ed18936f760eb71cb7450daa8c12279f7d3f1ef0
[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 <iomanip>
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27 #include <vector>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 namespace {
47
48   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
49   const bool FakeSplit = false;
50
51   // Different node types, used as template parameter
52   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
58   struct RootMove {
59
60     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
61     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
62     // than a move m2 if it has an higher score
63     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
64
65     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
66     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
67
68     int64_t nodes;
69     Value score;
70     Value prevScore;
71     std::vector<Move> pv;
72   };
73
74   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
75   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
76
77     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
78     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
79
80     int bestMoveChanges;
81   };
82
83
84   /// Constants
85
86   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
87   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
88   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
89
90   // Step 6. Razoring
91
92   // Maximum depth for razoring
93   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
94
95   // Dynamic razoring margin based on depth
96   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
97
98   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
99   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
100
101   // Step 9. Internal iterative deepening
102
103   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
104   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
105
106   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
107   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
108   const Value IIDMargin = Value(0x100);
109
110   // Step 11. Decide the new search depth
111
112   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
113   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
115   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
116   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
117
118   // Minimum depth for use of singular extension
119   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
120
121   // Step 12. Futility pruning
122
123   // Futility margin for quiescence search
124   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
125
126   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
127   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
128   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
129
130   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
131
132     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
133                            : 2 * VALUE_INFINITE;
134   }
135
136   inline int futility_move_count(Depth d) {
137
138     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
139   }
140
141   // Step 14. Reduced search
142
143   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
144   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
145
146   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
147
148     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
149   }
150
151   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
152   // better than the second best move.
153   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
154
155
156   /// Namespace variables
157
158   // Root move list
159   RootMoveList Rml;
160
161   // MultiPV mode
162   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIteration;
163
164   // Time management variables
165   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
166   TimeManager TimeMgr;
167   SearchLimits Limits;
168
169   // Log file
170   std::ofstream LogFile;
171
172   // Skill level adjustment
173   int SkillLevel;
174   bool SkillLevelEnabled;
175
176   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
177   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
178   int NodesSincePoll;
179   int NodesBetweenPolls = 30000;
180
181   // History table
182   History H;
183
184
185   /// Local functions
186
187   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
188
189   template <NodeType NT>
190   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
191
192   template <NodeType NT>
193   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
194
195   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
196   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
197   Value value_to_tt(Value v, int ply);
198   Value value_from_tt(Value v, int ply);
199   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
200   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
201   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
202   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
203   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
204   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
205
206   int current_search_time(int set = 0);
207   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
208   string speed_to_uci(int64_t nodes);
209   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
210   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
211   string depth_to_uci(Depth depth);
212   void poll(const Position& pos);
213   void wait_for_stop_or_ponderhit();
214
215   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
216   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
217   // we simply create and use a standard MovePicker object.
218   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
219
220     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
221                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
222   };
223
224   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
225   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
226
227     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
228                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
229
230     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
231     MovePicker* mp;
232   };
233
234   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
235   // notation compatible with UCI protocol.
236   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
237
238     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
239     return os << move_to_uci(m, chess960);
240   }
241
242   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
243   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
244   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
245   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
246   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
247   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
248   enum set960 {};
249
250   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
251
252     os.iword(0) = int(f);
253     return os;
254   }
255
256   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
257   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
258   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
259   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
260   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
261   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
262   template <bool PvNode>
263   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
264                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
265     assert(m != MOVE_NONE);
266
267     Depth result = DEPTH_ZERO;
268     *dangerous = moveIsCheck;
269
270     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
271         result += CheckExtension[PvNode];
272
273     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
274     {
275         Color c = pos.side_to_move();
276         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
277         {
278             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
279             *dangerous = true;
280         }
281         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
282         {
283             result += PassedPawnExtension[PvNode];
284             *dangerous = true;
285         }
286     }
287
288     if (   captureOrPromotion
289         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
290         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
291             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
292         && !move_is_special(m))
293     {
294         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
295         *dangerous = true;
296     }
297
298     return Min(result, ONE_PLY);
299   }
300
301 } // namespace
302
303
304 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
305
306 void init_search() {
307
308   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
309   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
310   int mc; // moveCount
311
312   // Init reductions array
313   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
314   {
315       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
316       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
317       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
318       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
319   }
320
321   // Init futility margins array
322   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
323       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
324
325   // Init futility move count array
326   for (d = 0; d < 32; d++)
327       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
328 }
329
330
331 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
332 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
333
334 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
335
336   StateInfo st;
337   int64_t sum = 0;
338
339   // Generate all legal moves
340   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
341
342   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
343   // the moves, just to count them.
344   if (depth <= ONE_PLY)
345       return ml.size();
346
347   // Loop through all legal moves
348   CheckInfo ci(pos);
349   for ( ; !ml.end(); ++ml)
350   {
351       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
352       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
353       pos.undo_move(ml.move());
354   }
355   return sum;
356 }
357
358
359 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
360 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
361 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
362 /// received during the search.
363
364 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
365
366   static Book book;
367
368   // Initialize global search-related variables
369   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = false;
370   NodesSincePoll = 0;
371   current_search_time(get_system_time());
372   Limits = limits;
373   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
374
375   // Set output steram in normal or chess960 mode
376   cout << set960(pos.is_chess960());
377
378   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
379   if (Limits.maxNodes)
380       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
381   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
382       NodesBetweenPolls = 1000;
383   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
384       NodesBetweenPolls = 5000;
385   else
386       NodesBetweenPolls = 30000;
387
388   // Look for a book move
389   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
390   {
391       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
392           book.open(Options["Book File"].value<string>());
393
394       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
395       if (bookMove != MOVE_NONE)
396       {
397           if (Limits.ponder)
398               wait_for_stop_or_ponderhit();
399
400           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
401           return !QuitRequest;
402       }
403   }
404
405   // Read UCI options
406   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
407   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
408
409   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
410   Threads.read_uci_options();
411
412   // Set a new TT size if changed
413   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
414
415   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
416   {
417       Options["Clear Hash"].set_value("false");
418       TT.clear();
419   }
420
421   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
422   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
423   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
424   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
425
426   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
427   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
428   {
429       Threads[i].wake_up();
430       Threads[i].maxPly = 0;
431   }
432
433   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
434   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
435   {
436       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
437       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
438
439       if (LogFile.is_open())
440           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
441                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
442                   << " ponder: "      << Limits.ponder
443                   << " time: "        << Limits.time
444                   << " increment: "   << Limits.increment
445                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
446                   << endl;
447   }
448
449   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
450   Move ponderMove = MOVE_NONE;
451   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
452
453   // Write final search statistics and close log file
454   if (LogFile.is_open())
455   {
456       int t = current_search_time();
457
458       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
459               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
460               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
461
462       StateInfo st;
463       pos.do_move(bestMove, st);
464       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
465       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
466       LogFile.close();
467   }
468
469   // This makes all the threads to go to sleep
470   Threads.set_size(1);
471
472   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
473   // best move before we are told to do so.
474   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
475       wait_for_stop_or_ponderhit();
476
477   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
478   cout << "bestmove " << bestMove;
479
480   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
481   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
482   if (ponderMove != MOVE_NONE)
483       cout << " ponder " << ponderMove;
484
485   cout << endl;
486
487   return !QuitRequest;
488 }
489
490
491 namespace {
492
493   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
494   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
495   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
496
497   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
498
499     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
500     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
501     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
502     int depth, aspirationDelta;
503     Value value, alpha, beta;
504     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
505
506     // Initialize stuff before a new search
507     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
508     TT.new_search();
509     H.clear();
510     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
511     depth = aspirationDelta = 0;
512     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
513     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
514
515     // Moves to search are verified and copied
516     Rml.init(pos, searchMoves);
517
518     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
519     if (!Rml.size())
520     {
521         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
522              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
523
524         return MOVE_NONE;
525     }
526
527     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
528     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
529     {
530         // Save last iteration's scores, this needs to be done now, because in
531         // the following MultiPV loop Rml moves could be reordered.
532         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
533             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
534
535         Rml.bestMoveChanges = 0;
536
537         // MultiPV iteration loop. At depth 1 perform at least 2 iterations to
538         // get a score of the second best move for easy move detection.
539         int e = Min(Max(MultiPV, 2 * int(depth == 1)), (int)Rml.size());
540         for (MultiPVIteration = 0; MultiPVIteration < e; MultiPVIteration++)
541         {
542             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
543             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIteration].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
544             {
545                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
546                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
547
548                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
549                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
550
551                 alpha = Max(Rml[MultiPVIteration].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
552                 beta  = Min(Rml[MultiPVIteration].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
553             }
554             else
555             {
556                 alpha = -VALUE_INFINITE;
557                 beta  =  VALUE_INFINITE;
558             }
559
560             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
561             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
562             do {
563                 // Search starting from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
564                 // needed by update_gains() and ss copy when splitting at Root.
565                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
566
567                 // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
568                 // because all the values but the first are usually set to
569                 // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
570                 // the moves but the new PV that goes to head.
571                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIteration, Rml.end());
572
573                 // In case we have found an exact score reorder the PV moves
574                 // before leaving the fail high/low loop, otherwise leave the
575                 // last PV move in its position so to be searched again.
576                 if (value > alpha && value < beta)
577                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIteration);
578
579                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
580                 // have been overwritten during the search.
581                 for (int i = 0; i <= MultiPVIteration; i++)
582                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
583
584                 // Value cannot be trusted. Break out immediately!
585                 if (StopRequest)
586                     break;
587
588                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
589                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
590                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
591                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, MultiPVIteration + 1); i++)
592                         cout << "info"
593                              << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
594                              << (i == MultiPVIteration ? score_to_uci(Rml[i].score, alpha, beta) :
595                                                          score_to_uci(Rml[i].score))
596                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
597                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
598                              << endl;
599
600                 // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
601                 // otherwise exit the fail high/low loop.
602                 if (value >= beta)
603                 {
604                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
605                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
606                 }
607                 else if (value <= alpha)
608                 {
609                     AspirationFailLow = true;
610                     StopOnPonderhit = false;
611
612                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
613                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
614                 }
615                 else
616                     break;
617
618             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
619         }
620
621         // Collect info about search result
622         bestMove = Rml[0].pv[0];
623         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
624         bestValues[depth] = value;
625         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
626
627         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
628         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
629             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
630
631         if (LogFile.is_open())
632             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
633
634         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
635         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
636             easyMove = bestMove;
637         else if (bestMove != easyMove)
638             easyMove = MOVE_NONE;
639
640         // Check for some early stop condition
641         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
642         {
643             // Stop search early if one move seems to be much better than the
644             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
645             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
646             if (   depth >= 7
647                 && easyMove == bestMove
648                 && (   Rml.size() == 1
649                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
650                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
651                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
652                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
653                 StopRequest = true;
654
655             // Take in account some extra time if the best move has changed
656             if (depth > 4 && depth < 50)
657                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
658
659             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
660             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
661             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
662                 StopRequest = true;
663
664             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
665             if (StopRequest && Limits.ponder)
666             {
667                 StopRequest = false;
668                 StopOnPonderhit = true;
669             }
670         }
671     }
672
673     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
674     if (SkillLevelEnabled)
675     {
676         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
677             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
678
679         bestMove = skillBest;
680         *ponderMove = skillPonder;
681     }
682
683     return bestMove;
684   }
685
686
687   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
688   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
689   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
690   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
691   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
692   // here: This is taken care of after we return from the split point.
693
694   template <NodeType NT>
695   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
696
697     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
698     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
699     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
700
701     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
702     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
703     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
704     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
705
706     Move movesSearched[MAX_MOVES];
707     int64_t nodes;
708     StateInfo st;
709     const TTEntry *tte;
710     Key posKey;
711     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
712     Depth ext, newDepth;
713     ValueType vt;
714     Value bestValue, value, oldAlpha;
715     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValue;
716     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
717     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
718     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
719     SplitPoint* sp = NULL;
720
721     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
722     oldAlpha = alpha;
723     inCheck = pos.in_check();
724     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
725
726     // Used to send selDepth info to GUI
727     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
728         thread.maxPly = ss->ply;
729
730     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
731     if (!SpNode)
732     {
733         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
734         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
735         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
736     }
737     else
738     {
739         sp = ss->sp;
740         tte = NULL;
741         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
742         threatMove = sp->threatMove;
743         goto split_point_start;
744     }
745
746     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
747     {
748         NodesSincePoll = 0;
749         poll(pos);
750     }
751
752     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
753     if ((   StopRequest
754          || pos.is_draw<false>()
755          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
756         return VALUE_DRAW;
757
758     // Step 3. Mate distance pruning
759     if (!RootNode)
760     {
761         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
762         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
763         if (alpha >= beta)
764             return alpha;
765     }
766
767     // Step 4. Transposition table lookup
768     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
769     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
770     excludedMove = ss->excludedMove;
771     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
772     tte = TT.probe(posKey);
773     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIteration].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
774
775     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
776     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
777     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
778     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
779     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
780                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
781     {
782         TT.refresh(tte);
783         ss->bestMove = move = ttMove; // Can be MOVE_NONE
784         value = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
785
786         if (   value >= beta
787             && move
788             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
789             && move != ss->killers[0])
790         {
791             ss->killers[1] = ss->killers[0];
792             ss->killers[0] = move;
793         }
794         return value;
795     }
796
797     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
798     if (inCheck)
799         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
800     else if (tte)
801     {
802         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
803
804         ss->eval = tte->static_value();
805         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
806         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
807     }
808     else
809     {
810         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
811         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
812     }
813
814     // Save gain for the parent non-capture move
815     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
816
817     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
818     if (   !PvNode
819         &&  depth < RazorDepth
820         && !inCheck
821         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
822         &&  ttMove == MOVE_NONE
823         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
824         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
825     {
826         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
827         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
828         if (v < rbeta)
829             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
830             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
831             return v;
832     }
833
834     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
835     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
836     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
837     if (   !PvNode
838         && !ss->skipNullMove
839         &&  depth < RazorDepth
840         && !inCheck
841         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
842         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
843         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
844         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
845
846     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
847     if (   !PvNode
848         && !ss->skipNullMove
849         &&  depth > ONE_PLY
850         && !inCheck
851         &&  refinedValue >= beta
852         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
853         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
854     {
855         ss->currentMove = MOVE_NULL;
856
857         // Null move dynamic reduction based on depth
858         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
859
860         // Null move dynamic reduction based on value
861         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
862             R++;
863
864         pos.do_null_move(st);
865         (ss+1)->skipNullMove = true;
866         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
867                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
868         (ss+1)->skipNullMove = false;
869         pos.undo_null_move();
870
871         if (nullValue >= beta)
872         {
873             // Do not return unproven mate scores
874             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
875                 nullValue = beta;
876
877             if (depth < 6 * ONE_PLY)
878                 return nullValue;
879
880             // Do verification search at high depths
881             ss->skipNullMove = true;
882             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
883             ss->skipNullMove = false;
884
885             if (v >= beta)
886                 return nullValue;
887         }
888         else
889         {
890             // The null move failed low, which means that we may be faced with
891             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
892             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
893             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
894             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
895             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
896             threatMove = (ss+1)->bestMove;
897
898             if (   depth < ThreatDepth
899                 && (ss-1)->reduction
900                 && threatMove != MOVE_NONE
901                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
902                 return beta - 1;
903         }
904     }
905
906     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
907     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
908     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
909     // prune the previous move.
910     if (   !PvNode
911         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
912         && !inCheck
913         && !ss->skipNullMove
914         &&  excludedMove == MOVE_NONE
915         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
916     {
917         Value rbeta = beta + 200;
918         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
919
920         assert(rdepth >= ONE_PLY);
921
922         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
923         CheckInfo ci(pos);
924
925         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
926             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
927             {
928                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
929                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
930                 pos.undo_move(move);
931                 if (value >= rbeta)
932                     return value;
933             }
934     }
935
936     // Step 10. Internal iterative deepening
937     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
938         && ttMove == MOVE_NONE
939         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
940     {
941         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
942
943         ss->skipNullMove = true;
944         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
945         ss->skipNullMove = false;
946
947         tte = TT.probe(posKey);
948         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
949     }
950
951 split_point_start: // At split points actual search starts from here
952
953     // Initialize a MovePicker object for the current position
954     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
955     CheckInfo ci(pos);
956     ss->bestMove = MOVE_NONE;
957     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
958     singularExtensionNode =   !RootNode
959                            && !SpNode
960                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
961                            && ttMove != MOVE_NONE
962                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
963                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
964                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
965     if (SpNode)
966     {
967         lock_grab(&(sp->lock));
968         bestValue = sp->bestValue;
969     }
970
971     // Step 11. Loop through moves
972     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
973     while (   bestValue < beta
974            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
975            && !thread.cutoff_occurred())
976     {
977       assert(move_is_ok(move));
978
979       if (move == excludedMove)
980           continue;
981
982       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root Move List.
983       // Also in MultiPV mode we skip moves which already have got an exact score
984       // in previous MultiPV Iteration. Finally any illegal move is skipped here.
985       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIteration))
986           continue;
987
988       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
989       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
990           continue;
991
992       if (SpNode)
993       {
994           moveCount = ++sp->moveCount;
995           lock_release(&(sp->lock));
996       }
997       else
998           moveCount++;
999
1000       if (RootNode)
1001       {
1002           // This is used by time management
1003           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1004
1005           // Save the current node count before the move is searched
1006           nodes = pos.nodes_searched();
1007
1008           // For long searches send current move info to GUI
1009           if (pos.thread() == 0 && current_search_time() > 2000)
1010               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1011                    << " currmove " << move
1012                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIteration << endl;
1013       }
1014
1015       isPvMove = (PvNode && moveCount == 1);
1016       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1017       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_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, ci.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           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1075                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1076
1077           if (futilityValue < beta)
1078           {
1079               if (SpNode)
1080               {
1081                   lock_grab(&(sp->lock));
1082                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1083                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1084               }
1085               else if (futilityValue > bestValue)
1086                   bestValue = futilityValue;
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, ci.pinned))
1105       {
1106           moveCount--;
1107           continue;
1108       }
1109
1110       ss->currentMove = move;
1111       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1112           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1113
1114       // Step 14. Make the move
1115       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1116
1117       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1118       // The first move in list is the expected PV
1119       if (isPvMove)
1120           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1121                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1122       else
1123       {
1124           // Step 15. Reduced depth search
1125           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1126           bool doFullDepthSearch = true;
1127
1128           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1129               && !captureOrPromotion
1130               && !dangerous
1131               && !move_is_castle(move)
1132               &&  ss->killers[0] != move
1133               &&  ss->killers[1] != move
1134               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1135           {
1136               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1137               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1138
1139               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1140                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1141
1142               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1143               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1144           }
1145
1146           // Step 16. Full depth search
1147           if (doFullDepthSearch)
1148           {
1149               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1150               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1151                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1152
1153               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1154               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1155               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1156               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1157                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1158                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1159           }
1160       }
1161
1162       // Step 17. Undo move
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       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1176       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1177       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1178       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1179       if (RootNode && !StopRequest)
1180       {
1181           // Remember searched nodes counts for this move
1182           RootMove* rm = Rml.find(move);
1183           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1184
1185           // PV move or new best move ?
1186           if (isPvMove || value > alpha)
1187           {
1188               // Update PV
1189               rm->score = value;
1190               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1191
1192               // We record how often the best move has been changed in each
1193               // iteration. This information is used for time management: When
1194               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1195               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1196                   Rml.bestMoveChanges++;
1197           }
1198           else
1199               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1200               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1201               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1202               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1203
1204       } // RootNode
1205
1206       if (value > bestValue)
1207       {
1208           bestValue = value;
1209           ss->bestMove = move;
1210
1211           if (   PvNode
1212               && value > alpha
1213               && value < beta) // We want always alpha < beta
1214               alpha = value;
1215
1216           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1217           {
1218               sp->bestValue = value;
1219               sp->ss->bestMove = move;
1220               sp->alpha = alpha;
1221               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1222           }
1223       }
1224
1225       // Step 19. Check for split
1226       if (   !SpNode
1227           && depth >= Threads.min_split_depth()
1228           && bestValue < beta
1229           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1230           && !StopRequest
1231           && !thread.cutoff_occurred())
1232           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1233                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1234     }
1235
1236     // Step 20. Check for mate and stalemate
1237     // All legal moves have been searched and if there are
1238     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1239     // If one move was excluded return fail low score.
1240     if (!SpNode && !moveCount)
1241         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1242
1243     // Step 21. Update tables
1244     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1245     // history counters, and killer moves.
1246     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1247     {
1248         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1249         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1250              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1251
1252         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1253
1254         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1255         if (    bestValue >= beta
1256             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1257         {
1258             if (move != ss->killers[0])
1259             {
1260                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1261                 ss->killers[0] = move;
1262             }
1263             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1264         }
1265     }
1266
1267     if (SpNode)
1268     {
1269         // Here we have the lock still grabbed
1270         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1271         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1272         lock_release(&(sp->lock));
1273     }
1274
1275     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1276
1277     return bestValue;
1278   }
1279
1280   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1281   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1282   // less than ONE_PLY).
1283
1284   template <NodeType NT>
1285   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1286
1287     const bool PvNode = (NT == PV);
1288
1289     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1290     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1291     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1292     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1293     assert(depth <= 0);
1294     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1295
1296     StateInfo st;
1297     Move ttMove, move;
1298     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1299     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1300     const TTEntry* tte;
1301     Depth ttDepth;
1302     ValueType vt;
1303     Value oldAlpha = alpha;
1304
1305     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1306     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1307
1308     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1309     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1310         return VALUE_DRAW;
1311
1312     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1313     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1314     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1315     inCheck = pos.in_check();
1316     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1317
1318     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1319     // pruning, but only for move ordering.
1320     tte = TT.probe(pos.get_key());
1321     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1322
1323     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1324     {
1325         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1326         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1327     }
1328
1329     // Evaluate the position statically
1330     if (inCheck)
1331     {
1332         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1333         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1334         enoughMaterial = false;
1335     }
1336     else
1337     {
1338         if (tte)
1339         {
1340             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1341
1342             evalMargin = tte->static_value_margin();
1343             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1344         }
1345         else
1346             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1347
1348         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1349         if (bestValue >= beta)
1350         {
1351             if (!tte)
1352                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1353
1354             return bestValue;
1355         }
1356
1357         if (PvNode && bestValue > alpha)
1358             alpha = bestValue;
1359
1360         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1361         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1362         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1363     }
1364
1365     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1366     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1367     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1368     // be generated.
1369     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1370     CheckInfo ci(pos);
1371
1372     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1373     while (   bestValue < beta
1374            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1375     {
1376       assert(move_is_ok(move));
1377
1378       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1379
1380       // Futility pruning
1381       if (   !PvNode
1382           && !inCheck
1383           && !givesCheck
1384           &&  move != ttMove
1385           &&  enoughMaterial
1386           && !move_is_promotion(move)
1387           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1388       {
1389           futilityValue =  futilityBase
1390                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1391                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1392
1393           if (futilityValue < beta)
1394           {
1395               if (futilityValue > bestValue)
1396                   bestValue = futilityValue;
1397
1398               continue;
1399           }
1400
1401           // Prune moves with negative or equal SEE
1402           if (   futilityBase < beta
1403               && depth < DEPTH_ZERO
1404               && pos.see(move) <= 0)
1405               continue;
1406       }
1407
1408       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1409       evasionPrunable =   !PvNode
1410                        && inCheck
1411                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1412                        && !pos.move_is_capture(move)
1413                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1414
1415       // Don't search moves with negative SEE values
1416       if (   !PvNode
1417           && (!inCheck || evasionPrunable)
1418           &&  move != ttMove
1419           && !move_is_promotion(move)
1420           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1421           continue;
1422
1423       // Don't search useless checks
1424       if (   !PvNode
1425           && !inCheck
1426           &&  givesCheck
1427           &&  move != ttMove
1428           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1429           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1430           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1431       {
1432           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1433               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1434
1435           continue;
1436       }
1437
1438       // Check for legality only before to do the move
1439       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1440           continue;
1441
1442       // Update current move
1443       ss->currentMove = move;
1444
1445       // Make and search the move
1446       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1447       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1448       pos.undo_move(move);
1449
1450       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1451
1452       // New best move?
1453       if (value > bestValue)
1454       {
1455           bestValue = value;
1456           ss->bestMove = move;
1457
1458           if (   PvNode
1459               && value > alpha
1460               && value < beta) // We want always alpha < beta
1461               alpha = value;
1462        }
1463     }
1464
1465     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1466     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1467     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1468         return value_mated_in(ss->ply);
1469
1470     // Update transposition table
1471     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1472     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1473          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1474
1475     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1476
1477     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1478
1479     return bestValue;
1480   }
1481
1482
1483   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1484   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1485   // will be pruned.
1486
1487   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1488   {
1489     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1490     Square from, to, ksq, victimSq;
1491     Piece pc;
1492     Color them;
1493     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1494
1495     from = move_from(move);
1496     to = move_to(move);
1497     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1498     ksq = pos.king_square(them);
1499     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1500     pc = pos.piece_on(from);
1501
1502     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1503     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1504     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1505
1506     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1507     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1508
1509     if (!(b && (b & (b - 1))))
1510         return true;
1511
1512     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1513     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1514         && bit_is_set(kingAtt, to))
1515         return true;
1516
1517     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1518     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1519
1520     while (b)
1521     {
1522         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1523         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1524
1525         // Note that here we generate illegal "double move"!
1526         if (   futilityValue >= beta
1527             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1528             return true;
1529
1530         if (futilityValue > bv)
1531             bv = futilityValue;
1532     }
1533
1534     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1535     *bestValue = bv;
1536     return false;
1537   }
1538
1539
1540   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1541   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1542   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1543   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1544   // second move is assumed to be a move from the current position.
1545
1546   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1547
1548     Square f1, t1, f2, t2;
1549     Piece p1, p2;
1550     Square ksq;
1551
1552     assert(move_is_ok(m1));
1553     assert(move_is_ok(m2));
1554
1555     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1556     f2 = move_from(m2);
1557     t1 = move_to(m1);
1558     if (f2 == t1)
1559         return true;
1560
1561     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1562     t2 = move_to(m2);
1563     f1 = move_from(m1);
1564     if (t2 == f1)
1565         return true;
1566
1567     // Case 3: Moving through the vacated square
1568     p2 = pos.piece_on(f2);
1569     if (   piece_is_slider(p2)
1570         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1571       return true;
1572
1573     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1574     p1 = pos.piece_on(t1);
1575     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1576         return true;
1577
1578     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1579     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1580     if (    piece_is_slider(p1)
1581         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1582     {
1583         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1584         clear_bit(&occ, f2);
1585         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1586             return true;
1587     }
1588     return false;
1589   }
1590
1591
1592   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1593   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1594   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1595
1596   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1597
1598     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1599       return v + ply;
1600
1601     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1602       return v - ply;
1603
1604     return v;
1605   }
1606
1607
1608   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1609   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1610
1611   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1612
1613     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1614       return v - ply;
1615
1616     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1617       return v + ply;
1618
1619     return v;
1620   }
1621
1622
1623   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1624   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1625
1626   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1627
1628     assert(move_is_ok(m));
1629     assert(move_is_ok(threat));
1630     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1631     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1632
1633     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1634
1635     mfrom = move_from(m);
1636     mto = move_to(m);
1637     tfrom = move_from(threat);
1638     tto = move_to(threat);
1639
1640     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1641     if (mfrom == tto)
1642         return true;
1643
1644     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1645     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1646     if (   pos.move_is_capture(threat)
1647         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1648             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1649         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1650         return true;
1651
1652     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1653     // prune safe moves which block its ray.
1654     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1655         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1656         && pos.see_sign(m) >= 0)
1657         return true;
1658
1659     return false;
1660   }
1661
1662
1663   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1664   // can be used to cut-off at a given point in search.
1665
1666   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1667
1668     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1669
1670     return   (   tte->depth() >= depth
1671               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1672               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1673
1674           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1675               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1676   }
1677
1678
1679   // refine_eval() returns the transposition table score if
1680   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1681
1682   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1683
1684       assert(tte);
1685
1686       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1687
1688       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1689           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1690           return v;
1691
1692       return defaultEval;
1693   }
1694
1695
1696   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1697   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1698
1699   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1700                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1701     Move m;
1702     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1703
1704     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1705
1706     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1707     {
1708         m = movesSearched[i];
1709
1710         assert(m != move);
1711
1712         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1713     }
1714   }
1715
1716
1717   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1718   // the static position evaluation before and after the move.
1719
1720   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1721
1722     if (   m != MOVE_NULL
1723         && before != VALUE_NONE
1724         && after != VALUE_NONE
1725         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1726         && !move_is_special(m))
1727         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1728   }
1729
1730
1731   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1732   // since the beginning of the current search.
1733
1734   int current_search_time(int set) {
1735
1736     static int searchStartTime;
1737
1738     if (set)
1739         searchStartTime = set;
1740
1741     return get_system_time() - searchStartTime;
1742   }
1743
1744
1745   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1746   // protocol specifications:
1747   //
1748   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1749   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1750   //            use negative values for y.
1751
1752   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1753
1754     std::stringstream s;
1755
1756     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1757         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1758     else
1759         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1760
1761     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1762
1763     return s.str();
1764   }
1765
1766
1767   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1768   // to be sent to UCI gui.
1769
1770   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1771
1772     std::stringstream s;
1773     int t = current_search_time();
1774
1775     s << " nodes " << nodes
1776       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1777       << " time "  << t;
1778
1779     return s.str();
1780   }
1781
1782   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1783   // formatted according to UCI specification.
1784
1785   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1786
1787     std::stringstream s;
1788
1789     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1790
1791     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1792         s << *pv << " ";
1793
1794     return s.str();
1795   }
1796
1797   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1798   // seldepth formatted according to UCI specification.
1799
1800   string depth_to_uci(Depth depth) {
1801
1802     std::stringstream s;
1803
1804     // Retrieve max searched depth among threads
1805     int selDepth = 0;
1806     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1807         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1808             selDepth = Threads[i].maxPly;
1809
1810      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1811
1812     return s.str();
1813   }
1814
1815   string time_to_string(int millisecs) {
1816
1817     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1818     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1819
1820     int hours = millisecs / MSecHour;
1821     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1822     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1823
1824     std::stringstream s;
1825
1826     if (hours)
1827         s << hours << ':';
1828
1829     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1830     return s.str();
1831   }
1832
1833   string score_to_string(Value v) {
1834
1835     std::stringstream s;
1836
1837     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1838         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1839     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1840         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1841     else
1842         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1843
1844     return s.str();
1845   }
1846
1847   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1848   // It is used to write search information to the log file (which is created
1849   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1850
1851   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1852
1853     const int64_t K = 1000;
1854     const int64_t M = 1000000;
1855     const int startColumn = 28;
1856     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1857
1858     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1859     Move* m = pv;
1860     string san;
1861     std::stringstream s;
1862     size_t length = 0;
1863
1864     // First print depth, score, time and searched nodes...
1865     s << set960(pos.is_chess960())
1866       << std::setw(2) << depth
1867       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1868       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1869
1870     if (pos.nodes_searched() < M)
1871         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1872     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1873         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1874     else
1875         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1876
1877     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1878     while (*m != MOVE_NONE)
1879     {
1880         san = move_to_san(pos, *m);
1881         length += san.length() + 1;
1882
1883         if (length > maxLength)
1884         {
1885             length = san.length() + 1;
1886             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1887         }
1888         s << san << ' ';
1889
1890         pos.do_move(*m++, *st++);
1891     }
1892
1893     // Restore original position before to leave
1894     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1895
1896     return s.str();
1897   }
1898
1899   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1900   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1901   // search.
1902
1903   void poll(const Position& pos) {
1904
1905     static int lastInfoTime;
1906     int t = current_search_time();
1907
1908     //  Poll for input
1909     if (input_available())
1910     {
1911         // We are line oriented, don't read single chars
1912         string command;
1913
1914         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1915         {
1916             // Quit the program as soon as possible
1917             Limits.ponder = false;
1918             QuitRequest = StopRequest = true;
1919             return;
1920         }
1921         else if (command == "stop")
1922         {
1923             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1924             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1925             Limits.ponder = false;
1926             StopRequest = true;
1927         }
1928         else if (command == "ponderhit")
1929         {
1930             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1931             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1932             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1933             Limits.ponder = false;
1934
1935             if (StopOnPonderhit)
1936                 StopRequest = true;
1937         }
1938     }
1939
1940     // Print search information
1941     if (t < 1000)
1942         lastInfoTime = 0;
1943
1944     else if (lastInfoTime > t)
1945         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1946         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1947         lastInfoTime = 0;
1948
1949     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1950     {
1951         lastInfoTime = t;
1952
1953         dbg_print_mean();
1954         dbg_print_hit_rate();
1955     }
1956
1957     // Should we stop the search?
1958     if (Limits.ponder)
1959         return;
1960
1961     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1962                            && !AspirationFailLow
1963                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1964
1965     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1966                      || stillAtFirstMove;
1967
1968     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1969         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1970         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1971         StopRequest = true;
1972   }
1973
1974
1975   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1976   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1977   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1978   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1979   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1980   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1981
1982   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1983
1984     string command;
1985
1986     // Wait for a command from stdin
1987     while (   std::getline(std::cin, command)
1988            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1989
1990     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1991         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1992   }
1993
1994
1995   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1996   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1997   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1998
1999     assert(MultiPV > 1);
2000
2001     static RKISS rk;
2002
2003     // Rml list is already sorted by score in descending order
2004     int s;
2005     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2006     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
2007     int max = Rml[0].score;
2008     int var = Min(max - Rml[size - 1].score, PawnValueMidgame);
2009     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2010
2011     // PRNG sequence should be non deterministic
2012     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2013         rk.rand<unsigned>();
2014
2015     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2016     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2017     // then we choose the move with the resulting highest score.
2018     for (int i = 0; i < size; i++)
2019     {
2020         s = Rml[i].score;
2021
2022         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2023         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
2024             break;
2025
2026         // This is our magical formula
2027         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2028
2029         if (s > max_s)
2030         {
2031             max_s = s;
2032             *best = Rml[i].pv[0];
2033             *ponder = Rml[i].pv[1];
2034         }
2035     }
2036   }
2037
2038
2039   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2040
2041   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2042
2043     Move* sm;
2044     bestMoveChanges = 0;
2045     clear();
2046
2047     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2048     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2049     {
2050         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2051         // is in the list before to add it.
2052         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2053
2054         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2055             continue;
2056
2057         RootMove rm;
2058         rm.pv.push_back(ml.move());
2059         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2060         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2061         rm.nodes = 0;
2062         push_back(rm);
2063     }
2064   }
2065
2066   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2067
2068     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2069         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2070             return &(*this)[i];
2071
2072     return NULL;
2073   }
2074
2075   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2076   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2077   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2078   // long PV to print that is important for position analysis.
2079
2080   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2081
2082     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2083     TTEntry* tte;
2084     int ply = 1;
2085     Move m = pv[0];
2086
2087     assert(m != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(m));
2088
2089     pv.clear();
2090     pv.push_back(m);
2091     pos.do_move(m, *st++);
2092
2093     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2094            && tte->move() != MOVE_NONE
2095            && pos.move_is_pl(tte->move())
2096            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2097            && ply < PLY_MAX
2098            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2099     {
2100         pv.push_back(tte->move());
2101         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2102         ply++;
2103     }
2104     pv.push_back(MOVE_NONE);
2105
2106     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2107   }
2108
2109   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2110   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2111   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2112
2113   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2114
2115     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2116     TTEntry* tte;
2117     Key k;
2118     Value v, m = VALUE_NONE;
2119     int ply = 0;
2120
2121     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2122
2123     do {
2124         k = pos.get_key();
2125         tte = TT.probe(k);
2126
2127         // Don't overwrite existing correct entries
2128         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2129         {
2130             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2131             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2132         }
2133         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2134
2135     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2136
2137     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2138   }
2139 } // namespace
2140
2141
2142 // Little helper used by idle_loop() to check that all the slave threads of a
2143 // split point have finished searching.
2144
2145 static bool all_slaves_finished(SplitPoint* sp) {
2146
2147   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
2148       if (sp->is_slave[i])
2149           return false;
2150
2151   return true;
2152 }
2153
2154
2155 // Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do.
2156 // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint object
2157 // for which the thread is the master.
2158
2159 void Thread::idle_loop(SplitPoint* sp) {
2160
2161   while (true)
2162   {
2163       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
2164       // instead of wasting CPU time polling for work.
2165       while (   do_sleep
2166              || do_terminate
2167              || (Threads.use_sleeping_threads() && !is_searching))
2168       {
2169           assert((!sp && threadID) || Threads.use_sleeping_threads());
2170
2171           // Slave thread should exit as soon as do_terminate flag raises
2172           if (do_terminate)
2173           {
2174               assert(!sp);
2175               return;
2176           }
2177
2178           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2179           lock_grab(&sleepLock);
2180
2181           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
2182           if (sp && all_slaves_finished(sp))
2183           {
2184               lock_release(&sleepLock);
2185               break;
2186           }
2187
2188           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
2189           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
2190           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
2191           // had the chance to grab the lock.
2192           if (do_sleep || !is_searching)
2193               cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
2194
2195           lock_release(&sleepLock);
2196       }
2197
2198       // If this thread has been assigned work, launch a search
2199       if (is_searching)
2200       {
2201           assert(!do_terminate);
2202
2203           // Copy split point position and search stack and call search()
2204           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2205           SplitPoint* tsp = splitPoint;
2206           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2207
2208           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2209           (ss+1)->sp = tsp;
2210
2211           if (tsp->nodeType == Root)
2212               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2213           else if (tsp->nodeType == PV)
2214               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2215           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2216               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2217           else
2218               assert(false);
2219
2220           assert(is_searching);
2221
2222           is_searching = false;
2223
2224           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2225           // case we are the last slave of the split point.
2226           if (   Threads.use_sleeping_threads()
2227               && threadID != tsp->master
2228               && !Threads[tsp->master].is_searching)
2229               Threads[tsp->master].wake_up();
2230       }
2231
2232       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2233       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2234       if (sp && all_slaves_finished(sp))
2235       {
2236           // Because sp->is_slave[] is reset under lock protection,
2237           // be sure sp->lock has been released before to return.
2238           lock_grab(&(sp->lock));
2239           lock_release(&(sp->lock));
2240           return;
2241       }
2242   }
2243 }