Retire PieceValueXXX[] getters
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>
23 #include <iomanip>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26 #include <vector>
27
28 #include "book.h"
29 #include "evaluate.h"
30 #include "history.h"
31 #include "misc.h"
32 #include "move.h"
33 #include "movegen.h"
34 #include "movepick.h"
35 #include "search.h"
36 #include "timeman.h"
37 #include "thread.h"
38 #include "tt.h"
39 #include "ucioption.h"
40
41 using std::cout;
42 using std::endl;
43 using std::string;
44
45 namespace {
46
47   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
48   const bool FakeSplit = false;
49
50   // Different node types, used as template parameter
51   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
52
53   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
54   // move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
55   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
56   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
57   struct RootMove {
58
59     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
60     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
61     // than a move m2 if it has an higher score
62     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
63
64     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
65     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
66
67     int64_t nodes;
68     Value score;
69     Value prevScore;
70     std::vector<Move> pv;
71   };
72
73   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
74   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
75
76     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
77     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
78
79     int bestMoveChanges;
80   };
81
82
83   /// Constants
84
85   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
86   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
87   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
88
89   // Step 6. Razoring
90
91   // Maximum depth for razoring
92   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
93
94   // Dynamic razoring margin based on depth
95   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
96
97   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
98   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
99
100   // Step 9. Internal iterative deepening
101
102   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
103   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
104
105   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
106   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
107   const Value IIDMargin = Value(0x100);
108
109   // Step 11. Decide the new search depth
110
111   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
112   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
113   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
115   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
116
117   // Minimum depth for use of singular extension
118   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
119
120   // Step 12. Futility pruning
121
122   // Futility margin for quiescence search
123   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
124
125   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
126   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
127   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
128
129   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
130
131     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
132                            : 2 * VALUE_INFINITE;
133   }
134
135   inline int futility_move_count(Depth d) {
136
137     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
138   }
139
140   // Step 14. Reduced search
141
142   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
143   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
144
145   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
146
147     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
148   }
149
150   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
151   // better than the second best move.
152   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
153
154
155   /// Namespace variables
156
157   // Root move list
158   RootMoveList Rml;
159
160   // MultiPV mode
161   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIdx;
162
163   // Time management variables
164   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
165   TimeManager TimeMgr;
166   SearchLimits Limits;
167
168   // Skill level adjustment
169   int SkillLevel;
170   bool SkillLevelEnabled;
171
172   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
173   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
174   int NodesSincePoll;
175   int NodesBetweenPolls = 30000;
176
177   // History table
178   History H;
179
180
181   /// Local functions
182
183   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
184
185   template <NodeType NT>
186   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
187
188   template <NodeType NT>
189   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
190
191   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
192   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
193   Value value_to_tt(Value v, int ply);
194   Value value_from_tt(Value v, int ply);
195   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
196   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
197   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
198   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
199   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
200   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
201
202   int current_search_time(int set = 0);
203   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
204   string speed_to_uci(int64_t nodes);
205   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
206   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
207   string depth_to_uci(Depth depth);
208   void poll(const Position& pos);
209   void wait_for_stop_or_ponderhit();
210
211   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
212   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
213   // we simply create and use a standard MovePicker object.
214   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
215
216     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
217                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
218   };
219
220   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
221   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
222
223     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
224                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
225
226     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
227     MovePicker* mp;
228   };
229
230   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
231   // notation compatible with UCI protocol.
232   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
233
234     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
235     return os << move_to_uci(m, chess960);
236   }
237
238   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
239   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
240   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
241   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
242   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
243   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
244   enum set960 {};
245
246   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
247
248     os.iword(0) = int(f);
249     return os;
250   }
251
252   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
253   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
254   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
255   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
256   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
257   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
258   template <bool PvNode>
259   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
260                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
261     assert(m != MOVE_NONE);
262
263     Depth result = DEPTH_ZERO;
264     *dangerous = moveIsCheck;
265
266     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
267         result += CheckExtension[PvNode];
268
269     if (type_of(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
270     {
271         Color c = pos.side_to_move();
272         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
273         {
274             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
275             *dangerous = true;
276         }
277         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
278         {
279             result += PassedPawnExtension[PvNode];
280             *dangerous = true;
281         }
282     }
283
284     if (   captureOrPromotion
285         && type_of(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
286         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
287             - PieceValueMidgame[pos.piece_on(move_to(m))] == VALUE_ZERO)
288         && !is_special(m))
289     {
290         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
291         *dangerous = true;
292     }
293
294     return Min(result, ONE_PLY);
295   }
296
297 } // namespace
298
299
300 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
301
302 void init_search() {
303
304   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
305   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
306   int mc; // moveCount
307
308   // Init reductions array
309   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
310   {
311       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
312       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
313       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
314       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
315   }
316
317   // Init futility margins array
318   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
319       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
320
321   // Init futility move count array
322   for (d = 0; d < 32; d++)
323       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
324 }
325
326
327 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
328 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
329
330 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
331
332   StateInfo st;
333   int64_t sum = 0;
334
335   // Generate all legal moves
336   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
337
338   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
339   // the moves, just to count them.
340   if (depth <= ONE_PLY)
341       return ml.size();
342
343   // Loop through all legal moves
344   CheckInfo ci(pos);
345   for ( ; !ml.end(); ++ml)
346   {
347       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
348       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
349       pos.undo_move(ml.move());
350   }
351   return sum;
352 }
353
354
355 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
356 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
357 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
358 /// received during the search.
359
360 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
361
362   static Book book; // Define static to initialize the PRNG only once
363
364   // Initialize global search-related variables
365   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = false;
366   NodesSincePoll = 0;
367   current_search_time(get_system_time());
368   Limits = limits;
369   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
370
371   // Set output steram in normal or chess960 mode
372   cout << set960(pos.is_chess960());
373
374   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
375   if (Limits.maxNodes)
376       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
377   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
378       NodesBetweenPolls = 1000;
379   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
380       NodesBetweenPolls = 5000;
381   else
382       NodesBetweenPolls = 30000;
383
384   // Look for a book move
385   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
386   {
387       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
388           book.open(Options["Book File"].value<string>());
389
390       Move bookMove = book.probe(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
391       if (bookMove != MOVE_NONE)
392       {
393           if (Limits.ponder)
394               wait_for_stop_or_ponderhit();
395
396           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
397           return !QuitRequest;
398       }
399   }
400
401   // Read UCI options
402   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
403   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
404
405   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
406   Threads.read_uci_options();
407
408   // Set a new TT size if changed
409   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
410
411   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
412   {
413       Options["Clear Hash"].set_value("false");
414       TT.clear();
415   }
416
417   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
418   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
419   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
420   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
421
422   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
423   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
424   {
425       Threads[i].wake_up();
426       Threads[i].maxPly = 0;
427   }
428
429   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
430   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
431   {
432       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
433       log << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
434           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
435           << " ponder: "      << Limits.ponder
436           << " time: "        << Limits.time
437           << " increment: "   << Limits.increment
438           << " moves to go: " << Limits.movesToGo
439           << endl;
440   }
441
442   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
443   Move ponderMove = MOVE_NONE;
444   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
445
446   // Write final search statistics and close log file
447   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
448   {
449       int t = current_search_time();
450
451       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
452       log << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
453           << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
454           << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
455
456       StateInfo st;
457       pos.do_move(bestMove, st);
458       log << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
459       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
460   }
461
462   // This makes all the threads to go to sleep
463   Threads.set_size(1);
464
465   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
466   // best move before we are told to do so.
467   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
468       wait_for_stop_or_ponderhit();
469
470   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
471   cout << "bestmove " << bestMove;
472
473   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
474   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
475   if (ponderMove != MOVE_NONE)
476       cout << " ponder " << ponderMove;
477
478   cout << endl;
479
480   return !QuitRequest;
481 }
482
483
484 namespace {
485
486   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
487   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
488   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
489
490   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
491
492     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
493     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
494     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
495     int depth, aspirationDelta;
496     Value value, alpha, beta;
497     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
498
499     // Initialize stuff before a new search
500     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
501     TT.new_search();
502     H.clear();
503     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
504     depth = aspirationDelta = 0;
505     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
506     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
507
508     // Moves to search are verified and copied
509     Rml.init(pos, searchMoves);
510
511     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
512     if (!Rml.size())
513     {
514         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
515              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
516
517         return MOVE_NONE;
518     }
519
520     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
521     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
522     {
523         // Save now last iteration's scores, before Rml moves are reordered
524         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
525             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
526
527         Rml.bestMoveChanges = 0;
528
529         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
530         for (MultiPVIdx = 0; MultiPVIdx < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIdx++)
531         {
532             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
533             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIdx].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
534             {
535                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
536                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
537
538                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
539                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
540
541                 alpha = Max(Rml[MultiPVIdx].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
542                 beta  = Min(Rml[MultiPVIdx].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
543             }
544             else
545             {
546                 alpha = -VALUE_INFINITE;
547                 beta  =  VALUE_INFINITE;
548             }
549
550             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
551             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
552             do {
553                 // Search starts from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
554                 // needed by update_gains() and ss copy when splitting at Root.
555                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
556
557                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
558                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
559                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
560                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
561                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
562                 // the already searched PV lines are preserved.
563                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIdx, Rml.end());
564
565                 // In case we have found an exact score and we are going to leave
566                 // the fail high/low loop then reorder the PV moves, otherwise
567                 // leave the last PV move in its position so to be searched again.
568                 // Of course this is needed only in MultiPV search.
569                 if (MultiPVIdx && value > alpha && value < beta)
570                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIdx);
571
572                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
573                 // have been overwritten during the search.
574                 for (int i = 0; i <= MultiPVIdx; i++)
575                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
576
577                 // If search has been stopped exit the aspiration window loop,
578                 // note that sorting and writing PV back to TT is safe becuase
579                 // Rml is still valid, although refers to the previous iteration.
580                 if (StopRequest)
581                     break;
582
583                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
584                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search. UCI
585                 // protocol requires to send all the PV lines also if are still
586                 // to be searched and so refer to the previous search's score.
587                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
588                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
589                     {
590                         bool updated = (i <= MultiPVIdx);
591
592                         if (depth == 1 && !updated)
593                             continue;
594
595                         Depth d = (updated ? depth : depth - 1) * ONE_PLY;
596                         Value s = (updated ? Rml[i].score : Rml[i].prevScore);
597
598                         cout << "info"
599                              << depth_to_uci(d)
600                              << (i == MultiPVIdx ? score_to_uci(s, alpha, beta) : score_to_uci(s))
601                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
602                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
603                              << endl;
604                     }
605
606                 // In case of failing high/low increase aspiration window and
607                 // research, otherwise exit the fail high/low loop.
608                 if (value >= beta)
609                 {
610                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
611                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
612                 }
613                 else if (value <= alpha)
614                 {
615                     AspirationFailLow = true;
616                     StopOnPonderhit = false;
617
618                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
619                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
620                 }
621                 else
622                     break;
623
624             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
625         }
626
627         // Collect info about search result
628         bestMove = Rml[0].pv[0];
629         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
630         bestValues[depth] = value;
631         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
632
633         // Skills: Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
634         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
635             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
636
637         if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
638         {
639             Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
640             log << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
641         }
642
643         // Init easyMove at first iteration or drop it if differs from the best move
644         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
645             easyMove = bestMove;
646         else if (bestMove != easyMove)
647             easyMove = MOVE_NONE;
648
649         // Check for some early stop condition
650         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
651         {
652             // Easy move: Stop search early if one move seems to be much better
653             // than the others or if there is only a single legal move. Also in
654             // the latter case search to some depth anyway to get a proper score.
655             if (   depth >= 7
656                 && easyMove == bestMove
657                 && (   Rml.size() == 1
658                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
659                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
660                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
661                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
662                 StopRequest = true;
663
664             // Take in account some extra time if the best move has changed
665             if (depth > 4 && depth < 50)
666                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
667
668             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
669             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
670             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
671                 StopRequest = true;
672
673             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
674             if (StopRequest && Limits.ponder)
675             {
676                 StopRequest = false;
677                 StopOnPonderhit = true;
678             }
679         }
680     }
681
682     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
683     if (SkillLevelEnabled)
684     {
685         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
686             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
687
688         bestMove = skillBest;
689         *ponderMove = skillPonder;
690     }
691
692     return bestMove;
693   }
694
695
696   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
697   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
698   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
699   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
700   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
701   // here: This is taken care of after we return from the split point.
702
703   template <NodeType NT>
704   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
705
706     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
707     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
708     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
709
710     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
711     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
712     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
713     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
714
715     Move movesSearched[MAX_MOVES];
716     int64_t nodes;
717     StateInfo st;
718     const TTEntry *tte;
719     Key posKey;
720     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
721     Depth ext, newDepth;
722     ValueType vt;
723     Value bestValue, value, oldAlpha;
724     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValue;
725     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
726     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
727     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
728     SplitPoint* sp = NULL;
729
730     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
731     oldAlpha = alpha;
732     inCheck = pos.in_check();
733     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
734
735     // Used to send selDepth info to GUI
736     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
737         thread.maxPly = ss->ply;
738
739     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
740     if (!SpNode)
741     {
742         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
743         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
744         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
745     }
746     else
747     {
748         sp = ss->sp;
749         tte = NULL;
750         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
751         threatMove = sp->threatMove;
752         goto split_point_start;
753     }
754
755     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
756     {
757         NodesSincePoll = 0;
758         poll(pos);
759     }
760
761     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
762     if ((   StopRequest
763          || pos.is_draw<false>()
764          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
765         return VALUE_DRAW;
766
767     // Step 3. Mate distance pruning
768     if (!RootNode)
769     {
770         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
771         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
772         if (alpha >= beta)
773             return alpha;
774     }
775
776     // Step 4. Transposition table lookup
777     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
778     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
779     excludedMove = ss->excludedMove;
780     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
781     tte = TT.probe(posKey);
782     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
783
784     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
785     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
786     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
787     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
788     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
789                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
790     {
791         TT.refresh(tte);
792         ss->bestMove = move = ttMove; // Can be MOVE_NONE
793         value = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
794
795         if (   value >= beta
796             && move
797             && !pos.is_capture_or_promotion(move)
798             && move != ss->killers[0])
799         {
800             ss->killers[1] = ss->killers[0];
801             ss->killers[0] = move;
802         }
803         return value;
804     }
805
806     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
807     if (inCheck)
808         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
809     else if (tte)
810     {
811         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
812
813         ss->eval = tte->static_value();
814         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
815         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
816     }
817     else
818     {
819         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
820         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
821     }
822
823     // Save gain for the parent non-capture move
824     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
825
826     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
827     if (   !PvNode
828         &&  depth < RazorDepth
829         && !inCheck
830         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
831         &&  ttMove == MOVE_NONE
832         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
833         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
834     {
835         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
836         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
837         if (v < rbeta)
838             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
839             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
840             return v;
841     }
842
843     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
844     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
845     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
846     if (   !PvNode
847         && !ss->skipNullMove
848         &&  depth < RazorDepth
849         && !inCheck
850         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
851         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
852         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
853         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
854
855     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
856     if (   !PvNode
857         && !ss->skipNullMove
858         &&  depth > ONE_PLY
859         && !inCheck
860         &&  refinedValue >= beta
861         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
862         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
863     {
864         ss->currentMove = MOVE_NULL;
865
866         // Null move dynamic reduction based on depth
867         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
868
869         // Null move dynamic reduction based on value
870         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
871             R++;
872
873         pos.do_null_move(st);
874         (ss+1)->skipNullMove = true;
875         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
876                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
877         (ss+1)->skipNullMove = false;
878         pos.undo_null_move();
879
880         if (nullValue >= beta)
881         {
882             // Do not return unproven mate scores
883             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
884                 nullValue = beta;
885
886             if (depth < 6 * ONE_PLY)
887                 return nullValue;
888
889             // Do verification search at high depths
890             ss->skipNullMove = true;
891             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
892             ss->skipNullMove = false;
893
894             if (v >= beta)
895                 return nullValue;
896         }
897         else
898         {
899             // The null move failed low, which means that we may be faced with
900             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
901             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
902             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
903             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
904             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
905             threatMove = (ss+1)->bestMove;
906
907             if (   depth < ThreatDepth
908                 && (ss-1)->reduction
909                 && threatMove != MOVE_NONE
910                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
911                 return beta - 1;
912         }
913     }
914
915     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
916     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
917     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
918     // prune the previous move.
919     if (   !PvNode
920         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
921         && !inCheck
922         && !ss->skipNullMove
923         &&  excludedMove == MOVE_NONE
924         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
925     {
926         Value rbeta = beta + 200;
927         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
928
929         assert(rdepth >= ONE_PLY);
930
931         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
932         CheckInfo ci(pos);
933
934         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
935             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
936             {
937                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
938                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
939                 pos.undo_move(move);
940                 if (value >= rbeta)
941                     return value;
942             }
943     }
944
945     // Step 10. Internal iterative deepening
946     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
947         && ttMove == MOVE_NONE
948         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
949     {
950         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
951
952         ss->skipNullMove = true;
953         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
954         ss->skipNullMove = false;
955
956         tte = TT.probe(posKey);
957         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
958     }
959
960 split_point_start: // At split points actual search starts from here
961
962     // Initialize a MovePicker object for the current position
963     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
964     CheckInfo ci(pos);
965     ss->bestMove = MOVE_NONE;
966     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
967     singularExtensionNode =   !RootNode
968                            && !SpNode
969                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
970                            && ttMove != MOVE_NONE
971                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
972                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
973                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
974     if (SpNode)
975     {
976         lock_grab(&(sp->lock));
977         bestValue = sp->bestValue;
978     }
979
980     // Step 11. Loop through moves
981     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
982     while (   bestValue < beta
983            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
984            && !thread.cutoff_occurred())
985     {
986       assert(is_ok(move));
987
988       if (move == excludedMove)
989           continue;
990
991       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
992       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
993       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
994       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIdx))
995           continue;
996
997       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
998       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
999           continue;
1000
1001       if (SpNode)
1002       {
1003           moveCount = ++sp->moveCount;
1004           lock_release(&(sp->lock));
1005       }
1006       else
1007           moveCount++;
1008
1009       if (RootNode)
1010       {
1011           // This is used by time management
1012           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1013
1014           // Save the current node count before the move is searched
1015           nodes = pos.nodes_searched();
1016
1017           // For long searches send current move info to GUI
1018           if (pos.thread() == 0 && current_search_time() > 2000)
1019               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1020                    << " currmove " << move
1021                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIdx << endl;
1022       }
1023
1024       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1025       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode && depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : 1));
1026       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1027       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
1028
1029       // Step 12. Decide the new search depth
1030       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1031
1032       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1033       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1034       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1035       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1036       // a margin then we extend ttMove.
1037       if (   singularExtensionNode
1038           && move == ttMove
1039           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1040           && ext < ONE_PLY)
1041       {
1042           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1043
1044           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1045           {
1046               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1047               ss->excludedMove = move;
1048               ss->skipNullMove = true;
1049               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1050               ss->skipNullMove = false;
1051               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1052               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1053               if (v < rBeta)
1054                   ext = ONE_PLY;
1055           }
1056       }
1057
1058       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1059       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1060
1061       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1062       if (   !PvNode
1063           && !captureOrPromotion
1064           && !inCheck
1065           && !dangerous
1066           &&  move != ttMove
1067           && !is_castle(move))
1068       {
1069           // Move count based pruning
1070           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1071               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1072               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1073           {
1074               if (SpNode)
1075                   lock_grab(&(sp->lock));
1076
1077               continue;
1078           }
1079
1080           // Value based pruning
1081           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1082           // but fixing this made program slightly weaker.
1083           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1084           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1085                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1086
1087           if (futilityValue < beta)
1088           {
1089               if (SpNode)
1090               {
1091                   lock_grab(&(sp->lock));
1092                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1093                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1094               }
1095               else if (futilityValue > bestValue)
1096                   bestValue = futilityValue;
1097
1098               continue;
1099           }
1100
1101           // Prune moves with negative SEE at low depths
1102           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1103               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1104               && pos.see_sign(move) < 0)
1105           {
1106               if (SpNode)
1107                   lock_grab(&(sp->lock));
1108
1109               continue;
1110           }
1111       }
1112
1113       // Check for legality only before to do the move
1114       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1115       {
1116           moveCount--;
1117           continue;
1118       }
1119
1120       ss->currentMove = move;
1121       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1122           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1123
1124       // Step 14. Make the move
1125       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1126
1127       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1128       // The first move in list is the expected PV
1129       if (isPvMove)
1130           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1131                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1132       else
1133       {
1134           // Step 15. Reduced depth search
1135           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1136           bool doFullDepthSearch = true;
1137
1138           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1139               && !captureOrPromotion
1140               && !dangerous
1141               && !is_castle(move)
1142               &&  ss->killers[0] != move
1143               &&  ss->killers[1] != move
1144               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1145           {
1146               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1147               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1148
1149               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1150                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1151
1152               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1153               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1154           }
1155
1156           // Step 16. Full depth search
1157           if (doFullDepthSearch)
1158           {
1159               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1160               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1161                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1162
1163               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1164               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1165               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1166               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1167                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1168                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1169           }
1170       }
1171
1172       // Step 17. Undo move
1173       pos.undo_move(move);
1174
1175       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1176
1177       // Step 18. Check for new best move
1178       if (SpNode)
1179       {
1180           lock_grab(&(sp->lock));
1181           bestValue = sp->bestValue;
1182           alpha = sp->alpha;
1183       }
1184
1185       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1186       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1187       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1188       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1189       if (RootNode && !StopRequest)
1190       {
1191           // Remember searched nodes counts for this move
1192           RootMove* rm = Rml.find(move);
1193           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1194
1195           // PV move or new best move ?
1196           if (isPvMove || value > alpha)
1197           {
1198               // Update PV
1199               rm->score = value;
1200               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1201
1202               // We record how often the best move has been changed in each
1203               // iteration. This information is used for time management: When
1204               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1205               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1206                   Rml.bestMoveChanges++;
1207           }
1208           else
1209               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1210               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1211               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1212               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1213
1214       } // RootNode
1215
1216       if (value > bestValue)
1217       {
1218           bestValue = value;
1219           ss->bestMove = move;
1220
1221           if (   PvNode
1222               && value > alpha
1223               && value < beta) // We want always alpha < beta
1224               alpha = value;
1225
1226           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1227           {
1228               sp->bestValue = value;
1229               sp->ss->bestMove = move;
1230               sp->alpha = alpha;
1231               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1232           }
1233       }
1234
1235       // Step 19. Check for split
1236       if (   !SpNode
1237           && depth >= Threads.min_split_depth()
1238           && bestValue < beta
1239           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1240           && !StopRequest
1241           && !thread.cutoff_occurred())
1242           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1243                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1244     }
1245
1246     // Step 20. Check for mate and stalemate
1247     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1248     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1249     // case of StopRequest or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1250     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1251     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1252     if (!SpNode && !moveCount)
1253         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1254
1255     // Step 21. Update tables
1256     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1257     // history counters, and killer moves.
1258     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1259     {
1260         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1261         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1262              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1263
1264         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1265
1266         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1267         if (    bestValue >= beta
1268             && !pos.is_capture_or_promotion(move))
1269         {
1270             if (move != ss->killers[0])
1271             {
1272                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1273                 ss->killers[0] = move;
1274             }
1275             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1276         }
1277     }
1278
1279     if (SpNode)
1280     {
1281         // Here we have the lock still grabbed
1282         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1283         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1284         lock_release(&(sp->lock));
1285     }
1286
1287     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1288
1289     return bestValue;
1290   }
1291
1292   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1293   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1294   // less than ONE_PLY).
1295
1296   template <NodeType NT>
1297   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1298
1299     const bool PvNode = (NT == PV);
1300
1301     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1302     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1303     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1304     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1305     assert(depth <= 0);
1306     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1307
1308     StateInfo st;
1309     Move ttMove, move;
1310     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1311     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1312     const TTEntry* tte;
1313     Depth ttDepth;
1314     ValueType vt;
1315     Value oldAlpha = alpha;
1316
1317     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1318     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1319
1320     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1321     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1322         return VALUE_DRAW;
1323
1324     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1325     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1326     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1327     inCheck = pos.in_check();
1328     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1329
1330     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1331     // pruning, but only for move ordering.
1332     tte = TT.probe(pos.get_key());
1333     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1334
1335     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1336     {
1337         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1338         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1339     }
1340
1341     // Evaluate the position statically
1342     if (inCheck)
1343     {
1344         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1345         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1346         enoughMaterial = false;
1347     }
1348     else
1349     {
1350         if (tte)
1351         {
1352             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1353
1354             evalMargin = tte->static_value_margin();
1355             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1356         }
1357         else
1358             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1359
1360         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1361         if (bestValue >= beta)
1362         {
1363             if (!tte)
1364                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1365
1366             return bestValue;
1367         }
1368
1369         if (PvNode && bestValue > alpha)
1370             alpha = bestValue;
1371
1372         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1373         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1374         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1375     }
1376
1377     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1378     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1379     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1380     // be generated.
1381     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1382     CheckInfo ci(pos);
1383
1384     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1385     while (   bestValue < beta
1386            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1387     {
1388       assert(is_ok(move));
1389
1390       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1391
1392       // Futility pruning
1393       if (   !PvNode
1394           && !inCheck
1395           && !givesCheck
1396           &&  move != ttMove
1397           &&  enoughMaterial
1398           && !is_promotion(move)
1399           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1400       {
1401           futilityValue =  futilityBase
1402                          + PieceValueEndgame[pos.piece_on(move_to(move))]
1403                          + (is_enpassant(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1404
1405           if (futilityValue < beta)
1406           {
1407               if (futilityValue > bestValue)
1408                   bestValue = futilityValue;
1409
1410               continue;
1411           }
1412
1413           // Prune moves with negative or equal SEE
1414           if (   futilityBase < beta
1415               && depth < DEPTH_ZERO
1416               && pos.see(move) <= 0)
1417               continue;
1418       }
1419
1420       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1421       evasionPrunable =   !PvNode
1422                        && inCheck
1423                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1424                        && !pos.is_capture(move)
1425                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1426
1427       // Don't search moves with negative SEE values
1428       if (   !PvNode
1429           && (!inCheck || evasionPrunable)
1430           &&  move != ttMove
1431           && !is_promotion(move)
1432           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1433           continue;
1434
1435       // Don't search useless checks
1436       if (   !PvNode
1437           && !inCheck
1438           &&  givesCheck
1439           &&  move != ttMove
1440           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1441           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1442           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1443       {
1444           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1445               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1446
1447           continue;
1448       }
1449
1450       // Check for legality only before to do the move
1451       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1452           continue;
1453
1454       // Update current move
1455       ss->currentMove = move;
1456
1457       // Make and search the move
1458       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1459       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1460       pos.undo_move(move);
1461
1462       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1463
1464       // New best move?
1465       if (value > bestValue)
1466       {
1467           bestValue = value;
1468           ss->bestMove = move;
1469
1470           if (   PvNode
1471               && value > alpha
1472               && value < beta) // We want always alpha < beta
1473               alpha = value;
1474        }
1475     }
1476
1477     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1478     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1479     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1480         return value_mated_in(ss->ply);
1481
1482     // Update transposition table
1483     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1484     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1485          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1486
1487     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1488
1489     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1490
1491     return bestValue;
1492   }
1493
1494
1495   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1496   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1497   // will be pruned.
1498
1499   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1500   {
1501     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1502     Square from, to, ksq, victimSq;
1503     Piece pc;
1504     Color them;
1505     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1506
1507     from = move_from(move);
1508     to = move_to(move);
1509     them = flip(pos.side_to_move());
1510     ksq = pos.king_square(them);
1511     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1512     pc = pos.piece_on(from);
1513
1514     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1515     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1516     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1517
1518     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1519     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1520
1521     if (!(b && (b & (b - 1))))
1522         return true;
1523
1524     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1525     if (   type_of(pc) == QUEEN
1526         && bit_is_set(kingAtt, to))
1527         return true;
1528
1529     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1530     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1531
1532     while (b)
1533     {
1534         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1535         futilityValue = futilityBase + PieceValueEndgame[pos.piece_on(victimSq)];
1536
1537         // Note that here we generate illegal "double move"!
1538         if (   futilityValue >= beta
1539             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1540             return true;
1541
1542         if (futilityValue > bv)
1543             bv = futilityValue;
1544     }
1545
1546     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1547     *bestValue = bv;
1548     return false;
1549   }
1550
1551
1552   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1553   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1554   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1555   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1556   // second move is assumed to be a move from the current position.
1557
1558   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1559
1560     Square f1, t1, f2, t2;
1561     Piece p1, p2;
1562     Square ksq;
1563
1564     assert(is_ok(m1));
1565     assert(is_ok(m2));
1566
1567     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1568     f2 = move_from(m2);
1569     t1 = move_to(m1);
1570     if (f2 == t1)
1571         return true;
1572
1573     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1574     t2 = move_to(m2);
1575     f1 = move_from(m1);
1576     if (t2 == f1)
1577         return true;
1578
1579     // Case 3: Moving through the vacated square
1580     p2 = pos.piece_on(f2);
1581     if (   piece_is_slider(p2)
1582         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1583       return true;
1584
1585     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1586     p1 = pos.piece_on(t1);
1587     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1588         return true;
1589
1590     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1591     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1592     if (    piece_is_slider(p1)
1593         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1594     {
1595         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1596         clear_bit(&occ, f2);
1597         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1598             return true;
1599     }
1600     return false;
1601   }
1602
1603
1604   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1605   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1606   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1607
1608   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1609
1610     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1611       return v + ply;
1612
1613     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1614       return v - ply;
1615
1616     return v;
1617   }
1618
1619
1620   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1621   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1622
1623   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1624
1625     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1626       return v - ply;
1627
1628     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1629       return v + ply;
1630
1631     return v;
1632   }
1633
1634
1635   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1636   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1637
1638   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1639
1640     assert(is_ok(m));
1641     assert(is_ok(threat));
1642     assert(!pos.is_capture_or_promotion(m));
1643     assert(!pos.is_passed_pawn_push(m));
1644
1645     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1646
1647     mfrom = move_from(m);
1648     mto = move_to(m);
1649     tfrom = move_from(threat);
1650     tto = move_to(threat);
1651
1652     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1653     if (mfrom == tto)
1654         return true;
1655
1656     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1657     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1658     if (   pos.is_capture(threat)
1659         && (   PieceValueMidgame[pos.piece_on(tfrom)] >= PieceValueMidgame[pos.piece_on(tto)]
1660             || type_of(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1661         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1662         return true;
1663
1664     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1665     // prune safe moves which block its ray.
1666     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1667         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1668         && pos.see_sign(m) >= 0)
1669         return true;
1670
1671     return false;
1672   }
1673
1674
1675   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1676   // can be used to cut-off at a given point in search.
1677
1678   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1679
1680     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1681
1682     return   (   tte->depth() >= depth
1683               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1684               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1685
1686           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1687               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1688   }
1689
1690
1691   // refine_eval() returns the transposition table score if
1692   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1693
1694   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1695
1696       assert(tte);
1697
1698       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1699
1700       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1701           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1702           return v;
1703
1704       return defaultEval;
1705   }
1706
1707
1708   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1709   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1710
1711   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1712                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1713     Move m;
1714     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1715
1716     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1717
1718     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1719     {
1720         m = movesSearched[i];
1721
1722         assert(m != move);
1723
1724         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1725     }
1726   }
1727
1728
1729   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1730   // the static position evaluation before and after the move.
1731
1732   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1733
1734     if (   m != MOVE_NULL
1735         && before != VALUE_NONE
1736         && after != VALUE_NONE
1737         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1738         && !is_special(m))
1739         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1740   }
1741
1742
1743   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1744   // since the beginning of the current search.
1745
1746   int current_search_time(int set) {
1747
1748     static int searchStartTime;
1749
1750     if (set)
1751         searchStartTime = set;
1752
1753     return get_system_time() - searchStartTime;
1754   }
1755
1756
1757   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1758   // protocol specifications:
1759   //
1760   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1761   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1762   //            use negative values for y.
1763
1764   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1765
1766     std::stringstream s;
1767
1768     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1769         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1770     else
1771         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1772
1773     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1774
1775     return s.str();
1776   }
1777
1778
1779   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1780   // to be sent to UCI gui.
1781
1782   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1783
1784     std::stringstream s;
1785     int t = current_search_time();
1786
1787     s << " nodes " << nodes
1788       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1789       << " time "  << t;
1790
1791     return s.str();
1792   }
1793
1794   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1795   // formatted according to UCI specification.
1796
1797   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1798
1799     std::stringstream s;
1800
1801     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1802
1803     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1804         s << *pv << " ";
1805
1806     return s.str();
1807   }
1808
1809   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1810   // seldepth formatted according to UCI specification.
1811
1812   string depth_to_uci(Depth depth) {
1813
1814     std::stringstream s;
1815
1816     // Retrieve max searched depth among threads
1817     int selDepth = 0;
1818     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1819         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1820             selDepth = Threads[i].maxPly;
1821
1822      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1823
1824     return s.str();
1825   }
1826
1827   string time_to_string(int millisecs) {
1828
1829     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1830     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1831
1832     int hours = millisecs / MSecHour;
1833     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1834     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1835
1836     std::stringstream s;
1837
1838     if (hours)
1839         s << hours << ':';
1840
1841     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1842     return s.str();
1843   }
1844
1845   string score_to_string(Value v) {
1846
1847     std::stringstream s;
1848
1849     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1850         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1851     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1852         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1853     else
1854         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1855
1856     return s.str();
1857   }
1858
1859   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1860   // It is used to write search information to the log file (which is created
1861   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1862
1863   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1864
1865     const int64_t K = 1000;
1866     const int64_t M = 1000000;
1867     const int startColumn = 28;
1868     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1869
1870     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1871     Move* m = pv;
1872     string san;
1873     std::stringstream s;
1874     size_t length = 0;
1875
1876     // First print depth, score, time and searched nodes...
1877     s << set960(pos.is_chess960())
1878       << std::setw(2) << depth
1879       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1880       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1881
1882     if (pos.nodes_searched() < M)
1883         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1884     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1885         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1886     else
1887         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1888
1889     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1890     while (*m != MOVE_NONE)
1891     {
1892         san = move_to_san(pos, *m);
1893         length += san.length() + 1;
1894
1895         if (length > maxLength)
1896         {
1897             length = san.length() + 1;
1898             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1899         }
1900         s << san << ' ';
1901
1902         pos.do_move(*m++, *st++);
1903     }
1904
1905     // Restore original position before to leave
1906     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1907
1908     return s.str();
1909   }
1910
1911   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1912   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1913   // search.
1914
1915   void poll(const Position& pos) {
1916
1917     static int lastInfoTime;
1918     int t = current_search_time();
1919
1920     //  Poll for input
1921     if (input_available())
1922     {
1923         // We are line oriented, don't read single chars
1924         string command;
1925
1926         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1927         {
1928             // Quit the program as soon as possible
1929             Limits.ponder = false;
1930             QuitRequest = StopRequest = true;
1931             return;
1932         }
1933         else if (command == "stop")
1934         {
1935             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1936             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1937             Limits.ponder = false;
1938             StopRequest = true;
1939         }
1940         else if (command == "ponderhit")
1941         {
1942             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1943             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1944             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1945             Limits.ponder = false;
1946
1947             if (StopOnPonderhit)
1948                 StopRequest = true;
1949         }
1950     }
1951
1952     // Print search information
1953     if (t < 1000)
1954         lastInfoTime = 0;
1955
1956     else if (lastInfoTime > t)
1957         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1958         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1959         lastInfoTime = 0;
1960
1961     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1962     {
1963         lastInfoTime = t;
1964
1965         dbg_print_mean();
1966         dbg_print_hit_rate();
1967     }
1968
1969     // Should we stop the search?
1970     if (Limits.ponder)
1971         return;
1972
1973     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1974                            && !AspirationFailLow
1975                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1976
1977     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1978                      || stillAtFirstMove;
1979
1980     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1981         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1982         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1983         StopRequest = true;
1984   }
1985
1986
1987   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1988   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1989   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1990   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1991   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1992   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1993
1994   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1995
1996     string command;
1997
1998     // Wait for a command from stdin
1999     while (   std::getline(std::cin, command)
2000            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
2001
2002     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
2003         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
2004   }
2005
2006
2007   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
2008   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
2009   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
2010
2011     assert(MultiPV > 1);
2012
2013     static RKISS rk;
2014
2015     // Rml list is already sorted by score in descending order
2016     int s;
2017     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2018     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
2019     int max = Rml[0].score;
2020     int var = Min(max - Rml[size - 1].score, PawnValueMidgame);
2021     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2022
2023     // PRNG sequence should be non deterministic
2024     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2025         rk.rand<unsigned>();
2026
2027     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2028     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2029     // then we choose the move with the resulting highest score.
2030     for (int i = 0; i < size; i++)
2031     {
2032         s = Rml[i].score;
2033
2034         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2035         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
2036             break;
2037
2038         // This is our magical formula
2039         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2040
2041         if (s > max_s)
2042         {
2043             max_s = s;
2044             *best = Rml[i].pv[0];
2045             *ponder = Rml[i].pv[1];
2046         }
2047     }
2048   }
2049
2050
2051   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2052
2053   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2054
2055     Move* sm;
2056     bestMoveChanges = 0;
2057     clear();
2058
2059     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2060     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2061     {
2062         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2063         // is in the list before to add it.
2064         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2065
2066         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2067             continue;
2068
2069         RootMove rm;
2070         rm.pv.push_back(ml.move());
2071         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2072         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2073         rm.nodes = 0;
2074         push_back(rm);
2075     }
2076   }
2077
2078   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2079
2080     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2081         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2082             return &(*this)[i];
2083
2084     return NULL;
2085   }
2086
2087   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2088   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2089   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2090   // long PV to print that is important for position analysis.
2091
2092   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2093
2094     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2095     TTEntry* tte;
2096     int ply = 1;
2097     Move m = pv[0];
2098
2099     assert(m != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(m));
2100
2101     pv.clear();
2102     pv.push_back(m);
2103     pos.do_move(m, *st++);
2104
2105     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2106            && tte->move() != MOVE_NONE
2107            && pos.is_pseudo_legal(tte->move())
2108            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2109            && ply < PLY_MAX
2110            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2111     {
2112         pv.push_back(tte->move());
2113         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2114         ply++;
2115     }
2116     pv.push_back(MOVE_NONE);
2117
2118     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2119   }
2120
2121   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2122   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2123   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2124
2125   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2126
2127     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2128     TTEntry* tte;
2129     Key k;
2130     Value v, m = VALUE_NONE;
2131     int ply = 0;
2132
2133     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(pv[0]));
2134
2135     do {
2136         k = pos.get_key();
2137         tte = TT.probe(k);
2138
2139         // Don't overwrite existing correct entries
2140         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2141         {
2142             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2143             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2144         }
2145         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2146
2147     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2148
2149     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2150   }
2151 } // namespace
2152
2153
2154 // Little helper used by idle_loop() to check that all the slave threads of a
2155 // split point have finished searching.
2156
2157 static bool all_slaves_finished(SplitPoint* sp) {
2158
2159   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
2160       if (sp->is_slave[i])
2161           return false;
2162
2163   return true;
2164 }
2165
2166
2167 // Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do.
2168 // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint object
2169 // for which the thread is the master.
2170
2171 void Thread::idle_loop(SplitPoint* sp) {
2172
2173   while (true)
2174   {
2175       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
2176       // instead of wasting CPU time polling for work.
2177       while (   do_sleep
2178              || do_terminate
2179              || (Threads.use_sleeping_threads() && !is_searching))
2180       {
2181           assert((!sp && threadID) || Threads.use_sleeping_threads());
2182
2183           // Slave thread should exit as soon as do_terminate flag raises
2184           if (do_terminate)
2185           {
2186               assert(!sp);
2187               return;
2188           }
2189
2190           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2191           lock_grab(&sleepLock);
2192
2193           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
2194           if (sp && all_slaves_finished(sp))
2195           {
2196               lock_release(&sleepLock);
2197               break;
2198           }
2199
2200           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
2201           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
2202           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
2203           // had the chance to grab the lock.
2204           if (do_sleep || !is_searching)
2205               cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
2206
2207           lock_release(&sleepLock);
2208       }
2209
2210       // If this thread has been assigned work, launch a search
2211       if (is_searching)
2212       {
2213           assert(!do_terminate);
2214
2215           // Copy split point position and search stack and call search()
2216           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2217           SplitPoint* tsp = splitPoint;
2218           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2219
2220           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2221           (ss+1)->sp = tsp;
2222
2223           if (tsp->nodeType == Root)
2224               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2225           else if (tsp->nodeType == PV)
2226               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2227           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2228               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2229           else
2230               assert(false);
2231
2232           assert(is_searching);
2233
2234           is_searching = false;
2235
2236           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2237           // case we are the last slave of the split point.
2238           if (   Threads.use_sleeping_threads()
2239               && threadID != tsp->master
2240               && !Threads[tsp->master].is_searching)
2241               Threads[tsp->master].wake_up();
2242       }
2243
2244       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2245       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2246       if (sp && all_slaves_finished(sp))
2247       {
2248           // Because sp->is_slave[] is reset under lock protection,
2249           // be sure sp->lock has been released before to return.
2250           lock_grab(&(sp->lock));
2251           lock_release(&(sp->lock));
2252           return;
2253       }
2254   }
2255 }