (UseTimeManagement && Options["OwnBook"].value<bool>())
422   {
423       if (Options["Book File"].value<std::string>() != OpeningBook.file_name())
424           OpeningBook.open(Options["Book File"].value<std::string>());
425
426       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
427       if (bookMove != MOVE_NONE)
428       {
429           if (Pondering)
430               wait_for_stop_or_ponderhit();
431
432           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
433           return !QuitRequest;
434       }
435   }
436
437   // Read UCI option values
438   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
439   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
440   {
441       Options["Clear Hash"].set_value("false");
442       TT.clear();
443   }
444
445   CheckExtension[1]         = Options["Check Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
446   CheckExtension[0]         = Options["Check Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
447   SingleEvasionExtension[1] = Options["Single Evasion Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
448   SingleEvasionExtension[0] = Options["Single Evasion Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
449   PawnPushTo7thExtension[1] = Options["Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
450   PawnPushTo7thExtension[0] = Options["Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
451   PassedPawnExtension[1]    = Options["Passed Pawn Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
452   PassedPawnExtension[0]    = Options["Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
453   PawnEndgameExtension[1]   = Options["Pawn Endgame Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
454   PawnEndgameExtension[0]   = Options["Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
455   MateThreatExtension[1]    = Options["Mate Threat Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
456   MateThreatExtension[0]    = Options["Mate Threat Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
457   MultiPV                   = Options["MultiPV"].value<int>();
458   UseLogFile                = Options["Use Search Log"].value<bool>();
459
460   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
461
462   // Set the number of active threads
463   ThreadsMgr.read_uci_options();
464   init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
465
466   // Wake up needed threads
467   for (int i = 1; i < ThreadsMgr.active_threads(); i++)
468       ThreadsMgr.wake_sleeping_thread(i);
469
470   // Set thinking time
471   int myTime = time[pos.side_to_move()];
472   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
473   if (UseTimeManagement)
474       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
475
476   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
477   // heavy time pressure.
478   if (MaxNodes)
479       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
480   else if (myTime && myTime < 1000)
481       NodesBetweenPolls = 1000;
482   else if (myTime && myTime < 5000)
483       NodesBetweenPolls = 5000;
484   else
485       NodesBetweenPolls = 30000;
486
487   // Write search information to log file
488   if (UseLogFile)
489   {
490       std::string name = Options["Search Log Filename"].value<std::string>();
491       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
492
493       LogFile << "Searching: "  << pos.to_fen()
494               << "\ninfinite: " << infinite
495               << " ponder: "    << ponder
496               << " time: "      << myTime
497               << " increment: " << myIncrement
498               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
499   }
500
501   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
502   Move ponderMove = MOVE_NONE;
503   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
504
505   // Print final search statistics
506   cout << "info nodes " << pos.nodes_searched()
507        << " nps " << nps(pos)
508        << " time " << current_search_time() << endl;
509
510   if (UseLogFile)
511   {
512       LogFile << "\nNodes: " << pos.nodes_searched()
513               << "\nNodes/second: " << nps(pos)
514               << "\nBest move: " << move_to_san(pos, bestMove);
515
516       StateInfo st;
517       pos.do_move(bestMove, st);
518       LogFile << "\nPonder move: "
519               << move_to_san(pos, ponderMove) // Works also with MOVE_NONE
520               << endl;
521
522       // Return from think() with unchanged position
523       pos.undo_move(bestMove);
524
525       LogFile.close();
526   }
527
528   // This makes all the threads to go to sleep
529   ThreadsMgr.set_active_threads(1);
530
531   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
532   // best move before we are told to do so.
533   if (!StopRequest && (Pondering || InfiniteSearch))
534       wait_for_stop_or_ponderhit();
535
536   // Could be both MOVE_NONE when searching on a stalemate position
537   cout << "bestmove " << bestMove << " ponder " << ponderMove << endl;
538
539   return !QuitRequest;
540 }
541
542
543 namespace {
544
545   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
546   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
547   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
548   // reached.
549
550   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
551
552     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
553     Depth depth;
554     Move EasyMove = MOVE_NONE;
555     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
556
557     // Moves to search are verified, scored and sorted
558     RootMoveList rml(pos, searchMoves);
559
560     // Handle special case of searching on a mate/stale position
561     if (rml.size() == 0)
562     {
563         Value s = (pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW);
564
565         cout << "info depth " << 1
566              << " score " << value_to_uci(s) << endl;
567
568         return MOVE_NONE;
569     }
570
571     // Initialize
572     TT.new_search();
573     H.clear();
574     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
575     ValueByIteration[1] = rml[0].pv_score;
576     Iteration = 1;
577
578     // Send initial RootMoveList scoring (iteration 1)
579     cout << set960(pos.is_chess960()) // Is enough to set once at the beginning
580          << "info depth " << Iteration
581          << "\n" << rml[0].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta) << endl;
582
583     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
584     if (   rml.size() == 1
585         || rml[0].pv_score > rml[1].pv_score + EasyMoveMargin)
586         EasyMove = rml[0].pv[0];
587
588     // Iterative deepening loop
589     while (Iteration < PLY_MAX)
590     {
591         // Initialize iteration
592         Iteration++;
593         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
594
595         cout << "info depth " << Iteration << endl;
596
597         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
598         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
599         {
600             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
601             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
602
603             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
604             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
605
606             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
607             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
608         }
609
610         depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
611
612         // Search to the current depth, rml is updated and sorted
613         value = root_search(pos, ss, alpha, beta, depth, rml);
614
615         if (StopRequest)
616             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
617
618         //Save info about search result
619         ValueByIteration[Iteration] = value;
620
621         // Drop the easy move if differs from the new best move
622         if (rml[0].pv[0] != EasyMove)
623             EasyMove = MOVE_NONE;
624
625         if (UseTimeManagement)
626         {
627             // Time to stop?
628             bool stopSearch = false;
629
630             // Stop search early if there is only a single legal move,
631             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
632             if (Iteration >= 6 && rml.size() == 1)
633                 stopSearch = true;
634
635             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
636             if (  Iteration >= 6
637                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
638                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
639                 stopSearch = true;
640
641             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
642             if (   Iteration >= 8
643                 && EasyMove == rml[0].pv[0]
644                 && (  (   rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
645                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
646                     ||(   rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
647                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
648                 stopSearch = true;
649
650             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
651             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
652                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
653                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
654
655             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
656             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
657             // move at the next iteration anyway.
658             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
659                 stopSearch = true;
660
661             if (stopSearch)
662             {
663                 if (Pondering)
664                     StopOnPonderhit = true;
665                 else
666                     break;
667             }
668         }
669
670         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
671             break;
672     }
673
674     *ponderMove = rml[0].pv[1];
675     return rml[0].pv[0];
676   }
677
678
679   // root_search() is the function which searches the root node. It is
680   // similar to search_pv except that it prints some information to the
681   // standard output and handles the fail low/high loops.
682
683   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha,
684                     Value beta, Depth depth, RootMoveList& rml) {
685     StateInfo st;
686     Move movesSearched[MOVES_MAX];
687     CheckInfo ci(pos);
688     int64_t nodes;
689     Move move;
690     Depth ext, newDepth;
691     Value value, oldAlpha;
692     RootMoveList::iterator rm;
693     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous, isPvMove;
694     int moveCount, researchCountFH, researchCountFL;
695
696     researchCountFH = researchCountFL = 0;
697     oldAlpha = alpha;
698     isCheck = pos.is_check();
699
700     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
701     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
702
703     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
704     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
705     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
706
707     // Step 5. Evaluate the position statically
708     // At root we do this only to get reference value for child nodes
709     ss->evalMargin = VALUE_NONE;
710     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ss->evalMargin);
711
712     // Step 6. Razoring (omitted at root)
713     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
714     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
715     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
716
717     // Step extra. Fail low loop
718     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
719     // with bigger window until we are not failing low anymore.
720     while (1)
721     {
722         // Sort the moves before to (re)search
723         rml.set_non_pv_scores(pos, rml[0].pv[0], ss);
724         rml.sort();
725         moveCount = 0;
726
727         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
728         for (rm = rml.begin(); rm != rml.end() && !StopRequest; ++rm)
729         {
730             // This is used by time management
731             FirstRootMove = (rm == rml.begin());
732
733             // Save the current node count before the move is searched
734             nodes = pos.nodes_searched();
735
736             // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
737             // correct accumulated node counts searched by each thread.
738             if (SendSearchedNodes)
739             {
740                 SendSearchedNodes = false;
741                 cout << "info nodes " << nodes
742                      << " nps " << nps(pos)
743                      << " time " << current_search_time() << endl;
744             }
745
746             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
747             // the standard output.
748             move = ss->currentMove = rm->pv[0];
749             movesSearched[moveCount++] = move;
750             isPvMove = (moveCount <= MultiPV);
751
752             if (current_search_time() >= 1000)
753                 cout << "info currmove " << move
754                      << " currmovenumber " << moveCount << endl;
755
756             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
757             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
758
759             // Step 11. Decide the new search depth
760             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
761             newDepth = depth + ext;
762
763             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
764
765             // Step extra. Fail high loop
766             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
767             // high anymore.
768             value = -VALUE_INFINITE;
769
770             while (1)
771             {
772                 // Step 13. Make the move
773                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
774
775                 // Step extra. pv search
776                 // We do pv search for PV moves and when failing high
777                 if (isPvMove || value > alpha)
778                 {
779                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
780                     if (MultiPV > 1)
781                         alpha = -VALUE_INFINITE;
782
783                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
784                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
785                 }
786                 else
787                 {
788                     // Step 14. Reduced search
789                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
790                     bool doFullDepthSearch = true;
791
792                     if (    depth >= 3 * ONE_PLY
793                         && !dangerous
794                         && !captureOrPromotion
795                         && !move_is_castle(move))
796                     {
797                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, moveCount - MultiPV + 1);
798                         if (ss->reduction)
799                         {
800                             assert(newDepth-ss->reduction >= ONE_PLY);
801
802                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
803                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
804                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
805                         }
806                         ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
807                     }
808
809                     // Step 15. Full depth search
810                     if (doFullDepthSearch)
811                     {
812                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
813                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
814
815                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
816                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
817                         if (value > alpha)
818                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
819                     }
820                 }
821
822                 // Step 16. Undo move
823                 pos.undo_move(move);
824
825                 // Can we exit fail high loop ?
826                 if (StopRequest || value < beta)
827                     break;
828
829                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
830                 // the score before research in case we run out of time while researching.
831                 ss->bestMove = move;
832                 rm->pv_score = value;
833                 rm->extract_pv_from_tt(pos);
834
835                 // Update killers and history only for non capture moves that fails high
836                 if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
837                 {
838                     update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
839                     update_killers(move, ss->killers);
840                 }
841
842                 // Inform GUI that PV has changed
843                 cout << rm->pv_info_to_uci(pos, alpha, beta) << endl;
844
845                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
846                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
847                 researchCountFH++;
848
849             } // End of fail high loop
850
851             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
852             // was aborted because the user interrupted the search or because we
853             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
854             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
855             // move and/or PV.
856             if (StopRequest)
857                 break;
858
859             // Remember searched nodes counts for this move
860             rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
861
862             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
863             assert(value < beta);
864
865             // Step 17. Check for new best move
866             if (!isPvMove && value <= alpha)
867                 rm->pv_score = -VALUE_INFINITE;
868             else
869             {
870                 // PV move or new best move!
871
872                 // Update PV
873                 ss->bestMove = move;
874                 rm->pv_score = value;
875                 rm->extract_pv_from_tt(pos);
876
877                 // We record how often the best move has been changed in each
878                 // iteration. This information is used for time managment: When
879                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
880                 if (!isPvMove && MultiPV == 1)
881                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
882
883                 // Inform GUI that PV has changed, in case of multi-pv UCI protocol
884                 // requires we send all the PV lines properly sorted.
885                 rml.sort_multipv(moveCount);
886
887                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, (int)rml.size()); j++)
888                     cout << rml[j].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta, j) << endl;
889
890                 // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window
891                 if (MultiPV == 1)
892                 {
893                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
894                     if (value > alpha)
895                         alpha = value;
896                 }
897                 else // Set alpha equal to minimum score among the PV lines
898                     alpha = rml[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score; // FIXME why moveCount?
899
900             } // PV move or new best move
901
902             assert(alpha >= oldAlpha);
903
904             AspirationFailLow = (alpha == oldAlpha);
905
906             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
907                 StopOnPonderhit = false;
908
909         } // Root moves loop
910
911         // Can we exit fail low loop ?
912         if (StopRequest || !AspirationFailLow)
913             break;
914
915         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
916         oldAlpha = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
917         researchCountFL++;
918
919     } // Fail low loop
920
921     // Sort the moves before to return
922     rml.sort();
923
924     // Write PV lines to transposition table, in case the relevant entries
925     // have been overwritten during the search.
926     for (int i = 0; i < Min(MultiPV, (int)rml.size()); i++)
927         rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
928
929     return alpha;
930   }
931
932
933   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
934   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
935   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
936   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
937   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
938   // here: This is taken care of after we return from the split point.
939
940   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
941   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
942
943     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
944     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
945     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
946     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
947     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
948
949     Move movesSearched[MOVES_MAX];
950     StateInfo st;
951     const TTEntry *tte;
952     Key posKey;
953     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
954     Depth ext, newDepth;
955     ValueType vt;
956     Value bestValue, value, oldAlpha;
957     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
958     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
959     bool mateThreat = false;
960     int moveCount = 0;
961     int threadID = pos.thread();
962     SplitPoint* sp = NULL;
963     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
964     oldAlpha = alpha;
965     isCheck = pos.is_check();
966
967     if (SpNode)
968     {
969         sp = ss->sp;
970         tte = NULL;
971         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
972         threatMove = sp->threatMove;
973         mateThreat = sp->mateThreat;
974         goto split_point_start;
975     }
976     else {} // Hack to fix icc's "statement is unreachable" warning
977
978     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
979     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
980     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
981
982     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
983     {
984         NodesSincePoll = 0;
985         poll(pos);
986     }
987
988     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
989     if (   StopRequest
990         || ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
991         || pos.is_draw()
992         || ply >= PLY_MAX - 1)
993         return VALUE_DRAW;
994
995     // Step 3. Mate distance pruning
996     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
997     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
998     if (alpha >= beta)
999         return alpha;
1000
1001     // Step 4. Transposition table lookup
1002
1003     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1004     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1005     excludedMove = ss->excludedMove;
1006     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1007
1008     tte = TT.retrieve(posKey);
1009     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1010
1011     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1012     // This is to avoid problems in the following areas:
1013     //
1014     // * Repetition draw detection
1015     // * Fifty move rule detection
1016     // * Searching for a mate
1017     // * Printing of full PV line
1018     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1019     {
1020         TT.refresh(tte);
1021         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1022         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1023     }
1024
1025     // Step 5. Evaluate the position statically and
1026     // update gain statistics of parent move.
1027     if (isCheck)
1028         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
1029     else if (tte)
1030     {
1031         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1032
1033         ss->eval = tte->static_value();
1034         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
1035         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1036     }
1037     else
1038     {
1039         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1040         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
1041     }
1042
1043     // Save gain for the parent non-capture move
1044     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1045
1046     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1047     if (   !PvNode
1048         &&  depth < RazorDepth
1049         && !isCheck
1050         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1051         &&  ttMove == MOVE_NONE
1052         && !value_is_mate(beta)
1053         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1054     {
1055         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1056         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1057         if (v < rbeta)
1058             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1059             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1060             return v;
1061     }
1062
1063     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1064     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1065     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1066     if (   !PvNode
1067         && !ss->skipNullMove
1068         &&  depth < RazorDepth
1069         && !isCheck
1070         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1071         && !value_is_mate(beta)
1072         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1073         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1074
1075     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1076     if (   !PvNode
1077         && !ss->skipNullMove
1078         &&  depth > ONE_PLY
1079         && !isCheck
1080         &&  refinedValue >= beta
1081         && !value_is_mate(beta)
1082         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1083     {
1084         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1085
1086         // Null move dynamic reduction based on depth
1087         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1088
1089         // Null move dynamic reduction based on value
1090         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1091             R++;
1092
1093         pos.do_null_move(st);
1094         (ss+1)->skipNullMove = true;
1095         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1096         (ss+1)->skipNullMove = false;
1097         pos.undo_null_move();
1098
1099         if (nullValue >= beta)
1100         {
1101             // Do not return unproven mate scores
1102             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1103                 nullValue = beta;
1104
1105             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1106                 return nullValue;
1107
1108             // Do verification search at high depths
1109             ss->skipNullMove = true;
1110             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1111             ss->skipNullMove = false;
1112
1113             if (v >= beta)
1114                 return nullValue;
1115         }
1116         else
1117         {
1118             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1119             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1120             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1121             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1122             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1123             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1124             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1125                 mateThreat = true;
1126
1127             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1128             if (   depth < ThreatDepth
1129                 && (ss-1)->reduction
1130                 && threatMove != MOVE_NONE
1131                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1132                 return beta - 1;
1133         }
1134     }
1135
1136     // Step 9. Internal iterative deepening
1137     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1138         &&  ttMove == MOVE_NONE
1139         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1140     {
1141         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1142
1143         ss->skipNullMove = true;
1144         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1145         ss->skipNullMove = false;
1146
1147         ttMove = ss->bestMove;
1148         tte = TT.retrieve(posKey);
1149     }
1150
1151     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1152     if (PvNode)
1153         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1154
1155 split_point_start: // At split points actual search starts from here
1156
1157     // Initialize a MovePicker object for the current position
1158     // FIXME currently MovePicker() c'tor is needless called also in SplitPoint
1159     MovePicker mpBase(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1160     MovePicker& mp = SpNode ? *sp->mp : mpBase;
1161     CheckInfo ci(pos);
1162     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1163     singleEvasion = !SpNode && isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1164     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
1165     singularExtensionNode =  !SpNode
1166                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1167                            && tte
1168                            && tte->move()
1169                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1170                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
1171                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1172     if (SpNode)
1173     {
1174         lock_grab(&(sp->lock));
1175         bestValue = sp->bestValue;
1176     }
1177
1178     // Step 10. Loop through moves
1179     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1180     while (   bestValue < beta
1181            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1182            && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1183     {
1184       assert(move_is_ok(move));
1185
1186       if (SpNode)
1187       {
1188           moveCount = ++sp->moveCount;
1189           lock_release(&(sp->lock));
1190       }
1191       else if (move == excludedMove)
1192           continue;
1193       else
1194           movesSearched[moveCount++] = move;
1195
1196       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1197       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1198
1199       // Step 11. Decide the new search depth
1200       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1201
1202       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1203       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1204       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1205       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1206       if (   singularExtensionNode
1207           && move == tte->move()
1208           && ext < ONE_PLY)
1209       {
1210           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1211
1212           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1213           {
1214               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1215               ss->excludedMove = move;
1216               ss->skipNullMove = true;
1217               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1218               ss->skipNullMove = false;
1219               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1220               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1221               if (v < b)
1222                   ext = ONE_PLY;
1223           }
1224       }
1225
1226       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1227       ss->currentMove = move;
1228       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1229
1230       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1231       if (   !PvNode
1232           && !captureOrPromotion
1233           && !isCheck
1234           && !dangerous
1235           &&  move != ttMove
1236           && !move_is_castle(move))
1237       {
1238           // Move count based pruning
1239           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1240               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1241               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)) // FIXME bestValue is racy
1242           {
1243               if (SpNode)
1244                   lock_grab(&(sp->lock));
1245
1246               continue;
1247           }
1248
1249           // Value based pruning
1250           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1251           // but fixing this made program slightly weaker.
1252           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1253           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1254                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1255
1256           if (futilityValueScaled < beta)
1257           {
1258               if (SpNode)
1259               {
1260                   lock_grab(&(sp->lock));
1261                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1262                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1263               }
1264               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1265                   bestValue = futilityValueScaled;
1266
1267               continue;
1268           }
1269
1270           // Prune moves with negative SEE at low depths
1271           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1272               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1273               && pos.see_sign(move) < 0)
1274           {
1275               if (SpNode)
1276                   lock_grab(&(sp->lock));
1277
1278               continue;
1279           }
1280       }
1281
1282       // Step 13. Make the move
1283       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1284
1285       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1286       // The first move in list is the expected PV
1287       if (PvNode && moveCount == 1)
1288           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1289       else
1290       {
1291           // Step 14. Reduced depth search
1292           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1293           bool doFullDepthSearch = true;
1294
1295           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1296               && !captureOrPromotion
1297               && !dangerous
1298               && !move_is_castle(move)
1299               &&  ss->killers[0] != move
1300               &&  ss->killers[1] != move)
1301           {
1302               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1303
1304               if (ss->reduction)
1305               {
1306                   alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1307                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1308                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1309
1310                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1311               }
1312               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1313           }
1314
1315           // Step 15. Full depth search
1316           if (doFullDepthSearch)
1317           {
1318               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1319               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1320
1321               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1322               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1323               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1324               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1325                   value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1326           }
1327       }
1328
1329       // Step 16. Undo move
1330       pos.undo_move(move);
1331
1332       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1333
1334       // Step 17. Check for new best move
1335       if (SpNode)
1336       {
1337           lock_grab(&(sp->lock));
1338           bestValue = sp->bestValue;
1339           alpha = sp->alpha;
1340       }
1341
1342       if (value > bestValue && !(SpNode && ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)))
1343       {
1344           bestValue = value;
1345
1346           if (SpNode)
1347               sp->bestValue = value;
1348
1349           if (value > alpha)
1350           {
1351               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1352               {
1353                   alpha = value;
1354
1355                   if (SpNode)
1356                       sp->alpha = value;
1357               }
1358               else if (SpNode)
1359                   sp->betaCutoff = true;
1360
1361               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1362                   ss->mateKiller = move;
1363
1364               ss->bestMove = move;
1365
1366               if (SpNode)
1367                   sp->parentSstack->bestMove = move;
1368           }
1369       }
1370
1371       // Step 18. Check for split
1372       if (   !SpNode
1373           && depth >= ThreadsMgr.min_split_depth()
1374           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1375           && bestValue < beta
1376           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1377           && !StopRequest
1378           && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
1379           && Iteration <= 99)
1380           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1381                                       threatMove, mateThreat, moveCount, &mp, PvNode);
1382     }
1383
1384     // Step 19. Check for mate and stalemate
1385     // All legal moves have been searched and if there are
1386     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1387     // If one move was excluded return fail low score.
1388     if (!SpNode && !moveCount)
1389         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1390
1391     // Step 20. Update tables
1392     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1393     // history counters, and killer moves.
1394     if (!SpNode && !StopRequest && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1395     {
1396         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1397         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1398              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1399
1400         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1401
1402         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1403         if (    bestValue >= beta
1404             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1405         {
1406             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1407             update_killers(move, ss->killers);
1408         }
1409     }
1410
1411     if (SpNode)
1412     {
1413         // Here we have the lock still grabbed
1414         sp->slaves[threadID] = 0;
1415         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1416         lock_release(&(sp->lock));
1417     }
1418
1419     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1420
1421     return bestValue;
1422   }
1423
1424   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1425   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1426   // less than ONE_PLY).
1427
1428   template <NodeType PvNode>
1429   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1430
1431     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1432     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1433     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1434     assert(depth <= 0);
1435     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1436     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1437
1438     StateInfo st;
1439     Move ttMove, move;
1440     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1441     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1442     const TTEntry* tte;
1443     Depth ttDepth;
1444     Value oldAlpha = alpha;
1445
1446     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1447
1448     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1449     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1450         return VALUE_DRAW;
1451
1452     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1453     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1454     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1455     isCheck = pos.is_check();
1456     ttDepth = (isCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1457
1458     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1459     // pruning, but only for move ordering.
1460     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1461     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1462
1463     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ply))
1464     {
1465         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1466         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1467     }
1468
1469     // Evaluate the position statically
1470     if (isCheck)
1471     {
1472         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1473         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1474         enoughMaterial = false;
1475     }
1476     else
1477     {
1478         if (tte)
1479         {
1480             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1481
1482             evalMargin = tte->static_value_margin();
1483             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1484         }
1485         else
1486             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1487
1488         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1489
1490         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1491         if (bestValue >= beta)
1492         {
1493             if (!tte)
1494                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1495
1496             return bestValue;
1497         }
1498
1499         if (PvNode && bestValue > alpha)
1500             alpha = bestValue;
1501
1502         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1503         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1504         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1505     }
1506
1507     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1508     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1509     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1510     // be generated.
1511     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H);
1512     CheckInfo ci(pos);
1513
1514     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1515     while (   alpha < beta
1516            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1517     {
1518       assert(move_is_ok(move));
1519
1520       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1521
1522       // Futility pruning
1523       if (   !PvNode
1524           && !isCheck
1525           && !moveIsCheck
1526           &&  move != ttMove
1527           &&  enoughMaterial
1528           && !move_is_promotion(move)
1529           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1530       {
1531           futilityValue =  futilityBase
1532                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1533                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1534
1535           if (futilityValue < alpha)
1536           {
1537               if (futilityValue > bestValue)
1538                   bestValue = futilityValue;
1539               continue;
1540           }
1541       }
1542
1543       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1544       evasionPrunable =   isCheck
1545                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1546                        && !pos.move_is_capture(move)
1547                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1548
1549       // Don't search moves with negative SEE values
1550       if (   !PvNode
1551           && (!isCheck || evasionPrunable)
1552           &&  move != ttMove
1553           && !move_is_promotion(move)
1554           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1555           continue;
1556
1557       // Don't search useless checks
1558       if (   !PvNode
1559           && !isCheck
1560           &&  moveIsCheck
1561           &&  move != ttMove
1562           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1563           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1564           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1565       {
1566           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1567               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1568
1569           continue;
1570       }
1571
1572       // Update current move
1573       ss->currentMove = move;
1574
1575       // Make and search the move
1576       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1577       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1578       pos.undo_move(move);
1579
1580       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1581
1582       // New best move?
1583       if (value > bestValue)
1584       {
1585           bestValue = value;
1586           if (value > alpha)
1587           {
1588               alpha = value;
1589               ss->bestMove = move;
1590           }
1591        }
1592     }
1593
1594     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1595     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1596     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1597         return value_mated_in(ply);
1598
1599     // Update transposition table
1600     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1601     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1602
1603     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1604
1605     return bestValue;
1606   }
1607
1608
1609   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1610   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1611   // will be pruned.
1612
1613   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1614   {
1615     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1616     Square from, to, ksq, victimSq;
1617     Piece pc;
1618     Color them;
1619     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1620
1621     from = move_from(move);
1622     to = move_to(move);
1623     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1624     ksq = pos.king_square(them);
1625     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1626     pc = pos.piece_on(from);
1627
1628     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1629     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1630     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1631
1632     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1633     b = kingAtt & ~pos.pieces_of_color(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1634
1635     if (!(b && (b & (b - 1))))
1636         return true;
1637
1638     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1639     if (   type_of_piece(pc) == QUEEN
1640         && bit_is_set(kingAtt, to))
1641         return true;
1642
1643     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1644     b = pos.pieces_of_color(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1645
1646     while (b)
1647     {
1648         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1649         futilityValue = futilityBase + pos.endgame_value_of_piece_on(victimSq);
1650
1651         // Note that here we generate illegal "double move"!
1652         if (   futilityValue >= beta
1653             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1654             return true;
1655
1656         if (futilityValue > bv)
1657             bv = futilityValue;
1658     }
1659
1660     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1661     *bestValue = bv;
1662     return false;
1663   }
1664
1665
1666   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1667   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1668   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1669   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1670   // second move is assumed to be a move from the current position.
1671
1672   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1673
1674     Square f1, t1, f2, t2;
1675     Piece p;
1676
1677     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1678     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1679
1680     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1681     f2 = move_from(m2);
1682     t1 = move_to(m1);
1683     if (f2 == t1)
1684         return true;
1685
1686     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1687     t2 = move_to(m2);
1688     f1 = move_from(m1);
1689     if (t2 == f1)
1690         return true;
1691
1692     // Case 3: Moving through the vacated square
1693     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1694         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1695       return true;
1696
1697     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1698     p = pos.piece_on(t1);
1699     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1700         return true;
1701
1702     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1703     if (    piece_is_slider(p)
1704         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1705         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1706     {
1707         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1708         // move is the opposite of the checking piece.
1709         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1710         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1711
1712         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1713             return true;
1714     }
1715     return false;
1716   }
1717
1718
1719   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1720   // compensated for the ply.
1721
1722   bool value_is_mate(Value value) {
1723
1724     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1725
1726     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1727           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1728   }
1729
1730
1731   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1732   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1733   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1734
1735   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1736
1737     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1738       return v + ply;
1739
1740     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1741       return v - ply;
1742
1743     return v;
1744   }
1745
1746
1747   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1748   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1749
1750   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1751
1752     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1753       return v - ply;
1754
1755     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1756       return v + ply;
1757
1758     return v;
1759   }
1760
1761
1762   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1763   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1764   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1765   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1766   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1767   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1768   template <NodeType PvNode>
1769   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1770                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1771
1772     assert(m != MOVE_NONE);
1773
1774     Depth result = DEPTH_ZERO;
1775     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1776
1777     if (*dangerous)
1778     {
1779         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1780             result += CheckExtension[PvNode];
1781
1782         if (singleEvasion)
1783             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1784
1785         if (mateThreat)
1786             result += MateThreatExtension[PvNode];
1787     }
1788
1789     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1790     {
1791         Color c = pos.side_to_move();
1792         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1793         {
1794             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1795             *dangerous = true;
1796         }
1797         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1798         {
1799             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1800             *dangerous = true;
1801         }
1802     }
1803
1804     if (   captureOrPromotion
1805         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1806         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1807             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1808         && !move_is_promotion(m)
1809         && !move_is_ep(m))
1810     {
1811         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1812         *dangerous = true;
1813     }
1814
1815     if (   PvNode
1816         && captureOrPromotion
1817         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1818         && pos.see_sign(m) >= 0)
1819     {
1820         result += ONE_PLY / 2;
1821         *dangerous = true;
1822     }
1823
1824     return Min(result, ONE_PLY);
1825   }
1826
1827
1828   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1829   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1830
1831   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1832
1833     assert(move_is_ok(m));
1834     assert(threat && move_is_ok(threat));
1835     assert(!pos.move_is_check(m));
1836     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1837     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1838
1839     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1840
1841     mfrom = move_from(m);
1842     mto = move_to(m);
1843     tfrom = move_from(threat);
1844     tto = move_to(threat);
1845
1846     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1847     if (mfrom == tto)
1848         return true;
1849
1850     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1851     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1852     if (   pos.move_is_capture(threat)
1853         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1854             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1855         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1856         return true;
1857
1858     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1859     // prune safe moves which block its ray.
1860     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1861         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1862         && pos.see_sign(m) >= 0)
1863         return true;
1864
1865     return false;
1866   }
1867
1868
1869   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1870   // can be used at a given point in search.
1871
1872   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1873
1874     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1875
1876     return   (   tte->depth() >= depth
1877               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1878               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1879
1880           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1881               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1882   }
1883
1884
1885   // refine_eval() returns the transposition table score if
1886   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1887
1888   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1889
1890       assert(tte);
1891
1892       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1893
1894       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1895           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1896           return v;
1897
1898       return defaultEval;
1899   }
1900
1901
1902   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1903   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1904
1905   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1906                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1907     Move m;
1908
1909     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
1910
1911     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1912     {
1913         m = movesSearched[i];
1914
1915         assert(m != move);
1916
1917         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
1918             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
1919     }
1920   }
1921
1922
1923   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
1924   // among the killer moves of that ply.
1925
1926   void update_killers(Move m, Move killers[]) {
1927
1928     if (m == killers[0])
1929         return;
1930
1931     killers[1] = killers[0];
1932     killers[0] = m;
1933   }
1934
1935
1936   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1937   // the static position evaluation before and after the move.
1938
1939   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1940
1941     if (   m != MOVE_NULL
1942         && before != VALUE_NONE
1943         && after != VALUE_NONE
1944         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1945         && !move_is_special(m))
1946         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1947   }
1948
1949
1950   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
1951   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
1952
1953   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
1954
1955     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
1956     {
1957         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1958         ss->skipNullMove = false;
1959         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1960         ss->sp = NULL;
1961
1962         if (i < 3)
1963             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
1964     }
1965   }
1966
1967
1968   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1969   // protocol specifications:
1970   //
1971   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1972   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1973   //            use negative values for y.
1974
1975   std::string value_to_uci(Value v) {
1976
1977     std::stringstream s;
1978
1979     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1980       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1981     else
1982       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
1983
1984     return s.str();
1985   }
1986
1987
1988   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1989   // since the beginning of the current search.
1990
1991   int current_search_time() {
1992
1993     return get_system_time() - SearchStartTime;
1994   }
1995
1996
1997   // nps() computes the current nodes/second count
1998
1999   int nps(const Position& pos) {
2000
2001     int t = current_search_time();
2002     return (t > 0 ? int((pos.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2003   }
2004
2005
2006   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2007   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2008   // search.
2009
2010   void poll(const Position& pos) {
2011
2012     static int lastInfoTime;
2013     int t = current_search_time();
2014
2015     //  Poll for input
2016     if (data_available())
2017     {
2018         // We are line oriented, don't read single chars
2019         std::string command;
2020
2021         if (!std::getline(std::cin, command))
2022             command = "quit";
2023
2024         if (command == "quit")
2025         {
2026             // Quit the program as soon as possible
2027             Pondering = false;
2028             QuitRequest = StopRequest = true;
2029             return;
2030         }
2031         else if (command == "stop")
2032         {
2033             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
2034             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
2035             Pondering = false;
2036             StopRequest = true;
2037         }
2038         else if (command == "ponderhit")
2039         {
2040             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
2041             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
2042             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
2043             Pondering = false;
2044
2045             if (StopOnPonderhit)
2046                 StopRequest = true;
2047         }
2048     }
2049
2050     // Print search information
2051     if (t < 1000)
2052         lastInfoTime = 0;
2053
2054     else if (lastInfoTime > t)
2055         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2056         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2057         lastInfoTime = 0;
2058
2059     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2060     {
2061         lastInfoTime = t;
2062
2063         if (dbg_show_mean)
2064             dbg_print_mean();
2065
2066         if (dbg_show_hit_rate)
2067             dbg_print_hit_rate();
2068
2069         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
2070         SendSearchedNodes = true;
2071     }
2072
2073     // Should we stop the search?
2074     if (Pondering)
2075         return;
2076
2077     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2078                            && !AspirationFailLow
2079                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2080
2081     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2082                      || stillAtFirstMove;
2083
2084     if (   (UseTimeManagement && noMoreTime)
2085         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2086         || (MaxNodes && pos.nodes_searched() >= MaxNodes)) // FIXME
2087         StopRequest = true;
2088   }
2089
2090
2091   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2092   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2093   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2094   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2095   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2096   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
2097
2098   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2099
2100     std::string command;
2101
2102     while (true)
2103     {
2104         // Wait for a command from stdin
2105         if (!std::getline(std::cin, command))
2106             command = "quit";
2107
2108         if (command == "quit")
2109         {
2110             QuitRequest = true;
2111             break;
2112         }
2113         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2114             break;
2115     }
2116   }
2117
2118
2119   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2120   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2121   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2122   // threads and one for Windows threads.
2123
2124 #if !defined(_MSC_VER)
2125
2126   void* init_thread(void* threadID) {
2127
2128     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2129     return NULL;
2130   }
2131
2132 #else
2133
2134   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2135
2136     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2137     return 0;
2138   }
2139
2140 #endif
2141
2142
2143   /// The ThreadsManager class
2144
2145
2146   // read_uci_options() updates number of active threads and other internal
2147   // parameters according to the UCI options values. It is called before
2148   // to start a new search.
2149
2150   void ThreadsManager::read_uci_options() {
2151
2152     maxThreadsPerSplitPoint = Options["Maximum Number of Threads per Split Point"].value<int>();
2153     minimumSplitDepth       = Options["Minimum Split Depth"].value<int>() * ONE_PLY;
2154     useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"].value<bool>();
2155     activeThreads           = Options["Threads"].value<int>();
2156   }
2157
2158
2159   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2160   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2161   // object for which the current thread is the master.
2162
2163   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2164
2165     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2166
2167     int i;
2168     bool allFinished = false;
2169
2170     while (true)
2171     {
2172         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2173         // master should exit as last one.
2174         if (allThreadsShouldExit)
2175         {
2176             assert(!sp);
2177             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2178             return;
2179         }
2180
2181         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2182         // instead of wasting CPU time polling for work.
2183         while (   threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING
2184                || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE))
2185         {
2186             assert(!sp || useSleepingThreads);
2187             assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2188
2189             if (threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING)
2190                 threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2191
2192             // Grab the lock to avoid races with wake_sleeping_thread()
2193             lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2194
2195             // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2196             for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2197             allFinished = (i == activeThreads);
2198
2199             if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2200             {
2201                 lock_release(&sleepLock[threadID]);
2202                 break;
2203             }
2204
2205             // Do sleep here after retesting sleep conditions
2206             if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE)
2207                 cond_wait(&sleepCond[threadID], &sleepLock[threadID]);
2208
2209             lock_release(&sleepLock[threadID]);
2210         }
2211
2212         // If this thread has been assigned work, launch a search
2213         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2214         {
2215             assert(!allThreadsShouldExit);
2216
2217             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2218
2219             // Here we call search() with SplitPoint template parameter set to true
2220             SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2221             Position pos(*tsp->pos, threadID);
2222             SearchStack* ss = tsp->sstack[threadID] + 1;
2223             ss->sp = tsp;
2224
2225             if (tsp->pvNode)
2226                 search<PV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2227             else
2228                 search<NonPV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2229
2230             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2231
2232             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2233
2234             // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2235             // case we are the last slave of the split point.
2236             if (useSleepingThreads && threadID != tsp->master && threads[tsp->master].state == THREAD_AVAILABLE)
2237                 wake_sleeping_thread(tsp->master);
2238         }
2239
2240         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2241         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2242         for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2243         allFinished = (i == activeThreads);
2244
2245         if (allFinished)
2246         {
2247             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2248             // be sure sp->lock has been released before to return.
2249             lock_grab(&(sp->lock));
2250             lock_release(&(sp->lock));
2251
2252             // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2253             // because here is all finished is not possible master is booked.
2254             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2255
2256             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2257             return;
2258         }
2259     }
2260   }
2261
2262
2263   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2264   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2265   // objects.
2266
2267   void ThreadsManager::init_threads() {
2268
2269     int i, arg[MAX_THREADS];
2270     bool ok;
2271
2272     // Initialize global locks
2273     lock_init(&mpLock);
2274
2275     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2276     {
2277         lock_init(&sleepLock[i]);
2278         cond_init(&sleepCond[i]);
2279     }
2280
2281     // Initialize splitPoints[] locks
2282     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2283         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2284             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2285
2286     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2287     allThreadsShouldExit = false;
2288
2289     // Threads will be put all threads to sleep as soon as created
2290     activeThreads = 1;
2291
2292     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_INITIALIZING
2293     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2294     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2295         threads[i].state = THREAD_INITIALIZING;
2296
2297     // Launch the helper threads
2298     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2299     {
2300         arg[i] = i;
2301
2302 #if !defined(_MSC_VER)
2303         pthread_t pthread[1];
2304         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&arg[i])) == 0);
2305         pthread_detach(pthread[0]);
2306 #else
2307         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&arg[i]), 0, NULL) != NULL);
2308 #endif
2309         if (!ok)
2310         {
2311             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2312             exit(EXIT_FAILURE);
2313         }
2314
2315         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2316         while (threads[i].state == THREAD_INITIALIZING) {}
2317     }
2318   }
2319
2320
2321   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2322   // helper threads exit cleanly.
2323
2324   void ThreadsManager::exit_threads() {
2325
2326     allThreadsShouldExit = true; // Let the woken up threads to exit idle_loop()
2327
2328     // Wake up all the threads and waits for termination
2329     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2330     {
2331         wake_sleeping_thread(i);
2332         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2333     }
2334
2335     // Now we can safely destroy the locks
2336     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2337         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2338             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2339
2340     lock_destroy(&mpLock);
2341
2342     // Now we can safely destroy the wait conditions
2343     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2344     {
2345         lock_destroy(&sleepLock[i]);
2346         cond_destroy(&sleepCond[i]);
2347     }
2348   }
2349
2350
2351   // cutoff_at_splitpoint() checks whether a beta cutoff has occurred in
2352   // the thread's currently active split point, or in some ancestor of
2353   // the current split point.
2354
2355   bool ThreadsManager::cutoff_at_splitpoint(int threadID) const {
2356
2357     assert(threadID >= 0 && threadID < activeThreads);
2358
2359     SplitPoint* sp = threads[threadID].splitPoint;
2360
2361     for ( ; sp && !sp->betaCutoff; sp = sp->parent) {}
2362     return sp != NULL;
2363   }
2364
2365
2366   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2367   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2368   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2369   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2370   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2371   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2372   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2373
2374   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2375
2376     assert(slave >= 0 && slave < activeThreads);
2377     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2378     assert(activeThreads > 1);
2379
2380     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2381         return false;
2382
2383     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2384     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2385
2386     // No active split points means that the thread is available as
2387     // a slave for any other thread.
2388     if (localActiveSplitPoints == 0 || activeThreads == 2)
2389         return true;
2390
2391     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2392     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2393     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2394     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2395         return true;
2396
2397     return false;
2398   }
2399
2400
2401   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2402   // a slave for the thread with threadID "master".
2403
2404   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2405
2406     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2407     assert(activeThreads > 1);
2408
2409     for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
2410         if (thread_is_available(i, master))
2411             return true;
2412
2413     return false;
2414   }
2415
2416
2417   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2418   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2419   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2420   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2421   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2422   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2423   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops and
2424   // call search().When all threads have returned from search() then split() returns.
2425
2426   template <bool Fake>
2427   void ThreadsManager::split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2428                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2429                              bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2430     assert(pos.is_ok());
2431     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2432     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2433     assert(*bestValue <= *alpha);
2434     assert(*alpha < beta);
2435     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2436     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2437     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
2438     assert(activeThreads > 1);
2439
2440     int i, master = pos.thread();
2441     Thread& masterThread = threads[master];
2442
2443     lock_grab(&mpLock);
2444
2445     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2446     // active split points, don't split.
2447     if (   !available_thread_exists(master)
2448         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2449     {
2450         lock_release(&mpLock);
2451         return;
2452     }
2453
2454     // Pick the next available split point object from the split point stack
2455     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2456
2457     // Initialize the split point object
2458     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2459     splitPoint.master = master;
2460     splitPoint.betaCutoff = false;
2461     splitPoint.ply = ply;
2462     splitPoint.depth = depth;
2463     splitPoint.threatMove = threatMove;
2464     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2465     splitPoint.alpha = *alpha;
2466     splitPoint.beta = beta;
2467     splitPoint.pvNode = pvNode;
2468     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2469     splitPoint.mp = mp;
2470     splitPoint.moveCount = moveCount;
2471     splitPoint.pos = &pos;
2472     splitPoint.nodes = 0;
2473     splitPoint.parentSstack = ss;
2474     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2475         splitPoint.slaves[i] = 0;
2476
2477     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2478
2479     // If we are here it means we are not available
2480     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2481
2482     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2483
2484     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2485     for (i = 0; !Fake && i < activeThreads && workersCnt < maxThreadsPerSplitPoint; i++)
2486         if (thread_is_available(i, master))
2487         {
2488             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2489             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2490             splitPoint.slaves[i] = 1;
2491             workersCnt++;
2492         }
2493
2494     assert(Fake || workersCnt > 1);
2495
2496     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2497     lock_release(&mpLock);
2498
2499     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2500     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2501     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2502         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2503         {
2504             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2505
2506             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2507
2508             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2509
2510             if (useSleepingThreads && i != master)
2511                 wake_sleeping_thread(i);
2512         }
2513
2514     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2515     // which it will instantly launch a search, because its state is
2516     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2517     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2518     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2519     idle_loop(master, &splitPoint);
2520
2521     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2522     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2523     lock_grab(&mpLock);
2524
2525     *alpha = splitPoint.alpha;
2526     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2527     masterThread.activeSplitPoints--;
2528     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2529     pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + splitPoint.nodes);
2530
2531     lock_release(&mpLock);
2532   }
2533
2534
2535   // wake_sleeping_thread() wakes up the thread with the given threadID
2536   // when it is time to start a new search.
2537
2538   void ThreadsManager::wake_sleeping_thread(int threadID) {
2539
2540      lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2541      cond_signal(&sleepCond[threadID]);
2542      lock_release(&sleepLock[threadID]);
2543   }
2544
2545
2546   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2547
2548   RootMove::RootMove() {
2549
2550     nodes = 0;
2551     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
2552     pv[0] = MOVE_NONE;
2553   }
2554
2555   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
2556
2557     const Move* src = rm.pv;
2558     Move* dst = pv;
2559
2560     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
2561     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
2562
2563     nodes = rm.nodes;
2564     pv_score = rm.pv_score;
2565     non_pv_score = rm.non_pv_score;
2566     return *this;
2567   }
2568
2569   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2570   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2571   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2572   // long PV to print that is important for position analysis.
2573
2574   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2575
2576     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2577     TTEntry* tte;
2578     int ply = 1;
2579
2580     assert(pv[0] != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, pv[0]));
2581
2582     pos.do_move(pv[0], *st++);
2583
2584     while (   (tte = TT.retrieve(pos.get_key())) != NULL
2585            && tte->move() != MOVE_NONE
2586            && move_is_legal(pos, tte->move())
2587            && ply < PLY_MAX
2588            && (!pos.is_draw() || ply < 2))
2589     {
2590         pv[ply] = tte->move();
2591         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2592     }
2593     pv[ply] = MOVE_NONE;
2594
2595     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2596   }
2597
2598   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2599   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2600   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2601
2602   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2603
2604     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2605     TTEntry* tte;
2606     Key k;
2607     Value v, m = VALUE_NONE;
2608     int ply = 0;
2609
2610     assert(pv[0] != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, pv[0]));
2611
2612     do {
2613         k = pos.get_key();
2614         tte = TT.retrieve(k);
2615
2616         // Don't overwrite exsisting correct entries
2617         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2618         {
2619             v = (pos.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2620             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2621         }
2622         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2623
2624     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2625
2626     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2627   }
2628
2629   // pv_info_to_uci() returns a string with information on the current PV line
2630   // formatted according to UCI specification and eventually writes the info
2631   // to a log file. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2632
2633   std::string RootMove::pv_info_to_uci(const Position& pos, Value alpha, Value beta, int pvLine) {
2634
2635     std::stringstream s, l;
2636     Move* m = pv;
2637
2638     while (*m != MOVE_NONE)
2639         l << *m++ << " ";
2640
2641     s << "info depth " << Iteration // FIXME
2642       << " seldepth " << int(m - pv)
2643       << " multipv " << pvLine + 1
2644       << " score " << value_to_uci(pv_score)
2645       << (pv_score >= beta ? " lowerbound" : pv_score <= alpha ? " upperbound" : "")
2646       << " time "  << current_search_time()
2647       << " nodes " << pos.nodes_searched()
2648       << " nps "   << nps(pos)
2649       << " pv "    << l.str();
2650
2651     if (UseLogFile && pvLine == 0)
2652     {
2653         ValueType t = pv_score >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2654                       pv_score <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2655
2656         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, pv_score, t, pv) << endl;
2657     }
2658     return s.str();
2659   }
2660
2661
2662   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2663
2664     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2665     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
2666     StateInfo st;
2667     Move* sm;
2668
2669     // Initialize search stack
2670     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2671     ss[0].eval = ss[0].evalMargin = VALUE_NONE;
2672
2673     // Generate all legal moves
2674     MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
2675
2676     // Add each move to the RootMoveList's vector
2677     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2678     {
2679         // If we have a searchMoves[] list then verify cur->move
2680         // is in the list before to add it.
2681         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != cur->move; sm++) {}
2682
2683         if (searchMoves[0] && *sm != cur->move)
2684             continue;
2685
2686         // Find a quick score for the move and add to the list
2687         pos.do_move(cur->move, st);
2688
2689         RootMove rm;
2690         rm.pv[0] = ss[0].currentMove = cur->move;
2691         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
2692         rm.pv_score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2693         push_back(rm);
2694
2695         pos.undo_move(cur->move);
2696     }
2697     sort();
2698   }
2699
2700   // Score root moves using the standard way used in main search, the moves
2701   // are scored according to the order in which are returned by MovePicker.
2702   // This is the second order score that is used to compare the moves when
2703   // the first order pv scores of both moves are equal.
2704
2705   void RootMoveList::set_non_pv_scores(const Position& pos, Move ttm, SearchStack* ss)
2706   {
2707       Move move;
2708       Value score = VALUE_ZERO;
2709       MovePicker mp(pos, ttm, ONE_PLY, H, ss);
2710
2711       while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
2712           for (Base::iterator it = begin(); it != end(); ++it)
2713               if (it->pv[0] == move)
2714               {
2715                   it->non_pv_score = score--;
2716                   break;
2717               }
2718   }
2719
2720   // Overload operator << to make it easier to print moves in coordinate notation
2721   // (g1f3, a7a8q, etc.). The only special case is castling moves, where we
2722   // print in the e1g1 notation in normal chess mode, and in e1h1 notation in
2723   // Chess960 mode.
2724
2725   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
2726
2727     Square from = move_from(m);
2728     Square to = move_to(m);
2729     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
2730
2731     if (m == MOVE_NONE)
2732         return os << "(none)";
2733
2734     if (m == MOVE_NULL)
2735         return os << "0000";
2736
2737     if (move_is_short_castle(m) && !chess960)
2738         return os << (from == SQ_E1 ? "e1g1" : "e8g8");
2739
2740     if (move_is_long_castle(m) && !chess960)
2741         return os << (from == SQ_E1 ? "e1c1" : "e8c8");
2742
2743     os << square_to_string(from) << square_to_string(to);
2744
2745     if (move_is_promotion(m))
2746         os << char(tolower(piece_type_to_char(move_promotion_piece(m))));
2747
2748     return os;
2749   }
2750
2751 } // namespace