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