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