]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
fce0409bf17023e89ad61665b4afcb5bc885df14
[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, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store two scores, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves, while non_pv_score is computed
58   // according to the order in which moves are returned by MovePicker.
59   struct RootMove {
60
61     RootMove();
62     RootMove(const RootMove& rm) { *this = rm; }
63     RootMove& operator=(const RootMove& rm);
64
65     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
66     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
67     // than a move m2 if it has an higher pv_score, or if it has
68     // equal pv_score but m1 has the higher non_pv_score. In this way
69     // we are guaranteed that PV moves are always sorted as first.
70     bool operator<(const RootMove& m) const {
71       return pv_score != m.pv_score ? pv_score < m.pv_score
72                                     : non_pv_score < m.non_pv_score;
73     }
74
75     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
76     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
77
78     int64_t nodes;
79     Value pv_score;
80     Value non_pv_score;
81     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
82   };
83
84   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
85   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
86     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
87     int bestMoveChanges;
88   };
89
90
91   /// Constants
92
93   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
94   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
95   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
96
97   // Step 6. Razoring
98
99   // Maximum depth for razoring
100   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
101
102   // Dynamic razoring margin based on depth
103   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
104
105   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
106   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
107
108   // Step 9. Internal iterative deepening
109
110   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
111   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
112
113   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
114   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
115   const Value IIDMargin = Value(0x100);
116
117   // Step 11. Decide the new search depth
118
119   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
120   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
121   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
122   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
123   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
124
125   // Minimum depth for use of singular extension
126   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
127
128   // Step 12. Futility pruning
129
130   // Futility margin for quiescence search
131   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
132
133   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
134   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
135   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
136
137   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
138
139     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
140                            : 2 * VALUE_INFINITE;
141   }
142
143   inline int futility_move_count(Depth d) {
144
145     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
146   }
147
148   // Step 14. Reduced search
149
150   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
151   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
152
153   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
154
155     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
156   }
157
158   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
159   // better than the second best move.
160   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
161
162
163   /// Namespace variables
164
165   // Root move list
166   RootMoveList Rml;
167
168   // MultiPV mode
169   int MultiPV, UCIMultiPV;
170
171   // Time management variables
172   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
173   TimeManager TimeMgr;
174   SearchLimits Limits;
175
176   // Log file
177   std::ofstream LogFile;
178
179   // Skill level adjustment
180   int SkillLevel;
181   bool SkillLevelEnabled;
182
183   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
184   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
185   bool SendSearchedNodes;
186   int NodesSincePoll;
187   int NodesBetweenPolls = 30000;
188
189   // History table
190   History H;
191
192
193   /// Local functions
194
195   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
196
197   template <NodeType NT>
198   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
199
200   template <NodeType NT>
201   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
202
203   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
204   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
205   Value value_to_tt(Value v, int ply);
206   Value value_from_tt(Value v, int ply);
207   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
208   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
209   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
210   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
211   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
212   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
213
214   int current_search_time(int set = 0);
215   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta);
216   string speed_to_uci(int64_t nodes);
217   string pv_to_uci(Move pv[], int pvNum, bool chess960);
218   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
219   string depth_to_uci(Depth depth);
220   void poll(const Position& pos);
221   void wait_for_stop_or_ponderhit();
222
223   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
224   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
225   // we simply create and use a standard MovePicker object.
226   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
227
228     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
229                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
230
231     RootMove& current() { assert(false); return Rml[0]; } // Dummy, needed to compile
232   };
233
234   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
235   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePickerExt<NonPV> {
236
237     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
238                   : MovePickerExt<NonPV>(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
239
240     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
241     MovePicker* mp;
242   };
243
244   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
245
246     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
247                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
248   };
249
250   // In case of a Root node we use RootMoveList as moves source
251   template<> struct MovePickerExt<Root> : public MovePicker {
252
253     MovePickerExt(const Position&, Move, Depth, const History&, SearchStack*, Value);
254     RootMove& current() { return Rml[cur]; }
255     Move get_next_move() { return ++cur < (int)Rml.size() ? Rml[cur].pv[0] : MOVE_NONE; }
256
257     int cur;
258   };
259
260   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
261   // notation compatible with UCI protocol.
262   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
263
264     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
265     return os << move_to_uci(m, chess960);
266   }
267
268   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
269   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
270   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
271   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
272   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
273   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
274   enum set960 {};
275
276   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
277
278     os.iword(0) = int(f);
279     return os;
280   }
281
282   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
283   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
284   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
285   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
286   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
287   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
288   template <bool PvNode>
289   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
290                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
291     assert(m != MOVE_NONE);
292
293     Depth result = DEPTH_ZERO;
294     *dangerous = moveIsCheck;
295
296     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
297         result += CheckExtension[PvNode];
298
299     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
300     {
301         Color c = pos.side_to_move();
302         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
303         {
304             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
305             *dangerous = true;
306         }
307         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
308         {
309             result += PassedPawnExtension[PvNode];
310             *dangerous = true;
311         }
312     }
313
314     if (   captureOrPromotion
315         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
316         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
317             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
318         && !move_is_special(m))
319     {
320         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
321         *dangerous = true;
322     }
323
324     return Min(result, ONE_PLY);
325   }
326
327 } // namespace
328
329
330 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
331
332 void init_search() {
333
334   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
335   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
336   int mc; // moveCount
337
338   // Init reductions array
339   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
340   {
341       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
342       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
343       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
344       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
345   }
346
347   // Init futility margins array
348   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
349       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
350
351   // Init futility move count array
352   for (d = 0; d < 32; d++)
353       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
354 }
355
356
357 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
358 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
359
360 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
361
362   StateInfo st;
363   int64_t sum = 0;
364
365   // Generate all legal moves
366   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
367
368   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
369   // the moves, just to count them.
370   if (depth <= ONE_PLY)
371       return ml.size();
372
373   // Loop through all legal moves
374   CheckInfo ci(pos);
375   for ( ; !ml.end(); ++ml)
376   {
377       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
378       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
379       pos.undo_move(ml.move());
380   }
381   return sum;
382 }
383
384
385 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
386 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
387 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
388 /// received during the search.
389
390 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
391
392   static Book book;
393
394   // Initialize global search-related variables
395   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
396   NodesSincePoll = 0;
397   current_search_time(get_system_time());
398   Limits = limits;
399   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
400
401   // Set output steram in normal or chess960 mode
402   cout << set960(pos.is_chess960());
403
404   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
405   if (Limits.maxNodes)
406       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
407   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
408       NodesBetweenPolls = 1000;
409   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
410       NodesBetweenPolls = 5000;
411   else
412       NodesBetweenPolls = 30000;
413
414   // Look for a book move
415   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
416   {
417       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
418           book.open(Options["Book File"].value<string>());
419
420       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
421       if (bookMove != MOVE_NONE)
422       {
423           if (Limits.ponder)
424               wait_for_stop_or_ponderhit();
425
426           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
427           return !QuitRequest;
428       }
429   }
430
431   // Read UCI options
432   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
433   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
434
435   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
436   Threads.read_uci_options();
437
438   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
439   Threads.init_hash_tables();
440   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
441
442   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
443   {
444       Options["Clear Hash"].set_value("false");
445       TT.clear();
446   }
447
448   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
449   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
450   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
451   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
452
453   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
454   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
455   {
456       Threads[i].wake_up();
457       Threads[i].maxPly = 0;
458   }
459
460   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
461   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
462   {
463       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
464       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
465
466       if (LogFile.is_open())
467           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
468                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
469                   << " ponder: "      << Limits.ponder
470                   << " time: "        << Limits.time
471                   << " increment: "   << Limits.increment
472                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
473                   << endl;
474   }
475
476   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
477   Move ponderMove = MOVE_NONE;
478   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
479
480   // Write final search statistics and close log file
481   if (LogFile.is_open())
482   {
483       int t = current_search_time();
484
485       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
486               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
487               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
488
489       StateInfo st;
490       pos.do_move(bestMove, st);
491       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
492       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
493       LogFile.close();
494   }
495
496   // This makes all the threads to go to sleep
497   Threads.set_size(1);
498
499   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
500   // best move before we are told to do so.
501   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
502       wait_for_stop_or_ponderhit();
503
504   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
505   cout << "bestmove " << bestMove;
506
507   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
508   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
509   if (ponderMove != MOVE_NONE)
510       cout << " ponder " << ponderMove;
511
512   cout << endl;
513
514   return !QuitRequest;
515 }
516
517
518 namespace {
519
520   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
521   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
522   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
523
524   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
525
526     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
527     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
528     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
529     int depth, aspirationDelta;
530     Value value, alpha, beta;
531     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
532
533     // Initialize stuff before a new search
534     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
535     TT.new_search();
536     H.clear();
537     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
538     depth = aspirationDelta = 0;
539     alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
540     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
541
542     // Moves to search are verified and copied
543     Rml.init(pos, searchMoves);
544
545     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
546     if (!Rml.size())
547     {
548         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
549              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
550
551         return MOVE_NONE;
552     }
553
554     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
555     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
556     {
557         Rml.bestMoveChanges = 0;
558
559         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
560         if (MultiPV == 1 && depth >= 5 && abs(bestValues[depth - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
561         {
562             int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
563             int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
564
565             aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
566             aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
567
568             alpha = Max(bestValues[depth - 1] - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
569             beta  = Min(bestValues[depth - 1] + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
570         }
571
572         // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
573         // research with bigger window until not failing high/low anymore.
574         do {
575             // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
576             value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
577
578             // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
579             // have been overwritten during the search.
580             for (int i = 0; i < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); i++)
581                 Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
582
583             // Value cannot be trusted. Break out immediately!
584             if (StopRequest)
585                 break;
586
587             // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
588             // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
589             if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
590                 for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
591                     cout << "info"
592                          << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
593                          << score_to_uci(Rml[i].pv_score, alpha, beta)
594                          << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
595                          << pv_to_uci(Rml[i].pv, i + 1, pos.is_chess960()) << endl;
596
597             // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
598             // otherwise exit the fail high/low loop.
599             if (value >= beta)
600             {
601                 beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
602                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
603             }
604             else if (value <= alpha)
605             {
606                 AspirationFailLow = true;
607                 StopOnPonderhit = false;
608
609                 alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
610                 aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
611             }
612             else
613                 break;
614
615         } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
616
617         // Collect info about search result
618         bestMove = Rml[0].pv[0];
619         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
620         bestValues[depth] = value;
621         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
622
623         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
624         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
625             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
626
627         if (LogFile.is_open())
628             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), Rml[0].pv) << endl;
629
630         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
631         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].pv_score > Rml[1].pv_score + EasyMoveMargin))
632             easyMove = bestMove;
633         else if (bestMove != easyMove)
634             easyMove = MOVE_NONE;
635
636         // Check for some early stop condition
637         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
638         {
639             // Stop search early if one move seems to be much better than the
640             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
641             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
642             if (   depth >= 7
643                 && easyMove == bestMove
644                 && (   Rml.size() == 1
645                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
646                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
647                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
648                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
649                 StopRequest = true;
650
651             // Take in account some extra time if the best move has changed
652             if (depth > 4 && depth < 50)
653                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
654
655             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
656             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
657             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
658                 StopRequest = true;
659
660             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
661             if (StopRequest && Limits.ponder)
662             {
663                 StopRequest = false;
664                 StopOnPonderhit = true;
665             }
666         }
667     }
668
669     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
670     if (SkillLevelEnabled)
671     {
672         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
673             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
674
675         bestMove = skillBest;
676         *ponderMove = skillPonder;
677     }
678
679     return bestMove;
680   }
681
682
683   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
684   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
685   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
686   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
687   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
688   // here: This is taken care of after we return from the split point.
689
690   template <NodeType NT>
691   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
692
693     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV);
694     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
695     const bool RootNode = (NT == Root);
696
697     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
698     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
699     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
700     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
701
702     Move movesSearched[MAX_MOVES];
703     int64_t nodes;
704     StateInfo st;
705     const TTEntry *tte;
706     Key posKey;
707     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
708     Depth ext, newDepth;
709     ValueType vt;
710     Value bestValue, value, oldAlpha;
711     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
712     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
713     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
714     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
715     SplitPoint* sp = NULL;
716
717     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
718     oldAlpha = alpha;
719     inCheck = pos.in_check();
720     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
721
722     // Used to send selDepth info to GUI
723     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
724         thread.maxPly = ss->ply;
725
726     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
727     if (!SpNode)
728     {
729         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
730         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
731         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
732     }
733     else
734     {
735         sp = ss->sp;
736         tte = NULL;
737         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
738         threatMove = sp->threatMove;
739         goto split_point_start;
740     }
741
742     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
743     {
744         NodesSincePoll = 0;
745         poll(pos);
746     }
747
748     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
749     if ((   StopRequest
750          || pos.is_draw<false>()
751          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
752         return VALUE_DRAW;
753
754     // Step 3. Mate distance pruning
755     if (!RootNode)
756     {
757         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
758         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
759         if (alpha >= beta)
760             return alpha;
761     }
762
763     // Step 4. Transposition table lookup
764     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
765     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
766     excludedMove = ss->excludedMove;
767     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
768     tte = TT.probe(posKey);
769     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
770
771     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
772     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
773     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
774     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
775     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
776                                     : ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ss->ply)))
777     {
778         TT.refresh(tte);
779         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
780         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
781     }
782
783     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
784     if (inCheck)
785         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
786     else if (tte)
787     {
788         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
789
790         ss->eval = tte->static_value();
791         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
792         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
793     }
794     else
795     {
796         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
797         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
798     }
799
800     // Save gain for the parent non-capture move
801     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
802
803     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
804     if (   !PvNode
805         &&  depth < RazorDepth
806         && !inCheck
807         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
808         &&  ttMove == MOVE_NONE
809         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
810         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
811     {
812         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
813         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
814         if (v < rbeta)
815             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
816             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
817             return v;
818     }
819
820     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
821     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
822     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
823     if (   !PvNode
824         && !ss->skipNullMove
825         &&  depth < RazorDepth
826         && !inCheck
827         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
828         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
829         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
830         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
831
832     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
833     if (   !PvNode
834         && !ss->skipNullMove
835         &&  depth > ONE_PLY
836         && !inCheck
837         &&  refinedValue >= beta
838         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
839         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
840     {
841         ss->currentMove = MOVE_NULL;
842
843         // Null move dynamic reduction based on depth
844         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
845
846         // Null move dynamic reduction based on value
847         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
848             R++;
849
850         pos.do_null_move(st);
851         (ss+1)->skipNullMove = true;
852         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
853                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
854         (ss+1)->skipNullMove = false;
855         pos.undo_null_move();
856
857         if (nullValue >= beta)
858         {
859             // Do not return unproven mate scores
860             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
861                 nullValue = beta;
862
863             if (depth < 6 * ONE_PLY)
864                 return nullValue;
865
866             // Do verification search at high depths
867             ss->skipNullMove = true;
868             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
869             ss->skipNullMove = false;
870
871             if (v >= beta)
872                 return nullValue;
873         }
874         else
875         {
876             // The null move failed low, which means that we may be faced with
877             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
878             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
879             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
880             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
881             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
882             threatMove = (ss+1)->bestMove;
883
884             if (   depth < ThreatDepth
885                 && (ss-1)->reduction
886                 && threatMove != MOVE_NONE
887                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
888                 return beta - 1;
889         }
890     }
891
892     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
893     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
894     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
895     // prune the previous move.
896     if (   !PvNode
897         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
898         && !inCheck
899         && !ss->skipNullMove
900         &&  excludedMove == MOVE_NONE
901         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
902     {
903         Value rbeta = beta + 200;
904         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
905
906         assert(rdepth >= ONE_PLY);
907
908         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
909         CheckInfo ci(pos);
910
911         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
912             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
913             {
914                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
915                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
916                 pos.undo_move(move);
917                 if (value >= rbeta)
918                     return value;
919             }
920     }
921
922     // Step 10. Internal iterative deepening
923     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
924         && ttMove == MOVE_NONE
925         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
926     {
927         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
928
929         ss->skipNullMove = true;
930         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
931         ss->skipNullMove = false;
932
933         tte = TT.probe(posKey);
934         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
935     }
936
937 split_point_start: // At split points actual search starts from here
938
939     // Initialize a MovePicker object for the current position
940     MovePickerExt<NT> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
941     CheckInfo ci(pos);
942     ss->bestMove = MOVE_NONE;
943     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
944     singularExtensionNode =   !RootNode
945                            && !SpNode
946                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
947                            && ttMove != MOVE_NONE
948                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
949                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
950                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
951     if (SpNode)
952     {
953         lock_grab(&(sp->lock));
954         bestValue = sp->bestValue;
955     }
956
957     // Step 11. Loop through moves
958     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
959     while (   bestValue < beta
960            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
961            && !thread.cutoff_occurred())
962     {
963       assert(move_is_ok(move));
964
965       if (move == excludedMove)
966           continue;
967
968       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
969       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
970           continue;
971
972       if (SpNode)
973       {
974           moveCount = ++sp->moveCount;
975           lock_release(&(sp->lock));
976       }
977       else
978           moveCount++;
979
980       if (RootNode)
981       {
982           // This is used by time management
983           FirstRootMove = (moveCount == 1);
984
985           // Save the current node count before the move is searched
986           nodes = pos.nodes_searched();
987
988           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
989           // correct accumulated node counts searched by each thread.
990           if (SendSearchedNodes)
991           {
992               SendSearchedNodes = false;
993               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
994           }
995
996           // For long searches send current move info to GUI
997           if (current_search_time() > 2000)
998               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
999                    << " currmove " << move << " currmovenumber " << moveCount << endl;
1000       }
1001
1002       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1003       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (!RootNode ? 1 : depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : MultiPV));
1004       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1005       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1006
1007       // Step 12. Decide the new search depth
1008       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1009
1010       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1011       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1012       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1013       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1014       // a margin then we extend ttMove.
1015       if (   singularExtensionNode
1016           && move == ttMove
1017           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1018           && ext < ONE_PLY)
1019       {
1020           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1021
1022           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1023           {
1024               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1025               ss->excludedMove = move;
1026               ss->skipNullMove = true;
1027               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1028               ss->skipNullMove = false;
1029               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1030               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1031               if (v < rBeta)
1032                   ext = ONE_PLY;
1033           }
1034       }
1035
1036       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1037       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1038
1039       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1040       if (   !PvNode
1041           && !captureOrPromotion
1042           && !inCheck
1043           && !dangerous
1044           &&  move != ttMove
1045           && !move_is_castle(move))
1046       {
1047           // Move count based pruning
1048           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1049               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1050               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1051           {
1052               if (SpNode)
1053                   lock_grab(&(sp->lock));
1054
1055               continue;
1056           }
1057
1058           // Value based pruning
1059           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1060           // but fixing this made program slightly weaker.
1061           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1062           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1063                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1064
1065           if (futilityValueScaled < beta)
1066           {
1067               if (SpNode)
1068               {
1069                   lock_grab(&(sp->lock));
1070                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1071                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1072               }
1073               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1074                   bestValue = futilityValueScaled;
1075
1076               continue;
1077           }
1078
1079           // Prune moves with negative SEE at low depths
1080           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1081               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1082               && pos.see_sign(move) < 0)
1083           {
1084               if (SpNode)
1085                   lock_grab(&(sp->lock));
1086
1087               continue;
1088           }
1089       }
1090
1091       // Check for legality only before to do the move
1092       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1093       {
1094           moveCount--;
1095           continue;
1096       }
1097
1098       ss->currentMove = move;
1099       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1100           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1101
1102       // Step 14. Make the move
1103       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1104
1105       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1106       // The first move in list is the expected PV
1107       if (isPvMove)
1108           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1109                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1110       else
1111       {
1112           // Step 15. Reduced depth search
1113           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1114           bool doFullDepthSearch = true;
1115
1116           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1117               && !captureOrPromotion
1118               && !dangerous
1119               && !move_is_castle(move)
1120               &&  ss->killers[0] != move
1121               &&  ss->killers[1] != move
1122               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1123           {
1124               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1125               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1126
1127               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1128                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1129
1130               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1131               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1132           }
1133
1134           // Step 16. Full depth search
1135           if (doFullDepthSearch)
1136           {
1137               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1138               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1139                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1140
1141               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1142               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1143               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1144               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1145                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1146                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1147           }
1148       }
1149
1150       // Step 17. Undo move
1151       pos.undo_move(move);
1152
1153       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1154
1155       // Step 18. Check for new best move
1156       if (SpNode)
1157       {
1158           lock_grab(&(sp->lock));
1159           bestValue = sp->bestValue;
1160           alpha = sp->alpha;
1161       }
1162
1163       if (value > bestValue)
1164       {
1165           bestValue = value;
1166           ss->bestMove = move;
1167
1168           if (  !RootNode
1169               && PvNode
1170               && value > alpha
1171               && value < beta) // We want always alpha < beta
1172               alpha = value;
1173
1174           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1175           {
1176               sp->bestValue = value;
1177               sp->ss->bestMove = move;
1178               sp->alpha = alpha;
1179               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1180           }
1181       }
1182
1183       if (RootNode)
1184       {
1185           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1186           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1187           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1188           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1189           // move and/or PV.
1190           if (StopRequest)
1191               break;
1192
1193           // Remember searched nodes counts for this move
1194           mp.current().nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1195
1196           // PV move or new best move ?
1197           if (isPvMove || value > alpha)
1198           {
1199               // Update PV
1200               mp.current().pv_score = value;
1201               mp.current().extract_pv_from_tt(pos);
1202
1203               // We record how often the best move has been changed in each
1204               // iteration. This information is used for time management: When
1205               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1206               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1207                   Rml.bestMoveChanges++;
1208
1209               // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
1210               // because all the values but the first are usually set to
1211               // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
1212               // the moves but the new PV that goes to head.
1213               sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + moveCount);
1214
1215               // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window, so set
1216               // alpha equal to minimum score among the PV lines searched so far.
1217               if (MultiPV > 1)
1218                   alpha = Rml[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score;
1219               else if (value > alpha)
1220                   alpha = value;
1221           }
1222           else
1223               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1224               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1225               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1226               mp.current().pv_score = -VALUE_INFINITE;
1227
1228       } // RootNode
1229
1230       // Step 19. Check for split
1231       if (   !RootNode
1232           && !SpNode
1233           && depth >= Threads.min_split_depth()
1234           && bestValue < beta
1235           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1236           && !StopRequest
1237           && !thread.cutoff_occurred())
1238           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1239                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1240     }
1241
1242     // Step 20. Check for mate and stalemate
1243     // All legal moves have been searched and if there are
1244     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1245     // If one move was excluded return fail low score.
1246     if (!SpNode && !moveCount)
1247         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1248
1249     // Step 21. Update tables
1250     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1251     // history counters, and killer moves.
1252     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1253     {
1254         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1255         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1256              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1257
1258         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1259
1260         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1261         if (    bestValue >= beta
1262             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1263         {
1264             if (move != ss->killers[0])
1265             {
1266                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1267                 ss->killers[0] = move;
1268             }
1269             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1270         }
1271     }
1272
1273     if (SpNode)
1274     {
1275         // Here we have the lock still grabbed
1276         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1277         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1278         lock_release(&(sp->lock));
1279     }
1280
1281     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1282
1283     return bestValue;
1284   }
1285
1286   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1287   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1288   // less than ONE_PLY).
1289
1290   template <NodeType NT>
1291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1292
1293     const bool PvNode = (NT == PV);
1294
1295     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1296     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1297     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1298     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1299     assert(depth <= 0);
1300     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1301
1302     StateInfo st;
1303     Move ttMove, move;
1304     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1305     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1306     const TTEntry* tte;
1307     Depth ttDepth;
1308     Value oldAlpha = alpha;
1309
1310     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1311     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1312
1313     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1314     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1315         return VALUE_DRAW;
1316
1317     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1318     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1319     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1320     inCheck = pos.in_check();
1321     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1322
1323     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1324     // pruning, but only for move ordering.
1325     tte = TT.probe(pos.get_key());
1326     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1327
1328     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1329     {
1330         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1331         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1332     }
1333
1334     // Evaluate the position statically
1335     if (inCheck)
1336     {
1337         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1338         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1339         enoughMaterial = false;
1340     }
1341     else
1342     {
1343         if (tte)
1344         {
1345             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1346
1347             evalMargin = tte->static_value_margin();
1348             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1349         }
1350         else
1351             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1352
1353         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1354         if (bestValue >= beta)
1355         {
1356             if (!tte)
1357                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1358
1359             return bestValue;
1360         }
1361
1362         if (PvNode && bestValue > alpha)
1363             alpha = bestValue;
1364
1365         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1366         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1367         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1368     }
1369
1370     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1371     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1372     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1373     // be generated.
1374     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1375     CheckInfo ci(pos);
1376
1377     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1378     while (   alpha < beta
1379            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1380     {
1381       assert(move_is_ok(move));
1382
1383       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1384
1385       // Futility pruning
1386       if (   !PvNode
1387           && !inCheck
1388           && !givesCheck
1389           &&  move != ttMove
1390           &&  enoughMaterial
1391           && !move_is_promotion(move)
1392           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1393       {
1394           futilityValue =  futilityBase
1395                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1396                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1397
1398           if (futilityValue < alpha)
1399           {
1400               if (futilityValue > bestValue)
1401                   bestValue = futilityValue;
1402               continue;
1403           }
1404
1405           // Prune moves with negative or equal SEE
1406           if (   futilityBase < beta
1407               && depth < DEPTH_ZERO
1408               && pos.see(move) <= 0)
1409               continue;
1410       }
1411
1412       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1413       evasionPrunable =   !PvNode
1414                        && inCheck
1415                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1416                        && !pos.move_is_capture(move)
1417                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1418
1419       // Don't search moves with negative SEE values
1420       if (   !PvNode
1421           && (!inCheck || evasionPrunable)
1422           &&  move != ttMove
1423           && !move_is_promotion(move)
1424           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1425           continue;
1426
1427       // Don't search useless checks
1428       if (   !PvNode
1429           && !inCheck
1430           &&  givesCheck
1431           &&  move != ttMove
1432           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1433           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1434           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1435       {
1436           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1437               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1438
1439           continue;
1440       }
1441
1442       // Check for legality only before to do the move
1443       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1444           continue;
1445
1446       // Update current move
1447       ss->currentMove = move;
1448
1449       // Make and search the move
1450       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1451       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1452       pos.undo_move(move);
1453
1454       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1455
1456       // New best move?
1457       if (value > bestValue)
1458       {
1459           bestValue = value;
1460           if (value > alpha)
1461           {
1462               alpha = value;
1463               ss->bestMove = move;
1464           }
1465        }
1466     }
1467
1468     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1469     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1470     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1471         return value_mated_in(ss->ply);
1472
1473     // Update transposition table
1474     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1475     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, 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(m1 && move_is_ok(m1));
1553     assert(m2 && 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(threat && 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   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1664   // can be used at a given point in search.
1665
1666   bool ok_to_use_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(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         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1957         SendSearchedNodes = true;
1958     }
1959
1960     // Should we stop the search?
1961     if (Limits.ponder)
1962         return;
1963
1964     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1965                            && !AspirationFailLow
1966                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1967
1968     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1969                      || stillAtFirstMove;
1970
1971     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1972         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1973         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1974         StopRequest = true;
1975   }
1976
1977
1978   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1979   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1980   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1981   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1982   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1983   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1984
1985   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1986
1987     string command;
1988
1989     // Wait for a command from stdin
1990     while (   std::getline(std::cin, command)
1991            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1992
1993     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
1994         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
1995   }
1996
1997
1998   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1999   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
2000   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
2001
2002     assert(MultiPV > 1);
2003
2004     static RKISS rk;
2005
2006     // Rml list is already sorted by pv_score in descending order
2007     int s;
2008     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2009     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
2010     int max = Rml[0].pv_score;
2011     int var = Min(max - Rml[size - 1].pv_score, PawnValueMidgame);
2012     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2013
2014     // PRNG sequence should be non deterministic
2015     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2016         rk.rand<unsigned>();
2017
2018     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2019     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2020     // then we choose the move with the resulting highest score.
2021     for (int i = 0; i < size; i++)
2022     {
2023         s = Rml[i].pv_score;
2024
2025         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2026         if (i > 0 && Rml[i-1].pv_score > s + EasyMoveMargin)
2027             break;
2028
2029         // This is our magical formula
2030         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2031
2032         if (s > max_s)
2033         {
2034             max_s = s;
2035             *best = Rml[i].pv[0];
2036             *ponder = Rml[i].pv[1];
2037         }
2038     }
2039   }
2040
2041
2042   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2043
2044   RootMove::RootMove() {
2045
2046     nodes = 0;
2047     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
2048     pv[0] = MOVE_NONE;
2049   }
2050
2051   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
2052
2053     const Move* src = rm.pv;
2054     Move* dst = pv;
2055
2056     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
2057     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
2058
2059     nodes = rm.nodes;
2060     pv_score = rm.pv_score;
2061     non_pv_score = rm.non_pv_score;
2062     return *this;
2063   }
2064
2065   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2066
2067     Move* sm;
2068     bestMoveChanges = 0;
2069     clear();
2070
2071     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2072     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2073     {
2074         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2075         // is in the list before to add it.
2076         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2077
2078         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2079             continue;
2080
2081         RootMove rm;
2082         rm.pv[0] = ml.move();
2083         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
2084         rm.pv_score = -VALUE_INFINITE;
2085         push_back(rm);
2086     }
2087   }
2088
2089   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2090   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2091   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2092   // long PV to print that is important for position analysis.
2093
2094   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2095
2096     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2097     TTEntry* tte;
2098     int ply = 1;
2099
2100     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2101
2102     pos.do_move(pv[0], *st++);
2103
2104     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2105            && tte->move() != MOVE_NONE
2106            && pos.move_is_pl(tte->move())
2107            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2108            && ply < PLY_MAX
2109            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2110     {
2111         pv[ply] = tte->move();
2112         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2113     }
2114     pv[ply] = MOVE_NONE;
2115
2116     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2117   }
2118
2119   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2120   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2121   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2122
2123   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2124
2125     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2126     TTEntry* tte;
2127     Key k;
2128     Value v, m = VALUE_NONE;
2129     int ply = 0;
2130
2131     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2132
2133     do {
2134         k = pos.get_key();
2135         tte = TT.probe(k);
2136
2137         // Don't overwrite existing correct entries
2138         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2139         {
2140             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2141             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2142         }
2143         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2144
2145     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2146
2147     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2148   }
2149
2150   // Specializations for MovePickerExt in case of Root node
2151   MovePickerExt<Root>::MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d,
2152                                      const History& h, SearchStack* ss, Value b)
2153                      : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), cur(-1) {
2154     Move move;
2155     Value score = VALUE_ZERO;
2156
2157     // Score root moves using standard ordering used in main search, the moves
2158     // are scored according to the order in which they are returned by MovePicker.
2159     // This is the second order score that is used to compare the moves when
2160     // the first orders pv_score of both moves are equal.
2161     while ((move = MovePicker::get_next_move()) != MOVE_NONE)
2162         for (RootMoveList::iterator rm = Rml.begin(); rm != Rml.end(); ++rm)
2163             if (rm->pv[0] == move)
2164             {
2165                 rm->non_pv_score = score--;
2166                 break;
2167             }
2168
2169     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.end());
2170   }
2171
2172 } // namespace
2173
2174
2175 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2176 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2177 // object for which the current thread is the master.
2178
2179 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2180
2181   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2182
2183   int i;
2184   bool allFinished;
2185
2186   while (true)
2187   {
2188       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2189       // master should exit as last one.
2190       if (allThreadsShouldExit)
2191       {
2192           assert(!sp);
2193           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2194           return;
2195       }
2196
2197       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2198       // instead of wasting CPU time polling for work.
2199       while (   threadID >= activeThreads
2200              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2201              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2202       {
2203           assert(!sp || useSleepingThreads);
2204           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2205
2206           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2207               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2208
2209           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2210           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2211
2212           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2213           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2214           allFinished = (i == activeThreads);
2215
2216           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2217           {
2218               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2219               break;
2220           }
2221
2222           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2223           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2224               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2225
2226           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2227       }
2228
2229       // If this thread has been assigned work, launch a search
2230       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2231       {
2232           assert(!allThreadsShouldExit);
2233
2234           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2235
2236           // Copy split point position and search stack and call search()
2237           // with SplitPoint template parameter set to true.
2238           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2239           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2240           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2241
2242           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2243           (ss+1)->sp = tsp;
2244
2245           if (tsp->pvNode)
2246               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2247           else
2248               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2249
2250           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2251
2252           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2253
2254           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2255           // case we are the last slave of the split point.
2256           if (   useSleepingThreads
2257               && threadID != tsp->master
2258               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2259               threads[tsp->master].wake_up();
2260       }
2261
2262       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2263       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2264       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2265       allFinished = (i == activeThreads);
2266
2267       if (allFinished)
2268       {
2269           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2270           // be sure sp->lock has been released before to return.
2271           lock_grab(&(sp->lock));
2272           lock_release(&(sp->lock));
2273
2274           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2275           // because here is all finished is not possible master is booked.
2276           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2277
2278           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2279           return;
2280       }
2281   }
2282 }