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