]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Fix a crash introduced few days ago
[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) 2008-2013 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <algorithm>
21 #include <cassert>
22 #include <cmath>
23 #include <cstring>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26
27 #include "book.h"
28 #include "evaluate.h"
29 #include "movegen.h"
30 #include "movepick.h"
31 #include "notation.h"
32 #include "search.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "thread.h"
35 #include "tt.h"
36 #include "ucioption.h"
37
38 namespace Search {
39
40   volatile SignalsType Signals;
41   LimitsType Limits;
42   std::vector<RootMove> RootMoves;
43   Position RootPos;
44   Color RootColor;
45   Time::point SearchTime;
46   StateStackPtr SetupStates;
47 }
48
49 using std::string;
50 using Eval::evaluate;
51 using namespace Search;
52
53 namespace {
54
55   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
56   const bool FakeSplit = false;
57
58   // This is the minimum interval in msec between two check_time() calls
59   const int TimerResolution = 5;
60
61   // Different node types, used as template parameter
62   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
63
64   // Dynamic razoring margin based on depth
65   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(512 + 16 * int(d)); }
66
67   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
68   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
69   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
70
71   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
72
73     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[std::max(int(d), 1)][std::min(mn, 63)]
74                            : 2 * VALUE_INFINITE;
75   }
76
77   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
78   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
79
80   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
81
82     return (Depth) Reductions[PvNode][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
83   }
84
85   size_t PVSize, PVIdx;
86   TimeManager TimeMgr;
87   int BestMoveChanges;
88   Value DrawValue[COLOR_NB];
89   History Hist;
90   Gains Gain;
91
92   template <NodeType NT>
93   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
94
95   template <NodeType NT, bool InCheck>
96   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
97
98   void id_loop(Position& pos);
99   Value value_to_tt(Value v, int ply);
100   Value value_from_tt(Value v, int ply);
101   bool check_is_dangerous(const Position& pos, Move move, Value futilityBase, Value beta);
102   bool allows(const Position& pos, Move first, Move second);
103   bool refutes(const Position& pos, Move first, Move second);
104   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta);
105
106   struct Skill {
107     Skill(int l) : level(l), best(MOVE_NONE) {}
108    ~Skill() {
109       if (enabled()) // Swap best PV line with the sub-optimal one
110           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(),
111                     RootMoves.end(), best ? best : pick_move()));
112     }
113
114     bool enabled() const { return level < 20; }
115     bool time_to_pick(int depth) const { return depth == 1 + level; }
116     Move pick_move();
117
118     int level;
119     Move best;
120   };
121
122 } // namespace
123
124
125 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
126
127 void Search::init() {
128
129   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
130   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
131   int mc; // moveCount
132
133   // Init reductions array
134   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
135   {
136       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
137       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
138       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
139       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
140   }
141
142   // Init futility margins array
143   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
144       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
145
146   // Init futility move count array
147   for (d = 0; d < 32; d++)
148       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(double(d), 2.0));
149 }
150
151
152 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
153 /// up to the given depth are generated and counted and the sum returned.
154
155 size_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
156
157   // At the last ply just return the number of legal moves (leaf nodes)
158   if (depth == ONE_PLY)
159       return MoveList<LEGAL>(pos).size();
160
161   StateInfo st;
162   size_t cnt = 0;
163   CheckInfo ci(pos);
164
165   for (MoveList<LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
166   {
167       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
168       cnt += perft(pos, depth - ONE_PLY);
169       pos.undo_move(ml.move());
170   }
171
172   return cnt;
173 }
174
175
176 /// Search::think() is the external interface to Stockfish's search, and is
177 /// called by the main thread when the program receives the UCI 'go' command. It
178 /// searches from RootPos and at the end prints the "bestmove" to output.
179
180 void Search::think() {
181
182   static PolyglotBook book; // Defined static to initialize the PRNG only once
183
184   RootColor = RootPos.side_to_move();
185   TimeMgr.init(Limits, RootPos.game_ply(), RootColor);
186
187   if (RootMoves.empty())
188   {
189       RootMoves.push_back(MOVE_NONE);
190       sync_cout << "info depth 0 score "
191                 << score_to_uci(RootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
192                 << sync_endl;
193
194       goto finalize;
195   }
196
197   if (Options["OwnBook"] && !Limits.infinite && !Limits.mate)
198   {
199       Move bookMove = book.probe(RootPos, Options["Book File"], Options["Best Book Move"]);
200
201       if (bookMove && std::count(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), bookMove))
202       {
203           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), bookMove));
204           goto finalize;
205       }
206   }
207
208   if (Options["Contempt Factor"] && !Options["UCI_AnalyseMode"])
209   {
210       int cf = Options["Contempt Factor"] * PawnValueMg / 100; // From centipawns
211       cf = cf * Material::game_phase(RootPos) / PHASE_MIDGAME; // Scale down with phase
212       DrawValue[ RootColor] = VALUE_DRAW - Value(cf);
213       DrawValue[~RootColor] = VALUE_DRAW + Value(cf);
214   }
215   else
216       DrawValue[WHITE] = DrawValue[BLACK] = VALUE_DRAW;
217
218   if (Options["Use Search Log"])
219   {
220       Log log(Options["Search Log Filename"]);
221       log << "\nSearching: "  << RootPos.fen()
222           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
223           << " ponder: "      << Limits.ponder
224           << " time: "        << Limits.time[RootColor]
225           << " increment: "   << Limits.inc[RootColor]
226           << " moves to go: " << Limits.movestogo
227           << std::endl;
228   }
229
230   // Reset the threads, still sleeping: will be wake up at split time
231   for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
232       Threads[i]->maxPly = 0;
233
234   Threads.sleepWhileIdle = Options["Use Sleeping Threads"];
235
236   // Set best timer interval to avoid lagging under time pressure. Timer is
237   // used to check for remaining available thinking time.
238   Threads.timer->msec =
239   Limits.use_time_management() ? std::min(100, std::max(TimeMgr.available_time() / 16, TimerResolution)) :
240                   Limits.nodes ? 2 * TimerResolution
241                                : 100;
242
243   Threads.timer->notify_one(); // Wake up the recurring timer
244
245   id_loop(RootPos); // Let's start searching !
246
247   Threads.timer->msec = 0; // Stop the timer
248   Threads.sleepWhileIdle = true; // Send idle threads to sleep
249
250   if (Options["Use Search Log"])
251   {
252       Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime + 1;
253
254       Log log(Options["Search Log Filename"]);
255       log << "Nodes: "          << RootPos.nodes_searched()
256           << "\nNodes/second: " << RootPos.nodes_searched() * 1000 / elapsed
257           << "\nBest move: "    << move_to_san(RootPos, RootMoves[0].pv[0]);
258
259       StateInfo st;
260       RootPos.do_move(RootMoves[0].pv[0], st);
261       log << "\nPonder move: " << move_to_san(RootPos, RootMoves[0].pv[1]) << std::endl;
262       RootPos.undo_move(RootMoves[0].pv[0]);
263   }
264
265 finalize:
266
267   // When we reach max depth we arrive here even without Signals.stop is raised,
268   // but if we are pondering or in infinite search, according to UCI protocol,
269   // we shouldn't print the best move before the GUI sends a "stop" or "ponderhit"
270   // command. We simply wait here until GUI sends one of those commands (that
271   // raise Signals.stop).
272   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
273   {
274       Signals.stopOnPonderhit = true;
275       RootPos.this_thread()->wait_for(Signals.stop);
276   }
277
278   // Best move could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
279   sync_cout << "bestmove " << move_to_uci(RootMoves[0].pv[0], RootPos.is_chess960())
280             << " ponder "  << move_to_uci(RootMoves[0].pv[1], RootPos.is_chess960())
281             << sync_endl;
282 }
283
284
285 namespace {
286
287   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
288   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
289   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
290
291   void id_loop(Position& pos) {
292
293     Stack ss[MAX_PLY_PLUS_2];
294     int depth, prevBestMoveChanges;
295     Value bestValue, alpha, beta, delta;
296
297     memset(ss, 0, 4 * sizeof(Stack));
298     depth = BestMoveChanges = 0;
299     bestValue = delta = -VALUE_INFINITE;
300     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
301     TT.new_search();
302     Hist.clear();
303     Gain.clear();
304
305     PVSize = Options["MultiPV"];
306     Skill skill(Options["Skill Level"]);
307
308     // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV search
309     // that we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
310     if (skill.enabled() && PVSize < 4)
311         PVSize = 4;
312
313     PVSize = std::min(PVSize, RootMoves.size());
314
315     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
316     while (++depth <= MAX_PLY && !Signals.stop && (!Limits.depth || depth <= Limits.depth))
317     {
318         // Save last iteration's scores before first PV line is searched and all
319         // the move scores but the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
320         for (size_t i = 0; i < RootMoves.size(); i++)
321             RootMoves[i].prevScore = RootMoves[i].score;
322
323         prevBestMoveChanges = BestMoveChanges; // Only sensible when PVSize == 1
324         BestMoveChanges = 0;
325
326         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
327         for (PVIdx = 0; PVIdx < PVSize; PVIdx++)
328         {
329             // Set aspiration window default width
330             if (depth >= 5 && abs(RootMoves[PVIdx].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
331             {
332                 delta = Value(16);
333                 alpha = RootMoves[PVIdx].prevScore - delta;
334                 beta  = RootMoves[PVIdx].prevScore + delta;
335             }
336             else
337             {
338                 alpha = -VALUE_INFINITE;
339                 beta  =  VALUE_INFINITE;
340             }
341
342             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
343             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
344             while (true)
345             {
346                 // Search starts from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
347                 // needed by update gains and ss copy when splitting at Root.
348                 bestValue = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
349
350                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
351                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
352                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
353                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
354                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
355                 // the already searched PV lines are preserved.
356                 std::stable_sort(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end());
357
358                 // Write PV back to transposition table in case the relevant
359                 // entries have been overwritten during the search.
360                 for (size_t i = 0; i <= PVIdx; i++)
361                     RootMoves[i].insert_pv_in_tt(pos);
362
363                 // If search has been stopped return immediately. Sorting and
364                 // writing PV back to TT is safe becuase RootMoves is still
365                 // valid, although refers to previous iteration.
366                 if (Signals.stop)
367                     return;
368
369                 // In case of failing high/low increase aspiration window and
370                 // research, otherwise exit the loop.
371                 if (bestValue > alpha && bestValue < beta)
372                     break;
373
374                 // Give some update (without cluttering the UI) before to research
375                 if (Time::now() - SearchTime > 3000)
376                     sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
377
378                 if (abs(bestValue) >= VALUE_KNOWN_WIN)
379                 {
380                     alpha = -VALUE_INFINITE;
381                     beta  =  VALUE_INFINITE;
382                 }
383                 else if (bestValue >= beta)
384                 {
385                     beta += delta;
386                     delta += delta / 2;
387                 }
388                 else
389                 {
390                     Signals.failedLowAtRoot = true;
391                     Signals.stopOnPonderhit = false;
392
393                     alpha -= delta;
394                     delta += delta / 2;
395                 }
396
397                 assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
398             }
399
400             // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
401             std::stable_sort(RootMoves.begin(), RootMoves.begin() + PVIdx + 1);
402
403             if (PVIdx + 1 == PVSize || Time::now() - SearchTime > 3000)
404                 sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
405         }
406
407         // Do we need to pick now the sub-optimal best move ?
408         if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(depth))
409             skill.pick_move();
410
411         if (Options["Use Search Log"])
412         {
413             Log log(Options["Search Log Filename"]);
414             log << pretty_pv(pos, depth, bestValue, Time::now() - SearchTime, &RootMoves[0].pv[0])
415                 << std::endl;
416         }
417
418         // Do we have found a "mate in x"?
419         if (   Limits.mate
420             && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
421             && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
422             Signals.stop = true;
423
424         // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
425         if (Limits.use_time_management() && !Signals.stopOnPonderhit)
426         {
427             bool stop = false; // Local variable, not the volatile Signals.stop
428
429             // Take in account some extra time if the best move has changed
430             if (depth > 4 && depth < 50 &&  PVSize == 1)
431                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChanges, prevBestMoveChanges);
432
433             // Stop search if most of available time is already consumed. We
434             // probably don't have enough time to search the first move at the
435             // next iteration anyway.
436             if (Time::now() - SearchTime > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
437                 stop = true;
438
439             // Stop search early if one move seems to be much better than others
440             if (    depth >= 12
441                 && !stop
442                 &&  PVSize == 1
443                 &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
444                 && (   RootMoves.size() == 1
445                     || Time::now() - SearchTime > (TimeMgr.available_time() * 20) / 100))
446             {
447                 Value rBeta = bestValue - 2 * PawnValueMg;
448                 (ss+1)->excludedMove = RootMoves[0].pv[0];
449                 (ss+1)->skipNullMove = true;
450                 Value v = search<NonPV>(pos, ss+1, rBeta - 1, rBeta, (depth - 3) * ONE_PLY);
451                 (ss+1)->skipNullMove = false;
452                 (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
453
454                 if (v < rBeta)
455                     stop = true;
456             }
457
458             if (stop)
459             {
460                 // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
461                 // keep pondering until GUI sends "ponderhit" or "stop".
462                 if (Limits.ponder)
463                     Signals.stopOnPonderhit = true;
464                 else
465                     Signals.stop = true;
466             }
467         }
468     }
469   }
470
471
472   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
473   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
474   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
475   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
476   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
477   // here: This is taken care of after we return from the split point.
478
479   template <NodeType NT>
480   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
481
482     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
483     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
484     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
485
486     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
487     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
488     assert(depth > DEPTH_ZERO);
489
490     Move movesSearched[64];
491     StateInfo st;
492     const TTEntry *tte;
493     SplitPoint* splitPoint;
494     Key posKey;
495     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove, threatMove;
496     Depth ext, newDepth;
497     Value bestValue, value, ttValue;
498     Value eval, nullValue, futilityValue;
499     bool inCheck, givesCheck, pvMove, singularExtensionNode;
500     bool captureOrPromotion, dangerous, doFullDepthSearch;
501     int moveCount, playedMoveCount;
502
503     // Step 1. Initialize node
504     Thread* thisThread = pos.this_thread();
505     moveCount = playedMoveCount = 0;
506     inCheck = pos.checkers();
507
508     if (SpNode)
509     {
510         splitPoint = ss->splitPoint;
511         bestMove   = splitPoint->bestMove;
512         threatMove = splitPoint->threatMove;
513         bestValue  = splitPoint->bestValue;
514         tte = NULL;
515         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
516         ttValue = VALUE_NONE;
517
518         assert(splitPoint->bestValue > -VALUE_INFINITE && splitPoint->moveCount > 0);
519
520         goto split_point_start;
521     }
522
523     bestValue = -VALUE_INFINITE;
524     ss->currentMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
525     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
526     ss->futilityMoveCount = 0;
527     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
528     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
529
530     // Used to send selDepth info to GUI
531     if (PvNode && thisThread->maxPly < ss->ply)
532         thisThread->maxPly = ss->ply;
533
534     if (!RootNode)
535     {
536         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
537         if (Signals.stop || pos.is_draw() || ss->ply > MAX_PLY)
538             return DrawValue[pos.side_to_move()];
539
540         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
541         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
542         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
543         // further, we will never beat current alpha. Same logic but with reversed signs
544         // applies also in the opposite condition of being mated instead of giving mate,
545         // in this case return a fail-high score.
546         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
547         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
548         if (alpha >= beta)
549             return alpha;
550     }
551
552     // Step 4. Transposition table lookup
553     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
554     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
555     excludedMove = ss->excludedMove;
556     posKey = excludedMove ? pos.exclusion_key() : pos.key();
557     tte = TT.probe(posKey);
558     ttMove = RootNode ? RootMoves[PVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
559     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
560
561     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
562     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
563     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
564     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
565     if (   !RootNode
566         && tte
567         && tte->depth() >= depth
568         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
569         && (           PvNode ?  tte->type() == BOUND_EXACT
570             : ttValue >= beta ? (tte->type() & BOUND_LOWER)
571                               : (tte->type() & BOUND_UPPER)))
572     {
573         TT.refresh(tte);
574         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
575
576         if (    ttValue >= beta
577             &&  ttMove
578             && !pos.is_capture_or_promotion(ttMove)
579             &&  ttMove != ss->killers[0])
580         {
581             ss->killers[1] = ss->killers[0];
582             ss->killers[0] = ttMove;
583         }
584         return ttValue;
585     }
586
587     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
588     if (inCheck)
589         ss->staticEval = ss->evalMargin = eval = VALUE_NONE;
590
591     else if (tte)
592     {
593         // Never assume anything on values stored in TT
594         if (  (ss->staticEval = eval = tte->eval_value()) == VALUE_NONE
595             ||(ss->evalMargin = tte->eval_margin()) == VALUE_NONE)
596             eval = ss->staticEval = evaluate(pos, ss->evalMargin, &ss->ei);
597
598         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
599         if (ttValue != VALUE_NONE)
600             if (   ((tte->type() & BOUND_LOWER) && ttValue > eval)
601                 || ((tte->type() & BOUND_UPPER) && ttValue < eval))
602                 eval = ttValue;
603     }
604     else
605     {
606         eval = ss->staticEval = evaluate(pos, ss->evalMargin, &ss->ei);
607         TT.store(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
608                  ss->staticEval, ss->evalMargin);
609     }
610
611     // Update gain for the parent non-capture move given the static position
612     // evaluation before and after the move.
613     if (   (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
614         && (ss-1)->staticEval != VALUE_NONE
615         &&  ss->staticEval != VALUE_NONE
616         && !pos.captured_piece_type()
617         &&  type_of(move) == NORMAL)
618     {
619         Square to = to_sq(move);
620         Gain.update(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->staticEval - ss->staticEval);
621     }
622
623     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
624     if (   !PvNode
625         &&  depth < 4 * ONE_PLY
626         && !inCheck
627         &&  eval + razor_margin(depth) < beta
628         &&  ttMove == MOVE_NONE
629         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
630         && !pos.pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
631     {
632         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
633         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
634         if (v < rbeta)
635             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
636             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
637             return v;
638     }
639
640     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
641     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
642     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
643     if (   !PvNode
644         && !ss->skipNullMove
645         &&  depth < 4 * ONE_PLY
646         && !inCheck
647         &&  eval - futility_margin(depth, (ss-1)->futilityMoveCount) >= beta
648         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
649         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
650         return eval - futility_margin(depth, (ss-1)->futilityMoveCount);
651
652     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
653     if (   !PvNode
654         && !ss->skipNullMove
655         &&  depth > ONE_PLY
656         && !inCheck
657         &&  eval >= beta
658         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
659         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
660     {
661         ss->currentMove = MOVE_NULL;
662
663         // Null move dynamic reduction based on depth
664         Depth R = 3 * ONE_PLY + depth / 4;
665
666         // Null move dynamic reduction based on value
667         if (eval - PawnValueMg > beta)
668             R += ONE_PLY;
669
670         pos.do_null_move(st);
671         (ss+1)->skipNullMove = true;
672         nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
673                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R);
674         (ss+1)->skipNullMove = false;
675         pos.undo_null_move();
676
677         if (nullValue >= beta)
678         {
679             // Do not return unproven mate scores
680             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
681                 nullValue = beta;
682
683             if (depth < 12 * ONE_PLY)
684                 return nullValue;
685
686             // Do verification search at high depths
687             ss->skipNullMove = true;
688             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R);
689             ss->skipNullMove = false;
690
691             if (v >= beta)
692                 return nullValue;
693         }
694         else
695         {
696             // The null move failed low, which means that we may be faced with
697             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
698             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
699             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
700             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
701             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
702             threatMove = (ss+1)->currentMove;
703
704             if (   depth < 5 * ONE_PLY
705                 && (ss-1)->reduction
706                 && threatMove != MOVE_NONE
707                 && allows(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
708                 return beta - 1;
709         }
710     }
711
712     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
713     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
714     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
715     // prune the previous move.
716     if (   !PvNode
717         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
718         && !inCheck
719         && !ss->skipNullMove
720         &&  excludedMove == MOVE_NONE
721         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
722     {
723         Value rbeta = beta + 200;
724         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
725
726         assert(rdepth >= ONE_PLY);
727         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NONE);
728         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL);
729
730         MovePicker mp(pos, ttMove, Hist, pos.captured_piece_type());
731         CheckInfo ci(pos);
732
733         while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
734             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
735             {
736                 ss->currentMove = move;
737                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
738                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
739                 pos.undo_move(move);
740                 if (value >= rbeta)
741                     return value;
742             }
743     }
744
745     // Step 10. Internal iterative deepening
746     if (   depth >= (PvNode ? 5 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
747         && ttMove == MOVE_NONE
748         && (PvNode || (!inCheck && ss->staticEval + Value(256) >= beta)))
749     {
750         Depth d = depth - 2 * ONE_PLY - (PvNode ? DEPTH_ZERO : depth / 4);
751
752         ss->skipNullMove = true;
753         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
754         ss->skipNullMove = false;
755
756         tte = TT.probe(posKey);
757         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
758     }
759
760 split_point_start: // At split points actual search starts from here
761
762     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, Hist, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
763     CheckInfo ci(pos);
764     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
765     singularExtensionNode =   !RootNode
766                            && !SpNode
767                            &&  depth >= (PvNode ? 6 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
768                            &&  ttMove != MOVE_NONE
769                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
770                            && (tte->type() & BOUND_LOWER)
771                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
772
773     // Step 11. Loop through moves
774     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
775     while ((move = mp.next_move<SpNode>()) != MOVE_NONE)
776     {
777       assert(is_ok(move));
778
779       if (move == excludedMove)
780           continue;
781
782       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
783       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
784       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
785       if (RootNode && !std::count(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end(), move))
786           continue;
787
788       if (SpNode)
789       {
790           // Shared counter cannot be decremented later if move turns out to be illegal
791           if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
792               continue;
793
794           moveCount = ++splitPoint->moveCount;
795           splitPoint->mutex.unlock();
796       }
797       else
798           moveCount++;
799
800       if (RootNode)
801       {
802           Signals.firstRootMove = (moveCount == 1);
803
804           if (thisThread == Threads.main_thread() && Time::now() - SearchTime > 3000)
805               sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
806                         << " currmove " << move_to_uci(move, pos.is_chess960())
807                         << " currmovenumber " << moveCount + PVIdx << sync_endl;
808       }
809
810       ext = DEPTH_ZERO;
811       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
812       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
813       dangerous =   givesCheck
814                  || pos.is_passed_pawn_push(move)
815                  || type_of(move) == CASTLE
816                  || (   captureOrPromotion // Entering a pawn endgame?
817                      && type_of(pos.piece_on(to_sq(move))) != PAWN
818                      && type_of(move) == NORMAL
819                      && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
820                          - PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(move))] == VALUE_ZERO));
821
822       // Step 12. Extend checks and, in PV nodes, also dangerous moves
823       if (PvNode && dangerous)
824           ext = ONE_PLY;
825
826       else if (givesCheck && pos.see_sign(move) >= 0)
827           ext = ONE_PLY / 2;
828
829       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
830       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
831       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
832       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
833       // a margin then we extend ttMove.
834       if (    singularExtensionNode
835           &&  move == ttMove
836           && !ext
837           &&  pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
838           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
839       {
840           assert(ttValue != VALUE_NONE);
841
842           Value rBeta = ttValue - int(depth);
843           ss->excludedMove = move;
844           ss->skipNullMove = true;
845           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
846           ss->skipNullMove = false;
847           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
848
849           if (value < rBeta)
850               ext = ONE_PLY;
851       }
852
853       // Update current move (this must be done after singular extension search)
854       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
855
856       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
857       if (   !PvNode
858           && !captureOrPromotion
859           && !inCheck
860           && !dangerous
861        /* &&  move != ttMove Already implicit in the next condition */
862           &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
863       {
864           // Move count based pruning
865           if (   depth < 16 * ONE_PLY
866               && moveCount >= FutilityMoveCounts[depth]
867               && (!threatMove || !refutes(pos, move, threatMove)))
868           {
869               if (SpNode)
870                   splitPoint->mutex.lock();
871
872               continue;
873           }
874
875           // Value based pruning
876           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
877           // but fixing this made program slightly weaker.
878           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
879           futilityValue =  ss->staticEval + ss->evalMargin + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
880                          + Gain[pos.piece_moved(move)][to_sq(move)];
881
882           if (futilityValue < beta)
883           {
884               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
885
886               if (SpNode)
887               {
888                   splitPoint->mutex.lock();
889                   if (bestValue > splitPoint->bestValue)
890                       splitPoint->bestValue = bestValue;
891               }
892               continue;
893           }
894
895           // Prune moves with negative SEE at low depths
896           if (   predictedDepth < 4 * ONE_PLY
897               && pos.see_sign(move) < 0)
898           {
899               if (SpNode)
900                   splitPoint->mutex.lock();
901
902               continue;
903           }
904
905           // We have not pruned the move that will be searched, but remember how
906           // far in the move list we are to be more aggressive in the child node.
907           ss->futilityMoveCount = moveCount;
908       }
909       else
910           ss->futilityMoveCount = 0;
911
912       // Check for legality only before to do the move
913       if (!RootNode && !SpNode && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
914       {
915           moveCount--;
916           continue;
917       }
918
919       pvMove = PvNode && moveCount == 1;
920       ss->currentMove = move;
921       if (!SpNode && !captureOrPromotion && playedMoveCount < 64)
922           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
923
924       // Step 14. Make the move
925       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
926
927       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high will be
928       // re-searched at full depth.
929       if (    depth > 3 * ONE_PLY
930           && !pvMove
931           && !captureOrPromotion
932           && !dangerous
933           &&  move != ttMove
934           &&  move != ss->killers[0]
935           &&  move != ss->killers[1])
936       {
937           ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
938           Depth d = std::max(newDepth - ss->reduction, ONE_PLY);
939           if (SpNode)
940               alpha = splitPoint->alpha;
941
942           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
943
944           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
945           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
946       }
947       else
948           doFullDepthSearch = !pvMove;
949
950       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
951       if (doFullDepthSearch)
952       {
953           if (SpNode)
954               alpha = splitPoint->alpha;
955
956           value = newDepth < ONE_PLY ?
957                           givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
958                                      : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
959                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
960       }
961
962       // Only for PV nodes do a full PV search on the first move or after a fail
963       // high, in the latter case search only if value < beta, otherwise let the
964       // parent node to fail low with value <= alpha and to try another move.
965       if (PvNode && (pvMove || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
966           value = newDepth < ONE_PLY ?
967                           givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
968                                      : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
969                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
970       // Step 17. Undo move
971       pos.undo_move(move);
972
973       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
974
975       // Step 18. Check for new best move
976       if (SpNode)
977       {
978           splitPoint->mutex.lock();
979           bestValue = splitPoint->bestValue;
980           alpha = splitPoint->alpha;
981       }
982
983       // Finished searching the move. If Signals.stop is true, the search
984       // was aborted because the user interrupted the search or because we
985       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
986       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
987       if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
988           return value; // To avoid returning VALUE_INFINITE
989
990       if (RootNode)
991       {
992           RootMove& rm = *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), move);
993
994           // PV move or new best move ?
995           if (pvMove || value > alpha)
996           {
997               rm.score = value;
998               rm.extract_pv_from_tt(pos);
999
1000               // We record how often the best move has been changed in each
1001               // iteration. This information is used for time management: When
1002               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1003               if (!pvMove)
1004                   BestMoveChanges++;
1005           }
1006           else
1007               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1008               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1009               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1010               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1011       }
1012
1013       if (value > bestValue)
1014       {
1015           bestValue = SpNode ? splitPoint->bestValue = value : value;
1016
1017           if (value > alpha)
1018           {
1019               bestMove = SpNode ? splitPoint->bestMove = move : move;
1020
1021               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1022                   alpha = SpNode ? splitPoint->alpha = value : value;
1023               else
1024               {
1025                   assert(value >= beta); // Fail high
1026
1027                   if (SpNode)
1028                       splitPoint->cutoff = true;
1029
1030                   break;
1031               }
1032           }
1033       }
1034
1035       // Step 19. Check for splitting the search
1036       if (   !SpNode
1037           &&  depth >= Threads.minimumSplitDepth
1038           &&  Threads.available_slave(thisThread)
1039           &&  thisThread->splitPointsSize < MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
1040       {
1041           assert(bestValue < beta);
1042
1043           thisThread->split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, &bestValue, &bestMove,
1044                                        depth, threatMove, moveCount, &mp, NT);
1045           if (bestValue >= beta)
1046               break;
1047       }
1048     }
1049
1050     if (SpNode)
1051         return bestValue;
1052
1053     // Step 20. Check for mate and stalemate
1054     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1055     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1056     // case of Signals.stop or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1057     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1058     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1059     // A split node has at least one move, the one tried before to be splitted.
1060     if (!moveCount)
1061         return  excludedMove ? alpha
1062               : inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1063
1064     // If we have pruned all the moves without searching return a fail-low score
1065     if (bestValue == -VALUE_INFINITE)
1066     {
1067         assert(!playedMoveCount);
1068
1069         bestValue = alpha;
1070     }
1071
1072     if (bestValue >= beta) // Failed high
1073     {
1074         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER, depth,
1075                  bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1076
1077         if (!pos.is_capture_or_promotion(bestMove) && !inCheck)
1078         {
1079             if (bestMove != ss->killers[0])
1080             {
1081                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1082                 ss->killers[0] = bestMove;
1083             }
1084
1085             // Increase history value of the cut-off move
1086             Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1087             Hist.update(pos.piece_moved(bestMove), to_sq(bestMove), bonus);
1088
1089             // Decrease history of all the other played non-capture moves
1090             for (int i = 0; i < playedMoveCount - 1; i++)
1091             {
1092                 Move m = movesSearched[i];
1093                 Hist.update(pos.piece_moved(m), to_sq(m), -bonus);
1094             }
1095         }
1096     }
1097     else // Failed low or PV search
1098         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1099                  PvNode && bestMove != MOVE_NONE ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1100                  depth, bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1101
1102     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1103
1104     return bestValue;
1105   }
1106
1107
1108   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1109   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1110   // less than ONE_PLY).
1111
1112   template <NodeType NT, bool InCheck>
1113   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1114
1115     const bool PvNode = (NT == PV);
1116
1117     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1118     assert(InCheck == !!pos.checkers());
1119     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1120     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1121     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1122
1123     StateInfo st;
1124     const TTEntry* tte;
1125     Key posKey;
1126     Move ttMove, move, bestMove;
1127     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1128     bool givesCheck, enoughMaterial, evasionPrunable;
1129     Depth ttDepth;
1130
1131     // To flag BOUND_EXACT a node with eval above alpha and no available moves
1132     if (PvNode)
1133         oldAlpha = alpha;
1134
1135     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1136     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1137
1138     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1139     if (pos.is_draw() || ss->ply > MAX_PLY)
1140         return DrawValue[pos.side_to_move()];
1141
1142     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1143     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1144     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1145     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1146                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1147
1148     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1149     // pruning, but only for move ordering.
1150     posKey = pos.key();
1151     tte = TT.probe(posKey);
1152     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1153     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(),ss->ply) : VALUE_NONE;
1154
1155     if (   tte
1156         && tte->depth() >= ttDepth
1157         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1158         && (           PvNode ?  tte->type() == BOUND_EXACT
1159             : ttValue >= beta ? (tte->type() & BOUND_LOWER)
1160                               : (tte->type() & BOUND_UPPER)))
1161     {
1162         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1163         return ttValue;
1164     }
1165
1166     // Evaluate the position statically
1167     if (InCheck)
1168     {
1169         ss->staticEval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
1170         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1171         enoughMaterial = false;
1172     }
1173     else
1174     {
1175         if (tte)
1176         {
1177             // Never assume anything on values stored in TT
1178             if (  (ss->staticEval = bestValue = tte->eval_value()) == VALUE_NONE
1179                 ||(ss->evalMargin = tte->eval_margin()) == VALUE_NONE)
1180                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos, ss->evalMargin, &ss->ei);
1181         }
1182         else
1183             ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos, ss->evalMargin, &ss->ei);
1184
1185         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1186         if (bestValue >= beta)
1187         {
1188             if (!tte)
1189                 TT.store(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1190                          DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1191
1192             return bestValue;
1193         }
1194
1195         if (PvNode && bestValue > alpha)
1196             alpha = bestValue;
1197
1198         futilityBase = ss->staticEval + ss->evalMargin + Value(128);
1199         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMg;
1200     }
1201
1202     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1203     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1204     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1205     // be generated.
1206     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, Hist, to_sq((ss-1)->currentMove));
1207     CheckInfo ci(pos);
1208
1209     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1210     while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
1211     {
1212       assert(is_ok(move));
1213
1214       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1215
1216       // Futility pruning
1217       if (   !PvNode
1218           && !InCheck
1219           && !givesCheck
1220           &&  move != ttMove
1221           &&  enoughMaterial
1222           &&  type_of(move) != PROMOTION
1223           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1224       {
1225           futilityValue =  futilityBase
1226                          + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))]
1227                          + (type_of(move) == ENPASSANT ? PawnValueEg : VALUE_ZERO);
1228
1229           if (futilityValue < beta)
1230           {
1231               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1232               continue;
1233           }
1234
1235           // Prune moves with negative or equal SEE and also moves with positive
1236           // SEE where capturing piece loses a tempo and SEE < beta - futilityBase.
1237           if (   futilityBase < beta
1238               && depth < DEPTH_ZERO
1239               && pos.see(move, beta - futilityBase) <= 0)
1240           {
1241               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1242               continue;
1243           }
1244       }
1245
1246       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1247       evasionPrunable =   !PvNode
1248                        &&  InCheck
1249                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1250                        && !pos.is_capture(move)
1251                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1252
1253       // Don't search moves with negative SEE values
1254       if (   !PvNode
1255           && (!InCheck || evasionPrunable)
1256           &&  move != ttMove
1257           &&  type_of(move) != PROMOTION
1258           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1259           continue;
1260
1261       // Don't search useless checks
1262       if (   !PvNode
1263           && !InCheck
1264           &&  givesCheck
1265           &&  move != ttMove
1266           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1267           &&  ss->staticEval + PawnValueMg / 4 < beta
1268           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta))
1269           continue;
1270
1271       // Check for legality only before to do the move
1272       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1273           continue;
1274
1275       ss->currentMove = move;
1276
1277       // Make and search the move
1278       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1279       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1280                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1281       pos.undo_move(move);
1282
1283       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1284
1285       // Check for new best move
1286       if (value > bestValue)
1287       {
1288           bestValue = value;
1289
1290           if (value > alpha)
1291           {
1292               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here! Always alpha < beta
1293               {
1294                   alpha = value;
1295                   bestMove = move;
1296               }
1297               else // Fail high
1298               {
1299                   TT.store(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1300                            ttDepth, move, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1301
1302                   return value;
1303               }
1304           }
1305        }
1306     }
1307
1308     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1309     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1310     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1311         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1312
1313     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1314              PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1315              ttDepth, bestMove, ss->staticEval, ss->evalMargin);
1316
1317     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1318
1319     return bestValue;
1320   }
1321
1322
1323   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1324   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1325   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1326
1327   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1328
1329     assert(v != VALUE_NONE);
1330
1331     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1332           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1333   }
1334
1335
1336   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1337   // from the transposition table (where refers to the plies to mate/be mated
1338   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1339
1340   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1341
1342     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1343           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1344           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1345   }
1346
1347
1348   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch()
1349
1350   bool check_is_dangerous(const Position& pos, Move move, Value futilityBase, Value beta)
1351   {
1352     Piece pc = pos.piece_moved(move);
1353     Square from = from_sq(move);
1354     Square to = to_sq(move);
1355     Color them = ~pos.side_to_move();
1356     Square ksq = pos.king_square(them);
1357     Bitboard enemies = pos.pieces(them);
1358     Bitboard kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1359     Bitboard occ = pos.pieces() ^ from ^ ksq;
1360     Bitboard oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1361     Bitboard newAtt = pos.attacks_from(pc, to, occ);
1362
1363     // Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1364     if (!more_than_one(kingAtt & ~(enemies | newAtt | to)))
1365         return true;
1366
1367     // Queen contact check is very dangerous
1368     if (type_of(pc) == QUEEN && (kingAtt & to))
1369         return true;
1370
1371     // Creating new double threats with checks is dangerous
1372     Bitboard b = (enemies ^ ksq) & newAtt & ~oldAtt;
1373     while (b)
1374     {
1375         // Note that here we generate illegal "double move"!
1376         if (futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(pop_lsb(&b))] >= beta)
1377             return true;
1378     }
1379
1380     return false;
1381   }
1382
1383
1384   // allows() tests whether the 'first' move at previous ply somehow makes the
1385   // 'second' move possible, for instance if the moving piece is the same in
1386   // both moves. Normally the second move is the threat (the best move returned
1387   // from a null search that fails low).
1388
1389   bool allows(const Position& pos, Move first, Move second) {
1390
1391     assert(is_ok(first));
1392     assert(is_ok(second));
1393     assert(color_of(pos.piece_on(from_sq(second))) == ~pos.side_to_move());
1394     assert(color_of(pos.piece_on(to_sq(first))) == ~pos.side_to_move());
1395
1396     Square m1from = from_sq(first);
1397     Square m2from = from_sq(second);
1398     Square m1to = to_sq(first);
1399     Square m2to = to_sq(second);
1400
1401     // The piece is the same or second's destination was vacated by the first move
1402     if (m1to == m2from || m2to == m1from)
1403         return true;
1404
1405     // Second one moves through the square vacated by first one
1406     if (between_bb(m2from, m2to) & m1from)
1407       return true;
1408
1409     // Second's destination is defended by the first move's piece
1410     Bitboard m1att = pos.attacks_from(pos.piece_on(m1to), m1to, pos.pieces() ^ m2from);
1411     if (m1att & m2to)
1412         return true;
1413
1414     // Second move gives a discovered check through the first's checking piece
1415     if (m1att & pos.king_square(pos.side_to_move()))
1416     {
1417         assert(between_bb(m1to, pos.king_square(pos.side_to_move())) & m2from);
1418         return true;
1419     }
1420
1421     return false;
1422   }
1423
1424
1425   // refutes() tests whether a 'first' move is able to defend against a 'second'
1426   // opponent's move. In this case will not be pruned. Normally the second move
1427   // is the threat (the best move returned from a null search that fails low).
1428
1429   bool refutes(const Position& pos, Move first, Move second) {
1430
1431     assert(is_ok(first));
1432     assert(is_ok(second));
1433
1434     Square m1from = from_sq(first);
1435     Square m2from = from_sq(second);
1436     Square m1to = to_sq(first);
1437     Square m2to = to_sq(second);
1438
1439     // Don't prune moves of the threatened piece
1440     if (m1from == m2to)
1441         return true;
1442
1443     // If the threatened piece has value less than or equal to the value of the
1444     // threat piece, don't prune moves which defend it.
1445     if (    pos.is_capture(second)
1446         && (   PieceValue[MG][pos.piece_on(m2from)] >= PieceValue[MG][pos.piece_on(m2to)]
1447             || type_of(pos.piece_on(m2from)) == KING))
1448     {
1449         // Update occupancy as if the piece and the threat are moving
1450         Bitboard occ = pos.pieces() ^ m1from ^ m1to ^ m2from;
1451         Piece piece = pos.piece_on(m1from);
1452
1453         // The moved piece attacks the square 'tto' ?
1454         if (pos.attacks_from(piece, m1to, occ) & m2to)
1455             return true;
1456
1457         // Scan for possible X-ray attackers behind the moved piece
1458         Bitboard xray =  (attacks_bb<  ROOK>(m2to, occ) & pos.pieces(color_of(piece), QUEEN, ROOK))
1459                        | (attacks_bb<BISHOP>(m2to, occ) & pos.pieces(color_of(piece), QUEEN, BISHOP));
1460
1461         // Verify attackers are triggered by our move and not already existing
1462         if (xray && (xray ^ (xray & pos.attacks_from<QUEEN>(m2to))))
1463             return true;
1464     }
1465
1466     // Don't prune safe moves which block the threat path
1467     if ((between_bb(m2from, m2to) & m1to) && pos.see_sign(first) >= 0)
1468         return true;
1469
1470     return false;
1471   }
1472
1473
1474   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1475   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1476
1477   Move Skill::pick_move() {
1478
1479     static RKISS rk;
1480
1481     // PRNG sequence should be not deterministic
1482     for (int i = Time::now() % 50; i > 0; i--)
1483         rk.rand<unsigned>();
1484
1485     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1486     int variance = std::min(RootMoves[0].score - RootMoves[PVSize - 1].score, PawnValueMg);
1487     int weakness = 120 - 2 * level;
1488     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1489     best = MOVE_NONE;
1490
1491     // Choose best move. For each move score we add two terms both dependent on
1492     // weakness, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1493     // then we choose the move with the resulting highest score.
1494     for (size_t i = 0; i < PVSize; i++)
1495     {
1496         int s = RootMoves[i].score;
1497
1498         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1499         if (i > 0 && RootMoves[i-1].score > s + 2 * PawnValueMg)
1500             break;
1501
1502         // This is our magic formula
1503         s += (  weakness * int(RootMoves[0].score - s)
1504               + variance * (rk.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1505
1506         if (s > max_s)
1507         {
1508             max_s = s;
1509             best = RootMoves[i].pv[0];
1510         }
1511     }
1512     return best;
1513   }
1514
1515
1516   // uci_pv() formats PV information according to UCI protocol. UCI requires
1517   // to send all the PV lines also if are still to be searched and so refer to
1518   // the previous search score.
1519
1520   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta) {
1521
1522     std::stringstream s;
1523     Time::point elaspsed = Time::now() - SearchTime + 1;
1524     size_t uciPVSize = std::min((size_t)Options["MultiPV"], RootMoves.size());
1525     int selDepth = 0;
1526
1527     for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
1528         if (Threads[i]->maxPly > selDepth)
1529             selDepth = Threads[i]->maxPly;
1530
1531     for (size_t i = 0; i < uciPVSize; i++)
1532     {
1533         bool updated = (i <= PVIdx);
1534
1535         if (depth == 1 && !updated)
1536             continue;
1537
1538         int d   = updated ? depth : depth - 1;
1539         Value v = updated ? RootMoves[i].score : RootMoves[i].prevScore;
1540
1541         if (s.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1542             s << "\n";
1543
1544         s << "info depth " << d
1545           << " seldepth "  << selDepth
1546           << " score "     << (i == PVIdx ? score_to_uci(v, alpha, beta) : score_to_uci(v))
1547           << " nodes "     << pos.nodes_searched()
1548           << " nps "       << pos.nodes_searched() * 1000 / elaspsed
1549           << " time "      << elaspsed
1550           << " multipv "   << i + 1
1551           << " pv";
1552
1553         for (size_t j = 0; RootMoves[i].pv[j] != MOVE_NONE; j++)
1554             s <<  " " << move_to_uci(RootMoves[i].pv[j], pos.is_chess960());
1555     }
1556
1557     return s.str();
1558   }
1559
1560 } // namespace
1561
1562
1563 /// RootMove::extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the TT table.
1564 /// We consider also failing high nodes and not only BOUND_EXACT nodes so to
1565 /// allow to always have a ponder move even when we fail high at root, and a
1566 /// long PV to print that is important for position analysis.
1567
1568 void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
1569
1570   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_2], *st = state;
1571   TTEntry* tte;
1572   int ply = 0;
1573   Move m = pv[0];
1574
1575   pv.clear();
1576
1577   do {
1578       pv.push_back(m);
1579
1580       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[ply]));
1581
1582       pos.do_move(pv[ply++], *st++);
1583       tte = TT.probe(pos.key());
1584
1585   } while (   tte
1586            && pos.is_pseudo_legal(m = tte->move()) // Local copy, TT could change
1587            && pos.pl_move_is_legal(m, pos.pinned_pieces())
1588            && ply < MAX_PLY
1589            && (!pos.is_draw() || ply < 2));
1590
1591   pv.push_back(MOVE_NONE); // Must be zero-terminating
1592
1593   while (ply) pos.undo_move(pv[--ply]);
1594 }
1595
1596
1597 /// RootMove::insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and
1598 /// inserts the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
1599 /// first, even if the old TT entries have been overwritten.
1600
1601 void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
1602
1603   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_2], *st = state;
1604   TTEntry* tte;
1605   int ply = 0;
1606
1607   do {
1608       tte = TT.probe(pos.key());
1609
1610       if (!tte || tte->move() != pv[ply]) // Don't overwrite correct entries
1611           TT.store(pos.key(), VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], VALUE_NONE, VALUE_NONE);
1612
1613       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[ply]));
1614
1615       pos.do_move(pv[ply++], *st++);
1616
1617   } while (pv[ply] != MOVE_NONE);
1618
1619   while (ply) pos.undo_move(pv[--ply]);
1620 }
1621
1622
1623 /// Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do
1624
1625 void Thread::idle_loop() {
1626
1627   // Pointer 'this_sp' is not null only if we are called from split(), and not
1628   // at the thread creation. So it means we are the split point's master.
1629   SplitPoint* this_sp = splitPointsSize ? activeSplitPoint : NULL;
1630
1631   assert(!this_sp || (this_sp->masterThread == this && searching));
1632
1633   while (true)
1634   {
1635       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled instead of
1636       // wasting CPU time polling for work.
1637       while ((!searching && Threads.sleepWhileIdle) || exit)
1638       {
1639           if (exit)
1640           {
1641               assert(!this_sp);
1642               return;
1643           }
1644
1645           // Grab the lock to avoid races with Thread::notify_one()
1646           mutex.lock();
1647
1648           // If we are master and all slaves have finished then exit idle_loop
1649           if (this_sp && !this_sp->slavesMask)
1650           {
1651               mutex.unlock();
1652               break;
1653           }
1654
1655           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
1656           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
1657           // in the meanwhile, allocated us and sent the notify_one() call before
1658           // we had the chance to grab the lock.
1659           if (!searching && !exit)
1660               sleepCondition.wait(mutex);
1661
1662           mutex.unlock();
1663       }
1664
1665       // If this thread has been assigned work, launch a search
1666       if (searching)
1667       {
1668           assert(!exit);
1669
1670           Threads.mutex.lock();
1671
1672           assert(searching);
1673           SplitPoint* sp = activeSplitPoint;
1674
1675           Threads.mutex.unlock();
1676
1677           Stack ss[MAX_PLY_PLUS_2];
1678           Position pos(*sp->pos, this);
1679
1680           memcpy(ss, sp->ss - 1, 4 * sizeof(Stack));
1681           (ss+1)->splitPoint = sp;
1682
1683           sp->mutex.lock();
1684
1685           assert(activePosition == NULL);
1686
1687           activePosition = &pos;
1688
1689           switch (sp->nodeType) {
1690           case Root:
1691               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, sp->alpha, sp->beta, sp->depth);
1692               break;
1693           case PV:
1694               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, sp->alpha, sp->beta, sp->depth);
1695               break;
1696           case NonPV:
1697               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, sp->alpha, sp->beta, sp->depth);
1698               break;
1699           default:
1700               assert(false);
1701           }
1702
1703           assert(searching);
1704
1705           searching = false;
1706           activePosition = NULL;
1707           sp->slavesMask &= ~(1ULL << idx);
1708           sp->nodes += pos.nodes_searched();
1709
1710           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop
1711           // in case we are the last slave of the split point.
1712           if (    Threads.sleepWhileIdle
1713               &&  this != sp->masterThread
1714               && !sp->slavesMask)
1715           {
1716               assert(!sp->masterThread->searching);
1717               sp->masterThread->notify_one();
1718           }
1719
1720           // After releasing the lock we cannot access anymore any SplitPoint
1721           // related data in a safe way becuase it could have been released under
1722           // our feet by the sp master. Also accessing other Thread objects is
1723           // unsafe because if we are exiting there is a chance are already freed.
1724           sp->mutex.unlock();
1725       }
1726
1727       // If this thread is the master of a split point and all slaves have finished
1728       // their work at this split point, return from the idle loop.
1729       if (this_sp && !this_sp->slavesMask)
1730       {
1731           this_sp->mutex.lock();
1732           bool finished = !this_sp->slavesMask; // Retest under lock protection
1733           this_sp->mutex.unlock();
1734           if (finished)
1735               return;
1736       }
1737   }
1738 }
1739
1740
1741 /// check_time() is called by the timer thread when the timer triggers. It is
1742 /// used to print debug info and, more important, to detect when we are out of
1743 /// available time and so stop the search.
1744
1745 void check_time() {
1746
1747   static Time::point lastInfoTime = Time::now();
1748   int64_t nodes = 0; // Workaround silly 'uninitialized' gcc warning
1749
1750   if (Time::now() - lastInfoTime >= 1000)
1751   {
1752       lastInfoTime = Time::now();
1753       dbg_print();
1754   }
1755
1756   if (Limits.ponder)
1757       return;
1758
1759   if (Limits.nodes)
1760   {
1761       Threads.mutex.lock();
1762
1763       nodes = RootPos.nodes_searched();
1764
1765       // Loop across all split points and sum accumulated SplitPoint nodes plus
1766       // all the currently active positions nodes.
1767       for (size_t i = 0; i < Threads.size(); i++)
1768           for (int j = 0; j < Threads[i]->splitPointsSize; j++)
1769           {
1770               SplitPoint& sp = Threads[i]->splitPoints[j];
1771
1772               sp.mutex.lock();
1773
1774               nodes += sp.nodes;
1775               Bitboard sm = sp.slavesMask;
1776               while (sm)
1777               {
1778                   Position* pos = Threads[pop_lsb(&sm)]->activePosition;
1779                   if (pos)
1780                       nodes += pos->nodes_searched();
1781               }
1782
1783               sp.mutex.unlock();
1784           }
1785
1786       Threads.mutex.unlock();
1787   }
1788
1789   Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime;
1790   bool stillAtFirstMove =    Signals.firstRootMove
1791                          && !Signals.failedLowAtRoot
1792                          &&  elapsed > TimeMgr.available_time();
1793
1794   bool noMoreTime =   elapsed > TimeMgr.maximum_time() - 2 * TimerResolution
1795                    || stillAtFirstMove;
1796
1797   if (   (Limits.use_time_management() && noMoreTime)
1798       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1799       || (Limits.nodes && nodes >= Limits.nodes))
1800       Signals.stop = true;
1801 }