]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Consistently set ttMove to Rml.pv[0] in root node
[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 a score, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
58   struct RootMove {
59
60     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
61     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
62     // than a move m2 if it has an higher score
63     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
64
65     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
66     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
67
68     int64_t nodes;
69     Value score;
70     Value prevScore;
71     std::vector<Move> pv;
72   };
73
74   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
75   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
76
77     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
78     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
79
80     int bestMoveChanges;
81   };
82
83
84   /// Constants
85
86   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
87   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
88   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
89
90   // Step 6. Razoring
91
92   // Maximum depth for razoring
93   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
94
95   // Dynamic razoring margin based on depth
96   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
97
98   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
99   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
100
101   // Step 9. Internal iterative deepening
102
103   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
104   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
105
106   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
107   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
108   const Value IIDMargin = Value(0x100);
109
110   // Step 11. Decide the new search depth
111
112   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
113   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
115   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
116   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
117
118   // Minimum depth for use of singular extension
119   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
120
121   // Step 12. Futility pruning
122
123   // Futility margin for quiescence search
124   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
125
126   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
127   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
128   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
129
130   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
131
132     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[Max(d, 1)][Min(mn, 63)]
133                            : 2 * VALUE_INFINITE;
134   }
135
136   inline int futility_move_count(Depth d) {
137
138     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
139   }
140
141   // Step 14. Reduced search
142
143   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
144   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
145
146   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
147
148     return (Depth) Reductions[PvNode][Min(d / ONE_PLY, 63)][Min(mn, 63)];
149   }
150
151   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
152   // better than the second best move.
153   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
154
155
156   /// Namespace variables
157
158   // Root move list
159   RootMoveList Rml;
160
161   // MultiPV mode
162   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIteration;
163
164   // Time management variables
165   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
166   TimeManager TimeMgr;
167   SearchLimits Limits;
168
169   // Log file
170   std::ofstream LogFile;
171
172   // Skill level adjustment
173   int SkillLevel;
174   bool SkillLevelEnabled;
175
176   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
177   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
178   bool SendSearchedNodes;
179   int NodesSincePoll;
180   int NodesBetweenPolls = 30000;
181
182   // History table
183   History H;
184
185
186   /// Local functions
187
188   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
189
190   template <NodeType NT>
191   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
192
193   template <NodeType NT>
194   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
195
196   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
197   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
198   Value value_to_tt(Value v, int ply);
199   Value value_from_tt(Value v, int ply);
200   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
201   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
202   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
203   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
204   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
205   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
206
207   int current_search_time(int set = 0);
208   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
209   string speed_to_uci(int64_t nodes);
210   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
211   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
212   string depth_to_uci(Depth depth);
213   void poll(const Position& pos);
214   void wait_for_stop_or_ponderhit();
215
216   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
217   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
218   // we simply create and use a standard MovePicker object.
219   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
220
221     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
222                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
223   };
224
225   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
226   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : 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), mp(ss->sp->mp) {}
230
231     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
232     MovePicker* mp;
233   };
234
235   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
236
237     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
238                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
239   };
240
241   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
242   // notation compatible with UCI protocol.
243   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
244
245     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
246     return os << move_to_uci(m, chess960);
247   }
248
249   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
250   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
251   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
252   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
253   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
254   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
255   enum set960 {};
256
257   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
258
259     os.iword(0) = int(f);
260     return os;
261   }
262
263   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
264   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
265   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
266   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
267   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
268   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
269   template <bool PvNode>
270   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
271                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
272     assert(m != MOVE_NONE);
273
274     Depth result = DEPTH_ZERO;
275     *dangerous = moveIsCheck;
276
277     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
278         result += CheckExtension[PvNode];
279
280     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
281     {
282         Color c = pos.side_to_move();
283         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
284         {
285             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
286             *dangerous = true;
287         }
288         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
289         {
290             result += PassedPawnExtension[PvNode];
291             *dangerous = true;
292         }
293     }
294
295     if (   captureOrPromotion
296         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
297         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
298             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
299         && !move_is_special(m))
300     {
301         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
302         *dangerous = true;
303     }
304
305     return Min(result, ONE_PLY);
306   }
307
308 } // namespace
309
310
311 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
312
313 void init_search() {
314
315   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
316   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
317   int mc; // moveCount
318
319   // Init reductions array
320   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
321   {
322       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
323       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
324       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
325       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
326   }
327
328   // Init futility margins array
329   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
330       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
331
332   // Init futility move count array
333   for (d = 0; d < 32; d++)
334       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
335 }
336
337
338 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
339 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
340
341 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
342
343   StateInfo st;
344   int64_t sum = 0;
345
346   // Generate all legal moves
347   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
348
349   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
350   // the moves, just to count them.
351   if (depth <= ONE_PLY)
352       return ml.size();
353
354   // Loop through all legal moves
355   CheckInfo ci(pos);
356   for ( ; !ml.end(); ++ml)
357   {
358       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
359       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
360       pos.undo_move(ml.move());
361   }
362   return sum;
363 }
364
365
366 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
367 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
368 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
369 /// received during the search.
370
371 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
372
373   static Book book;
374
375   // Initialize global search-related variables
376   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
377   NodesSincePoll = 0;
378   current_search_time(get_system_time());
379   Limits = limits;
380   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
381
382   // Set output steram in normal or chess960 mode
383   cout << set960(pos.is_chess960());
384
385   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
386   if (Limits.maxNodes)
387       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
388   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
389       NodesBetweenPolls = 1000;
390   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
391       NodesBetweenPolls = 5000;
392   else
393       NodesBetweenPolls = 30000;
394
395   // Look for a book move
396   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
397   {
398       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
399           book.open(Options["Book File"].value<string>());
400
401       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
402       if (bookMove != MOVE_NONE)
403       {
404           if (Limits.ponder)
405               wait_for_stop_or_ponderhit();
406
407           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
408           return !QuitRequest;
409       }
410   }
411
412   // Read UCI options
413   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
414   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
415
416   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
417   Threads.read_uci_options();
418
419   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
420   Threads.init_hash_tables();
421   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
422
423   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
424   {
425       Options["Clear Hash"].set_value("false");
426       TT.clear();
427   }
428
429   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
430   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
431   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
432   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
433
434   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
435   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
436   {
437       Threads[i].wake_up();
438       Threads[i].maxPly = 0;
439   }
440
441   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
442   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
443   {
444       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
445       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
446
447       if (LogFile.is_open())
448           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
449                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
450                   << " ponder: "      << Limits.ponder
451                   << " time: "        << Limits.time
452                   << " increment: "   << Limits.increment
453                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
454                   << endl;
455   }
456
457   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
458   Move ponderMove = MOVE_NONE;
459   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
460
461   // Write final search statistics and close log file
462   if (LogFile.is_open())
463   {
464       int t = current_search_time();
465
466       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
467               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
468               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
469
470       StateInfo st;
471       pos.do_move(bestMove, st);
472       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
473       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
474       LogFile.close();
475   }
476
477   // This makes all the threads to go to sleep
478   Threads.set_size(1);
479
480   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
481   // best move before we are told to do so.
482   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
483       wait_for_stop_or_ponderhit();
484
485   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
486   cout << "bestmove " << bestMove;
487
488   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
489   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
490   if (ponderMove != MOVE_NONE)
491       cout << " ponder " << ponderMove;
492
493   cout << endl;
494
495   return !QuitRequest;
496 }
497
498
499 namespace {
500
501   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
502   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
503   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
504
505   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
506
507     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
508     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
509     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
510     int depth, aspirationDelta;
511     Value value, alpha, beta;
512     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
513
514     // Initialize stuff before a new search
515     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
516     TT.new_search();
517     H.clear();
518     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
519     depth = aspirationDelta = 0;
520     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
521     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
522
523     // Moves to search are verified and copied
524     Rml.init(pos, searchMoves);
525
526     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
527     if (!Rml.size())
528     {
529         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
530              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
531
532         return MOVE_NONE;
533     }
534
535     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
536     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
537     {
538         // Save last iteration's scores, this needs to be done now, because in
539         // the following MultiPV loop Rml moves could be reordered.
540         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
541             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
542
543         Rml.bestMoveChanges = 0;
544
545         // MultiPV iteration loop
546         for (MultiPVIteration = 0; MultiPVIteration < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIteration++)
547         {
548             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
549             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIteration].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
550             {
551                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
552                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
553
554                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
555                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
556
557                 alpha = Max(Rml[MultiPVIteration].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
558                 beta  = Min(Rml[MultiPVIteration].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
559             }
560             else
561             {
562                 alpha = -VALUE_INFINITE;
563                 beta  =  VALUE_INFINITE;
564             }
565
566             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
567             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
568             do {
569                 // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
570                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
571
572                 // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
573                 // because all the values but the first are usually set to
574                 // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
575                 // the moves but the new PV that goes to head.
576                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIteration, Rml.end());
577
578                 // In case we have found an exact score reorder the PV moves
579                 // before leaving the fail high/low loop, otherwise leave the
580                 // last PV move in its position so to be searched again.
581                 if (value > alpha && value < beta)
582                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIteration);
583
584                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
585                 // have been overwritten during the search.
586                 for (int i = 0; i <= MultiPVIteration; i++)
587                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
588
589                 // Value cannot be trusted. Break out immediately!
590                 if (StopRequest)
591                     break;
592
593                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
594                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
595                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
596                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, MultiPVIteration + 1); i++)
597                         cout << "info"
598                              << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
599                              << (i == MultiPVIteration ? score_to_uci(Rml[i].score, alpha, beta) :
600                                                          score_to_uci(Rml[i].score))
601                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
602                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
603                              << endl;
604
605                 // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
606                 // otherwise exit the fail high/low loop.
607                 if (value >= beta)
608                 {
609                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
610                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
611                 }
612                 else if (value <= alpha)
613                 {
614                     AspirationFailLow = true;
615                     StopOnPonderhit = false;
616
617                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
618                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
619                 }
620                 else
621                     break;
622
623             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
624         }
625
626         // Collect info about search result
627         bestMove = Rml[0].pv[0];
628         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
629         bestValues[depth] = value;
630         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
631
632         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
633         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
634             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
635
636         if (LogFile.is_open())
637             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
638
639         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
640         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
641             easyMove = bestMove;
642         else if (bestMove != easyMove)
643             easyMove = MOVE_NONE;
644
645         // Check for some early stop condition
646         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
647         {
648             // Stop search early if one move seems to be much better than the
649             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
650             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
651             if (   depth >= 7
652                 && easyMove == bestMove
653                 && (   Rml.size() == 1
654                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
655                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
656                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
657                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
658                 StopRequest = true;
659
660             // Take in account some extra time if the best move has changed
661             if (depth > 4 && depth < 50)
662                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
663
664             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
665             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
666             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
667                 StopRequest = true;
668
669             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
670             if (StopRequest && Limits.ponder)
671             {
672                 StopRequest = false;
673                 StopOnPonderhit = true;
674             }
675         }
676     }
677
678     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
679     if (SkillLevelEnabled)
680     {
681         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
682             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
683
684         bestMove = skillBest;
685         *ponderMove = skillPonder;
686     }
687
688     return bestMove;
689   }
690
691
692   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
693   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
694   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
695   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
696   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
697   // here: This is taken care of after we return from the split point.
698
699   template <NodeType NT>
700   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
701
702     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV);
703     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
704     const bool RootNode = (NT == Root);
705
706     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
707     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
708     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
709     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
710
711     Move movesSearched[MAX_MOVES];
712     int64_t nodes;
713     StateInfo st;
714     const TTEntry *tte;
715     Key posKey;
716     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
717     Depth ext, newDepth;
718     ValueType vt;
719     Value bestValue, value, oldAlpha;
720     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
721     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
722     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
723     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
724     SplitPoint* sp = NULL;
725
726     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
727     oldAlpha = alpha;
728     inCheck = pos.in_check();
729     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
730
731     // Used to send selDepth info to GUI
732     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
733         thread.maxPly = ss->ply;
734
735     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
736     if (!SpNode)
737     {
738         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
739         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
740         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
741     }
742     else
743     {
744         sp = ss->sp;
745         tte = NULL;
746         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
747         threatMove = sp->threatMove;
748         goto split_point_start;
749     }
750
751     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
752     {
753         NodesSincePoll = 0;
754         poll(pos);
755     }
756
757     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
758     if ((   StopRequest
759          || pos.is_draw<false>()
760          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
761         return VALUE_DRAW;
762
763     // Step 3. Mate distance pruning
764     if (!RootNode)
765     {
766         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
767         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
768         if (alpha >= beta)
769             return alpha;
770     }
771
772     // Step 4. Transposition table lookup
773     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
774     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
775     excludedMove = ss->excludedMove;
776     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
777     tte = TT.probe(posKey);
778     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIteration].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
779
780     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
781     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
782     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
783     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
784     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
785                                     : can_return_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 root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root Move List.
978       // Also in MultiPV mode we skip moves which already have got an exact score
979       // in previous MultiPV Iteration. Finally any illegal move is skipped here.
980       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIteration))
981           continue;
982
983       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
984       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
985           continue;
986
987       if (SpNode)
988       {
989           moveCount = ++sp->moveCount;
990           lock_release(&(sp->lock));
991       }
992       else
993           moveCount++;
994
995       if (RootNode)
996       {
997           // This is used by time management
998           FirstRootMove = (moveCount == 1);
999
1000           // Save the current node count before the move is searched
1001           nodes = pos.nodes_searched();
1002
1003           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
1004           // correct accumulated node counts searched by each thread.
1005           if (SendSearchedNodes)
1006           {
1007               SendSearchedNodes = false;
1008               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
1009           }
1010
1011           // For long searches send current move info to GUI
1012           if (current_search_time() > 2000)
1013               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1014                    << " currmove " << move
1015                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIteration << endl;
1016       }
1017
1018       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1019       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode && depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : 1));
1020       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1021       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1022
1023       // Step 12. Decide the new search depth
1024       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1025
1026       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1027       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1028       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1029       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1030       // a margin then we extend ttMove.
1031       if (   singularExtensionNode
1032           && move == ttMove
1033           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1034           && ext < ONE_PLY)
1035       {
1036           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1037
1038           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1039           {
1040               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1041               ss->excludedMove = move;
1042               ss->skipNullMove = true;
1043               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1044               ss->skipNullMove = false;
1045               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1046               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1047               if (v < rBeta)
1048                   ext = ONE_PLY;
1049           }
1050       }
1051
1052       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1053       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1054
1055       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1056       if (   !PvNode
1057           && !captureOrPromotion
1058           && !inCheck
1059           && !dangerous
1060           &&  move != ttMove
1061           && !move_is_castle(move))
1062       {
1063           // Move count based pruning
1064           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1065               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1066               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1067           {
1068               if (SpNode)
1069                   lock_grab(&(sp->lock));
1070
1071               continue;
1072           }
1073
1074           // Value based pruning
1075           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1076           // but fixing this made program slightly weaker.
1077           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1078           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1079                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1080
1081           if (futilityValueScaled < beta)
1082           {
1083               if (SpNode)
1084               {
1085                   lock_grab(&(sp->lock));
1086                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1087                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1088               }
1089               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1090                   bestValue = futilityValueScaled;
1091
1092               continue;
1093           }
1094
1095           // Prune moves with negative SEE at low depths
1096           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1097               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1098               && pos.see_sign(move) < 0)
1099           {
1100               if (SpNode)
1101                   lock_grab(&(sp->lock));
1102
1103               continue;
1104           }
1105       }
1106
1107       // Check for legality only before to do the move
1108       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1109       {
1110           moveCount--;
1111           continue;
1112       }
1113
1114       ss->currentMove = move;
1115       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1116           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1117
1118       // Step 14. Make the move
1119       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1120
1121       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1122       // The first move in list is the expected PV
1123       if (isPvMove)
1124           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1125                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1126       else
1127       {
1128           // Step 15. Reduced depth search
1129           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1130           bool doFullDepthSearch = true;
1131
1132           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1133               && !captureOrPromotion
1134               && !dangerous
1135               && !move_is_castle(move)
1136               &&  ss->killers[0] != move
1137               &&  ss->killers[1] != move
1138               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1139           {
1140               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1141               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1142
1143               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1144                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1145
1146               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1147               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1148           }
1149
1150           // Step 16. Full depth search
1151           if (doFullDepthSearch)
1152           {
1153               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1154               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1155                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1156
1157               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1158               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1159               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1160               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1161                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1162                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1163           }
1164       }
1165
1166       // Step 17. Undo move
1167       pos.undo_move(move);
1168
1169       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1170
1171       // Step 18. Check for new best move
1172       if (SpNode)
1173       {
1174           lock_grab(&(sp->lock));
1175           bestValue = sp->bestValue;
1176           alpha = sp->alpha;
1177       }
1178
1179       if (value > bestValue)
1180       {
1181           bestValue = value;
1182           ss->bestMove = move;
1183
1184           if (  !RootNode
1185               && PvNode
1186               && value > alpha
1187               && value < beta) // We want always alpha < beta
1188               alpha = value;
1189
1190           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1191           {
1192               sp->bestValue = value;
1193               sp->ss->bestMove = move;
1194               sp->alpha = alpha;
1195               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1196           }
1197       }
1198
1199       if (RootNode)
1200       {
1201           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1202           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1203           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1204           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1205           // move and/or PV.
1206           if (StopRequest)
1207               break;
1208
1209           // Remember searched nodes counts for this move
1210           RootMove* rm = Rml.find(move);
1211           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1212
1213           // PV move or new best move ?
1214           if (isPvMove || value > alpha)
1215           {
1216               // Update PV
1217               rm->score = value;
1218               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1219
1220               // We record how often the best move has been changed in each
1221               // iteration. This information is used for time management: When
1222               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1223               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1224                   Rml.bestMoveChanges++;
1225
1226               // Update alpha
1227               if (value > alpha)
1228                   alpha = value;
1229           }
1230           else
1231               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1232               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1233               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1234               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1235
1236       } // RootNode
1237
1238       // Step 19. Check for split
1239       if (   !RootNode
1240           && !SpNode
1241           && depth >= Threads.min_split_depth()
1242           && bestValue < beta
1243           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1244           && !StopRequest
1245           && !thread.cutoff_occurred())
1246           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1247                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1248     }
1249
1250     // Step 20. Check for mate and stalemate
1251     // All legal moves have been searched and if there are
1252     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1253     // If one move was excluded return fail low score.
1254     if (!SpNode && !moveCount)
1255         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1256
1257     // Step 21. Update tables
1258     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1259     // history counters, and killer moves.
1260     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1261     {
1262         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1263         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1264              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1265
1266         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1267
1268         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1269         if (    bestValue >= beta
1270             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1271         {
1272             if (move != ss->killers[0])
1273             {
1274                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1275                 ss->killers[0] = move;
1276             }
1277             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1278         }
1279     }
1280
1281     if (SpNode)
1282     {
1283         // Here we have the lock still grabbed
1284         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1285         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1286         lock_release(&(sp->lock));
1287     }
1288
1289     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1290
1291     return bestValue;
1292   }
1293
1294   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1295   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1296   // less than ONE_PLY).
1297
1298   template <NodeType NT>
1299   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1300
1301     const bool PvNode = (NT == PV);
1302
1303     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1304     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1305     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1306     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1307     assert(depth <= 0);
1308     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1309
1310     StateInfo st;
1311     Move ttMove, move;
1312     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1313     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1314     const TTEntry* tte;
1315     Depth ttDepth;
1316     Value oldAlpha = alpha;
1317
1318     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1319     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1320
1321     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1322     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1323         return VALUE_DRAW;
1324
1325     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1326     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1327     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1328     inCheck = pos.in_check();
1329     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1330
1331     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1332     // pruning, but only for move ordering.
1333     tte = TT.probe(pos.get_key());
1334     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1335
1336     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1337     {
1338         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1339         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1340     }
1341
1342     // Evaluate the position statically
1343     if (inCheck)
1344     {
1345         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1346         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1347         enoughMaterial = false;
1348     }
1349     else
1350     {
1351         if (tte)
1352         {
1353             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1354
1355             evalMargin = tte->static_value_margin();
1356             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1357         }
1358         else
1359             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1360
1361         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1362         if (bestValue >= beta)
1363         {
1364             if (!tte)
1365                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1366
1367             return bestValue;
1368         }
1369
1370         if (PvNode && bestValue > alpha)
1371             alpha = bestValue;
1372
1373         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1374         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1375         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1376     }
1377
1378     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1379     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1380     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1381     // be generated.
1382     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1383     CheckInfo ci(pos);
1384
1385     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1386     while (   alpha < beta
1387            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1388     {
1389       assert(move_is_ok(move));
1390
1391       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1392
1393       // Futility pruning
1394       if (   !PvNode
1395           && !inCheck
1396           && !givesCheck
1397           &&  move != ttMove
1398           &&  enoughMaterial
1399           && !move_is_promotion(move)
1400           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1401       {
1402           futilityValue =  futilityBase
1403                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1404                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1405
1406           if (futilityValue < alpha)
1407           {
1408               if (futilityValue > bestValue)
1409                   bestValue = futilityValue;
1410               continue;
1411           }
1412
1413           // Prune moves with negative or equal SEE
1414           if (   futilityBase < beta
1415               && depth < DEPTH_ZERO
1416               && pos.see(move) <= 0)
1417               continue;
1418       }
1419
1420       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1421       evasionPrunable =   !PvNode
1422                        && inCheck
1423                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1424                        && !pos.move_is_capture(move)
1425                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1426
1427       // Don't search moves with negative SEE values
1428       if (   !PvNode
1429           && (!inCheck || evasionPrunable)
1430           &&  move != ttMove
1431           && !move_is_promotion(move)
1432           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1433           continue;
1434
1435       // Don't search useless checks
1436       if (   !PvNode
1437           && !inCheck
1438           &&  givesCheck
1439           &&  move != ttMove
1440           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1441           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1442           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1443       {
1444           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1445               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1446
1447           continue;
1448       }
1449
1450       // Check for legality only before to do the move
1451       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1452           continue;
1453
1454       // Update current move
1455       ss->currentMove = move;
1456
1457       // Make and search the move
1458       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1459       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1460       pos.undo_move(move);
1461
1462       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1463
1464       // New best move?
1465       if (value > bestValue)
1466       {
1467           bestValue = value;
1468           if (value > alpha)
1469           {
1470               alpha = value;
1471               ss->bestMove = move;
1472           }
1473        }
1474     }
1475
1476     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1477     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1478     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1479         return value_mated_in(ss->ply);
1480
1481     // Update transposition table
1482     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1483     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1484
1485     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1486
1487     return bestValue;
1488   }
1489
1490
1491   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1492   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1493   // will be pruned.
1494
1495   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1496   {
1497     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1498     Square from, to, ksq, victimSq;
1499     Piece pc;
1500     Color them;
1501     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1502
1503     from = move_from(move);
1504     to = move_to(move);
1505     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1506     ksq = pos.king_square(them);
1507     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1508     pc = pos.piece_on(from);
1509
1510     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1511     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1512     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1513
1514     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1515     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1516
1517     if (!(b && (b & (b - 1))))
1518         return true;
1519
1520     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1521     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1522         && bit_is_set(kingAtt, to))
1523         return true;
1524
1525     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1526     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1527
1528     while (b)
1529     {
1530         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1531         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1532
1533         // Note that here we generate illegal "double move"!
1534         if (   futilityValue >= beta
1535             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1536             return true;
1537
1538         if (futilityValue > bv)
1539             bv = futilityValue;
1540     }
1541
1542     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1543     *bestValue = bv;
1544     return false;
1545   }
1546
1547
1548   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1549   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1550   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1551   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1552   // second move is assumed to be a move from the current position.
1553
1554   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1555
1556     Square f1, t1, f2, t2;
1557     Piece p1, p2;
1558     Square ksq;
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     p2 = pos.piece_on(f2);
1577     if (   piece_is_slider(p2)
1578         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1579       return true;
1580
1581     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1582     p1 = pos.piece_on(t1);
1583     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1584         return true;
1585
1586     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1587     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1588     if (    piece_is_slider(p1)
1589         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1590     {
1591         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1592         clear_bit(&occ, f2);
1593         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1594             return true;
1595     }
1596     return false;
1597   }
1598
1599
1600   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1601   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1602   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1603
1604   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1605
1606     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1607       return v + ply;
1608
1609     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1610       return v - ply;
1611
1612     return v;
1613   }
1614
1615
1616   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1617   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1618
1619   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1620
1621     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1622       return v - ply;
1623
1624     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1625       return v + ply;
1626
1627     return v;
1628   }
1629
1630
1631   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1632   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1633
1634   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1635
1636     assert(move_is_ok(m));
1637     assert(threat && move_is_ok(threat));
1638     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1639     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1640
1641     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1642
1643     mfrom = move_from(m);
1644     mto = move_to(m);
1645     tfrom = move_from(threat);
1646     tto = move_to(threat);
1647
1648     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1649     if (mfrom == tto)
1650         return true;
1651
1652     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1653     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1654     if (   pos.move_is_capture(threat)
1655         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1656             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1657         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1658         return true;
1659
1660     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1661     // prune safe moves which block its ray.
1662     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1663         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1664         && pos.see_sign(m) >= 0)
1665         return true;
1666
1667     return false;
1668   }
1669
1670
1671   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1672   // can be used to cut-off at a given point in search.
1673
1674   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1675
1676     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1677
1678     return   (   tte->depth() >= depth
1679               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1680               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1681
1682           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1683               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1684   }
1685
1686
1687   // refine_eval() returns the transposition table score if
1688   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1689
1690   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1691
1692       assert(tte);
1693
1694       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1695
1696       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1697           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1698           return v;
1699
1700       return defaultEval;
1701   }
1702
1703
1704   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1705   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1706
1707   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1708                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1709     Move m;
1710     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1711
1712     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1713
1714     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1715     {
1716         m = movesSearched[i];
1717
1718         assert(m != move);
1719
1720         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1721     }
1722   }
1723
1724
1725   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1726   // the static position evaluation before and after the move.
1727
1728   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1729
1730     if (   m != MOVE_NULL
1731         && before != VALUE_NONE
1732         && after != VALUE_NONE
1733         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1734         && !move_is_special(m))
1735         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1736   }
1737
1738
1739   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1740   // since the beginning of the current search.
1741
1742   int current_search_time(int set) {
1743
1744     static int searchStartTime;
1745
1746     if (set)
1747         searchStartTime = set;
1748
1749     return get_system_time() - searchStartTime;
1750   }
1751
1752
1753   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1754   // protocol specifications:
1755   //
1756   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1757   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1758   //            use negative values for y.
1759
1760   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1761
1762     std::stringstream s;
1763
1764     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1765         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1766     else
1767         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1768
1769     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1770
1771     return s.str();
1772   }
1773
1774
1775   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1776   // to be sent to UCI gui.
1777
1778   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1779
1780     std::stringstream s;
1781     int t = current_search_time();
1782
1783     s << " nodes " << nodes
1784       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1785       << " time "  << t;
1786
1787     return s.str();
1788   }
1789
1790   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1791   // formatted according to UCI specification.
1792
1793   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1794
1795     std::stringstream s;
1796
1797     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1798
1799     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1800         s << *pv << " ";
1801
1802     return s.str();
1803   }
1804
1805   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1806   // seldepth formatted according to UCI specification.
1807
1808   string depth_to_uci(Depth depth) {
1809
1810     std::stringstream s;
1811
1812     // Retrieve max searched depth among threads
1813     int selDepth = 0;
1814     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1815         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1816             selDepth = Threads[i].maxPly;
1817
1818      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1819
1820     return s.str();
1821   }
1822
1823   string time_to_string(int millisecs) {
1824
1825     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1826     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1827
1828     int hours = millisecs / MSecHour;
1829     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1830     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1831
1832     std::stringstream s;
1833
1834     if (hours)
1835         s << hours << ':';
1836
1837     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1838     return s.str();
1839   }
1840
1841   string score_to_string(Value v) {
1842
1843     std::stringstream s;
1844
1845     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1846         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1847     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1848         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1849     else
1850         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1851
1852     return s.str();
1853   }
1854
1855   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1856   // It is used to write search information to the log file (which is created
1857   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1858
1859   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1860
1861     const int64_t K = 1000;
1862     const int64_t M = 1000000;
1863     const int startColumn = 28;
1864     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1865
1866     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1867     Move* m = pv;
1868     string san;
1869     std::stringstream s;
1870     size_t length = 0;
1871
1872     // First print depth, score, time and searched nodes...
1873     s << set960(pos.is_chess960())
1874       << std::setw(2) << depth
1875       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1876       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1877
1878     if (pos.nodes_searched() < M)
1879         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1880     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1881         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1882     else
1883         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1884
1885     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1886     while (*m != MOVE_NONE)
1887     {
1888         san = move_to_san(pos, *m);
1889         length += san.length() + 1;
1890
1891         if (length > maxLength)
1892         {
1893             length = san.length() + 1;
1894             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1895         }
1896         s << san << ' ';
1897
1898         pos.do_move(*m++, *st++);
1899     }
1900
1901     // Restore original position before to leave
1902     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1903
1904     return s.str();
1905   }
1906
1907   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1908   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1909   // search.
1910
1911   void poll(const Position& pos) {
1912
1913     static int lastInfoTime;
1914     int t = current_search_time();
1915
1916     //  Poll for input
1917     if (input_available())
1918     {
1919         // We are line oriented, don't read single chars
1920         string command;
1921
1922         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1923         {
1924             // Quit the program as soon as possible
1925             Limits.ponder = false;
1926             QuitRequest = StopRequest = true;
1927             return;
1928         }
1929         else if (command == "stop")
1930         {
1931             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1932             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1933             Limits.ponder = false;
1934             StopRequest = true;
1935         }
1936         else if (command == "ponderhit")
1937         {
1938             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1939             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1940             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1941             Limits.ponder = false;
1942
1943             if (StopOnPonderhit)
1944                 StopRequest = true;
1945         }
1946     }
1947
1948     // Print search information
1949     if (t < 1000)
1950         lastInfoTime = 0;
1951
1952     else if (lastInfoTime > t)
1953         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1954         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1955         lastInfoTime = 0;
1956
1957     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1958     {
1959         lastInfoTime = t;
1960
1961         dbg_print_mean();
1962         dbg_print_hit_rate();
1963
1964         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1965         SendSearchedNodes = true;
1966     }
1967
1968     // Should we stop the search?
1969     if (Limits.ponder)
1970         return;
1971
1972     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1973                            && !AspirationFailLow
1974                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1975
1976     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1977                      || stillAtFirstMove;
1978
1979     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1980         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1981         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1982         StopRequest = true;
1983   }
1984
1985
1986   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1987   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1988   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1989   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1990   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1991   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1992
1993   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1994
1995     string command;
1996
1997     // Wait for a command from stdin
1998     while (   std::getline(std::cin, command)
1999            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
2000
2001     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
2002         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
2003   }
2004
2005
2006   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
2007   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
2008   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
2009
2010     assert(MultiPV > 1);
2011
2012     static RKISS rk;
2013
2014     // Rml list is already sorted by score in descending order
2015     int s;
2016     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2017     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
2018     int max = Rml[0].score;
2019     int var = Min(max - Rml[size - 1].score, PawnValueMidgame);
2020     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2021
2022     // PRNG sequence should be non deterministic
2023     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2024         rk.rand<unsigned>();
2025
2026     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2027     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2028     // then we choose the move with the resulting highest score.
2029     for (int i = 0; i < size; i++)
2030     {
2031         s = Rml[i].score;
2032
2033         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2034         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
2035             break;
2036
2037         // This is our magical formula
2038         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2039
2040         if (s > max_s)
2041         {
2042             max_s = s;
2043             *best = Rml[i].pv[0];
2044             *ponder = Rml[i].pv[1];
2045         }
2046     }
2047   }
2048
2049
2050   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2051
2052   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2053
2054     Move* sm;
2055     bestMoveChanges = 0;
2056     clear();
2057
2058     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2059     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2060     {
2061         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2062         // is in the list before to add it.
2063         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2064
2065         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2066             continue;
2067
2068         RootMove rm;
2069         rm.pv.push_back(ml.move());
2070         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2071         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2072         rm.nodes = 0;
2073         push_back(rm);
2074     }
2075   }
2076
2077   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2078
2079     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2080         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2081             return &(*this)[i];
2082
2083     return NULL;
2084   }
2085
2086   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2087   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2088   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2089   // long PV to print that is important for position analysis.
2090
2091   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2092
2093     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2094     TTEntry* tte;
2095     int ply = 1;
2096     Move m = pv[0];
2097
2098     assert(m != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(m));
2099
2100     pv.clear();
2101     pv.push_back(m);
2102     pos.do_move(m, *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.push_back(tte->move());
2112         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2113         ply++;
2114     }
2115     pv.push_back(MOVE_NONE);
2116
2117     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2118   }
2119
2120   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2121   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2122   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2123
2124   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2125
2126     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2127     TTEntry* tte;
2128     Key k;
2129     Value v, m = VALUE_NONE;
2130     int ply = 0;
2131
2132     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.move_is_pl(pv[0]));
2133
2134     do {
2135         k = pos.get_key();
2136         tte = TT.probe(k);
2137
2138         // Don't overwrite existing correct entries
2139         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2140         {
2141             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2142             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2143         }
2144         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2145
2146     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2147
2148     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2149   }
2150 } // namespace
2151
2152
2153 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2154 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2155 // object for which the current thread is the master.
2156
2157 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2158
2159   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2160
2161   int i;
2162   bool allFinished;
2163
2164   while (true)
2165   {
2166       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2167       // master should exit as last one.
2168       if (allThreadsShouldExit)
2169       {
2170           assert(!sp);
2171           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2172           return;
2173       }
2174
2175       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2176       // instead of wasting CPU time polling for work.
2177       while (   threadID >= activeThreads
2178              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2179              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2180       {
2181           assert(!sp || useSleepingThreads);
2182           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2183
2184           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2185               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2186
2187           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2188           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2189
2190           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2191           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2192           allFinished = (i == activeThreads);
2193
2194           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2195           {
2196               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2197               break;
2198           }
2199
2200           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2201           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2202               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2203
2204           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2205       }
2206
2207       // If this thread has been assigned work, launch a search
2208       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2209       {
2210           assert(!allThreadsShouldExit);
2211
2212           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2213
2214           // Copy split point position and search stack and call search()
2215           // with SplitPoint template parameter set to true.
2216           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2217           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2218           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2219
2220           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2221           (ss+1)->sp = tsp;
2222
2223           if (tsp->pvNode)
2224               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2225           else
2226               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2227
2228           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2229
2230           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2231
2232           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2233           // case we are the last slave of the split point.
2234           if (   useSleepingThreads
2235               && threadID != tsp->master
2236               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2237               threads[tsp->master].wake_up();
2238       }
2239
2240       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2241       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2242       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2243       allFinished = (i == activeThreads);
2244
2245       if (allFinished)
2246       {
2247           // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2248           // be sure sp->lock has been released before to return.
2249           lock_grab(&(sp->lock));
2250           lock_release(&(sp->lock));
2251
2252           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2253           // because here is all finished is not possible master is booked.
2254           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2255
2256           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2257           return;
2258       }
2259   }
2260 }