Move ONE_PLY to be 1 instead of 2: search()
[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) 2008-2014 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 <algorithm>
21 #include <cassert>
22 #include <cmath>
23 #include <cstring>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26
27 #include "evaluate.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "movepick.h"
30 #include "notation.h"
31 #include "rkiss.h"
32 #include "search.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "thread.h"
35 #include "tt.h"
36 #include "ucioption.h"
37
38 namespace Search {
39
40   volatile SignalsType Signals;
41   LimitsType Limits;
42   std::vector<RootMove> RootMoves;
43   Position RootPos;
44   Time::point SearchTime;
45   StateStackPtr SetupStates;
46 }
47
48 using std::string;
49 using Eval::evaluate;
50 using namespace Search;
51
52 namespace {
53
54   // Different node types, used as template parameter
55   enum NodeType { Root, PV, NonPV };
56
57   // Dynamic razoring margin based on depth
58   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(512 + 32 * d); }
59
60   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
61   int FutilityMoveCounts[2][32]; // [improving][depth]
62
63   inline Value futility_margin(Depth d) {
64     return Value(200 * d);
65   }
66
67   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
68   int8_t Reductions[2][2][64][64]; // [pv][improving][depth][moveNumber]
69
70   template <bool PvNode> inline Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
71     return (Depth) Reductions[PvNode][i][std::min(int(d), 63)][std::min(mn, 63)];
72   }
73
74   size_t PVIdx;
75   TimeManager TimeMgr;
76   double BestMoveChanges;
77   Value DrawValue[COLOR_NB];
78   HistoryStats History;
79   GainsStats Gains;
80   MovesStats Countermoves, Followupmoves;
81
82   template <NodeType NT, bool SpNode>
83   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
84
85   template <NodeType NT, bool InCheck>
86   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
87
88   void id_loop(Position& pos);
89   Value value_to_tt(Value v, int ply);
90   Value value_from_tt(Value v, int ply);
91   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Depth depth, Move* quiets, int quietsCnt);
92   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta);
93
94   struct Skill {
95     Skill(int l, size_t rootSize) : level(l),
96                                     candidates(l < 20 ? std::min(4, (int)rootSize) : 0),
97                                     best(MOVE_NONE) {}
98    ~Skill() {
99       if (candidates) // Swap best PV line with the sub-optimal one
100           std::swap(RootMoves[0], *std::find(RootMoves.begin(),
101                     RootMoves.end(), best ? best : pick_move()));
102     }
103
104     size_t candidates_size() const { return candidates; }
105     bool time_to_pick(int depth) const { return depth == 1 + level; }
106     Move pick_move();
107
108     int level;
109     size_t candidates;
110     Move best;
111   };
112
113 } // namespace
114
115
116 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
117
118 void Search::init() {
119
120   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
121   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
122   int mc; // moveCount
123
124   // Init reductions array
125   for (hd = 1; hd < 64; ++hd) for (mc = 1; mc < 64; ++mc)
126   {
127       double    pvRed = 0.00 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.00;
128       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
129       Reductions[1][1][hd][mc] = int8_t(   pvRed >= 1.0 ?    pvRed + 0.5: 0);
130       Reductions[0][1][hd][mc] = int8_t(nonPVRed >= 1.0 ? nonPVRed + 0.5: 0);
131
132       Reductions[1][0][hd][mc] = Reductions[1][1][hd][mc];
133       Reductions[0][0][hd][mc] = Reductions[0][1][hd][mc];
134
135       if (Reductions[0][0][hd][mc] >= 2)
136           Reductions[0][0][hd][mc] += 1;
137   }
138
139   // Init futility move count array
140   for (d = 0; d < 32; ++d)
141   {
142       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.222 * pow(d * 2 + 0.00, 1.8));
143       FutilityMoveCounts[1][d] = int(3.0 + 0.300 * pow(d * 2 + 0.98, 1.8));
144   }
145 }
146
147
148 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
149 /// up to the given depth are generated and counted and the sum returned.
150 template<bool Root>
151 uint64_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
152
153   StateInfo st;
154   uint64_t cnt, nodes = 0;
155   CheckInfo ci(pos);
156   const bool leaf = (depth == 2 * ONE_PLY);
157
158   for (MoveList<LEGAL> it(pos); *it; ++it)
159   {
160       if (Root && depth <= ONE_PLY)
161           cnt = 1, nodes++;
162       else
163       {
164           pos.do_move(*it, st, ci, pos.gives_check(*it, ci));
165           cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - ONE_PLY);
166           nodes += cnt;
167           pos.undo_move(*it);
168       }
169       if (Root)
170           sync_cout << move_to_uci(*it, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
171   }
172   return nodes;
173 }
174
175 template uint64_t Search::perft<true>(Position& pos, Depth depth);
176
177
178 /// Search::think() is the external interface to Stockfish's search, and is
179 /// called by the main thread when the program receives the UCI 'go' command. It
180 /// searches from RootPos and at the end prints the "bestmove" to output.
181
182 void Search::think() {
183
184   TimeMgr.init(Limits, RootPos.game_ply(), RootPos.side_to_move());
185
186   int cf = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100; // From centipawns
187   DrawValue[ RootPos.side_to_move()] = VALUE_DRAW - Value(cf);
188   DrawValue[~RootPos.side_to_move()] = VALUE_DRAW + Value(cf);
189
190   if (RootMoves.empty())
191   {
192       RootMoves.push_back(MOVE_NONE);
193       sync_cout << "info depth 0 score "
194                 << score_to_uci(RootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
195                 << sync_endl;
196
197       goto finalize;
198   }
199
200   // Reset the threads, still sleeping: will wake up at split time
201   for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
202       Threads[i]->maxPly = 0;
203
204   Threads.timer->run = true;
205   Threads.timer->notify_one(); // Wake up the recurring timer
206
207   id_loop(RootPos); // Let's start searching !
208
209   Threads.timer->run = false; // Stop the timer
210
211 finalize:
212
213   // When search is stopped this info is not printed
214   sync_cout << "info nodes " << RootPos.nodes_searched()
215             << " time " << Time::now() - SearchTime + 1 << sync_endl;
216
217   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
218   // Signals.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
219   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
220   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
221   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Signals.stop).
222   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
223   {
224       Signals.stopOnPonderhit = true;
225       RootPos.this_thread()->wait_for(Signals.stop);
226   }
227
228   // Best move could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
229   sync_cout << "bestmove " << move_to_uci(RootMoves[0].pv[0], RootPos.is_chess960())
230             << " ponder "  << move_to_uci(RootMoves[0].pv[1], RootPos.is_chess960())
231             << sync_endl;
232 }
233
234
235 namespace {
236
237   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
238   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
239   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
240
241   void id_loop(Position& pos) {
242
243     Stack stack[MAX_PLY_PLUS_6], *ss = stack+2; // To allow referencing (ss-2)
244     int depth;
245     Value bestValue, alpha, beta, delta;
246
247     std::memset(ss-2, 0, 5 * sizeof(Stack));
248
249     depth = 0;
250     BestMoveChanges = 0;
251     bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
252     beta = VALUE_INFINITE;
253
254     TT.new_search();
255     History.clear();
256     Gains.clear();
257     Countermoves.clear();
258     Followupmoves.clear();
259
260     size_t multiPV = Options["MultiPV"];
261     Skill skill(Options["Skill Level"], RootMoves.size());
262
263     // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV search
264     // that we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
265     multiPV = std::max(multiPV, skill.candidates_size());
266
267     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
268     while (++depth <= MAX_PLY && !Signals.stop && (!Limits.depth || depth <= Limits.depth))
269     {
270         // Age out PV variability metric
271         BestMoveChanges *= 0.5;
272
273         // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
274         // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
275         for (size_t i = 0; i < RootMoves.size(); ++i)
276             RootMoves[i].prevScore = RootMoves[i].score;
277
278         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
279         for (PVIdx = 0; PVIdx < std::min(multiPV, RootMoves.size()) && !Signals.stop; ++PVIdx)
280         {
281             // Reset aspiration window starting size
282             if (depth >= 5)
283             {
284                 delta = Value(16);
285                 alpha = std::max(RootMoves[PVIdx].prevScore - delta,-VALUE_INFINITE);
286                 beta  = std::min(RootMoves[PVIdx].prevScore + delta, VALUE_INFINITE);
287             }
288
289             // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
290             // high/low, re-search with a bigger window until we're not failing
291             // high/low anymore.
292             while (true)
293             {
294                 bestValue = search<Root, false>(pos, ss, alpha, beta, depth * ONE_PLY, false);
295
296                 // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
297                 // is done with a stable algorithm because all the values but the
298                 // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
299                 // and we want to keep the same order for all the moves except the
300                 // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
301                 // search the already searched PV lines are preserved.
302                 std::stable_sort(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end());
303
304                 // Write PV back to transposition table in case the relevant
305                 // entries have been overwritten during the search.
306                 for (size_t i = 0; i <= PVIdx; ++i)
307                     RootMoves[i].insert_pv_in_tt(pos);
308
309                 // If search has been stopped break immediately. Sorting and
310                 // writing PV back to TT is safe because RootMoves is still
311                 // valid, although it refers to previous iteration.
312                 if (Signals.stop)
313                     break;
314
315                 // When failing high/low give some update (without cluttering
316                 // the UI) before a re-search.
317                 if (  (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
318                     && Time::now() - SearchTime > 3000)
319                     sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
320
321                 // In case of failing low/high increase aspiration window and
322                 // re-search, otherwise exit the loop.
323                 if (bestValue <= alpha)
324                 {
325                     alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
326
327                     Signals.failedLowAtRoot = true;
328                     Signals.stopOnPonderhit = false;
329                 }
330                 else if (bestValue >= beta)
331                     beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
332
333                 else
334                     break;
335
336                 delta += 3 * delta / 8;
337
338                 assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
339             }
340
341             // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
342             std::stable_sort(RootMoves.begin(), RootMoves.begin() + PVIdx + 1);
343
344             if (PVIdx + 1 == std::min(multiPV, RootMoves.size()) || Time::now() - SearchTime > 3000)
345                 sync_cout << uci_pv(pos, depth, alpha, beta) << sync_endl;
346         }
347
348         // If skill levels are enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
349         if (skill.candidates_size() && skill.time_to_pick(depth))
350             skill.pick_move();
351
352         // Have we found a "mate in x"?
353         if (   Limits.mate
354             && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
355             && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
356             Signals.stop = true;
357
358         // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
359         if (Limits.use_time_management() && !Signals.stop && !Signals.stopOnPonderhit)
360         {
361             // Take some extra time if the best move has changed
362             if (depth > 4 && multiPV == 1)
363                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChanges);
364
365             // Stop the search if only one legal move is available or all
366             // of the available time has been used.
367             if (   RootMoves.size() == 1
368                 || Time::now() - SearchTime > TimeMgr.available_time())
369             {
370                 // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
371                 // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
372                 if (Limits.ponder)
373                     Signals.stopOnPonderhit = true;
374                 else
375                     Signals.stop = true;
376             }
377         }
378     }
379   }
380
381
382   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
383   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
384   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
385   // search, and searched the first move before splitting, so we don't have to
386   // repeat all this work again. We also don't need to store anything to the hash
387   // table here: This is taken care of after we return from the split point.
388
389   template <NodeType NT, bool SpNode>
390   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
391
392     const bool RootNode = NT == Root;
393     const bool PvNode   = NT == PV || NT == Root;
394
395     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
396     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
397     assert(depth > DEPTH_ZERO);
398
399     Move quietsSearched[64];
400     StateInfo st;
401     const TTEntry *tte;
402     SplitPoint* splitPoint;
403     Key posKey;
404     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
405     Depth ext, newDepth, predictedDepth;
406     Value bestValue, value, ttValue, eval, nullValue, futilityValue;
407     bool inCheck, givesCheck, pvMove, singularExtensionNode, improving;
408     bool captureOrPromotion, dangerous, doFullDepthSearch;
409     int moveCount, quietCount;
410
411     // Step 1. Initialize node
412     Thread* thisThread = pos.this_thread();
413     inCheck = pos.checkers();
414
415     if (SpNode)
416     {
417         splitPoint = ss->splitPoint;
418         bestMove   = splitPoint->bestMove;
419         bestValue  = splitPoint->bestValue;
420         tte = NULL;
421         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
422         ttValue = VALUE_NONE;
423
424         assert(splitPoint->bestValue > -VALUE_INFINITE && splitPoint->moveCount > 0);
425
426         goto moves_loop;
427     }
428
429     moveCount = quietCount = 0;
430     bestValue = -VALUE_INFINITE;
431     ss->currentMove = ss->ttMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
432     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
433     (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
434     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
435
436     // Used to send selDepth info to GUI
437     if (PvNode && thisThread->maxPly < ss->ply)
438         thisThread->maxPly = ss->ply;
439
440     if (!RootNode)
441     {
442         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
443         if (Signals.stop || pos.is_draw() || ss->ply > MAX_PLY)
444             return ss->ply > MAX_PLY && !inCheck ? evaluate(pos) : DrawValue[pos.side_to_move()];
445
446         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
447         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
448         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
449         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
450         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
451         // mate. In this case return a fail-high score.
452         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
453         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
454         if (alpha >= beta)
455             return alpha;
456     }
457
458     // Step 4. Transposition table lookup
459     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
460     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
461     excludedMove = ss->excludedMove;
462     posKey = excludedMove ? pos.exclusion_key() : pos.key();
463     tte = TT.probe(posKey);
464     ss->ttMove = ttMove = RootNode ? RootMoves[PVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
465     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
466
467     // At PV nodes we check for exact scores, whilst at non-PV nodes we check for
468     // a fail high/low. The biggest advantage to probing at PV nodes is to have a
469     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
470     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
471     if (   !RootNode
472         && tte
473         && tte->depth() >= depth
474         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
475         && (           PvNode ?  tte->bound() == BOUND_EXACT
476             : ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
477                               : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
478     {
479         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
480
481         // If ttMove is quiet, update killers, history, counter move and followup move on TT hit
482         if (ttValue >= beta && ttMove && !pos.capture_or_promotion(ttMove) && !inCheck)
483             update_stats(pos, ss, ttMove, depth, NULL, 0);
484
485         return ttValue;
486     }
487
488     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
489     if (inCheck)
490     {
491         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
492         goto moves_loop;
493     }
494
495     else if (tte)
496     {
497         // Never assume anything on values stored in TT
498         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval_value()) == VALUE_NONE)
499             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
500
501         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
502         if (ttValue != VALUE_NONE)
503             if (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
504                 eval = ttValue;
505     }
506     else
507     {
508         eval = ss->staticEval =
509         (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos) : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
510
511         TT.store(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
512     }
513
514     if (   !pos.captured_piece_type()
515         &&  ss->staticEval != VALUE_NONE
516         && (ss-1)->staticEval != VALUE_NONE
517         && (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
518         &&  move != MOVE_NONE
519         &&  type_of(move) == NORMAL)
520     {
521         Square to = to_sq(move);
522         Gains.update(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->staticEval - ss->staticEval);
523     }
524
525     // Step 6. Razoring (skipped when in check)
526     if (   !PvNode
527         &&  depth < 4 * ONE_PLY
528         &&  eval + razor_margin(depth) <= alpha
529         &&  ttMove == MOVE_NONE
530         && !pos.pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
531     {
532         if (   depth <= ONE_PLY
533             && eval + razor_margin(3 * ONE_PLY) <= alpha)
534             return qsearch<NonPV, false>(pos, ss, alpha, beta, DEPTH_ZERO);
535
536         Value ralpha = alpha - razor_margin(depth);
537         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, ralpha, ralpha+1, DEPTH_ZERO);
538         if (v <= ralpha)
539             return v;
540     }
541
542     // Step 7. Futility pruning: child node (skipped when in check)
543     if (   !PvNode
544         && !ss->skipNullMove
545         &&  depth < 7 * ONE_PLY
546         &&  eval - futility_margin(depth) >= beta
547         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN  // Do not return unproven wins
548         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
549         return eval - futility_margin(depth);
550
551     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
552     if (   !PvNode
553         && !ss->skipNullMove
554         &&  depth >= 2 * ONE_PLY
555         &&  eval >= beta
556         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
557     {
558         ss->currentMove = MOVE_NULL;
559
560         assert(eval - beta >= 0);
561
562         // Null move dynamic reduction based on depth and value
563         Depth R = (3 + depth / 4 + std::min(int(eval - beta) / PawnValueMg, 3)) * ONE_PLY;
564
565         pos.do_null_move(st);
566         (ss+1)->skipNullMove = true;
567         nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, DEPTH_ZERO)
568                                       : - search<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
569         (ss+1)->skipNullMove = false;
570         pos.undo_null_move();
571
572         if (nullValue >= beta)
573         {
574             // Do not return unproven mate scores
575             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
576                 nullValue = beta;
577
578             if (depth < 12 * ONE_PLY && abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN)
579                 return nullValue;
580
581             // Do verification search at high depths
582             ss->skipNullMove = true;
583             Value v = depth-R < ONE_PLY ? qsearch<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta, DEPTH_ZERO)
584                                         :  search<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
585             ss->skipNullMove = false;
586
587             if (v >= beta)
588                 return nullValue;
589         }
590     }
591
592     // Step 9. ProbCut (skipped when in check)
593     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
594     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
595     // prune the previous move.
596     if (   !PvNode
597         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
598         && !ss->skipNullMove
599         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
600     {
601         Value rbeta = std::min(beta + 200, VALUE_INFINITE);
602         Depth rdepth = depth - 4 * ONE_PLY;
603
604         assert(rdepth >= ONE_PLY);
605         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NONE);
606         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL);
607
608         MovePicker mp(pos, ttMove, History, pos.captured_piece_type());
609         CheckInfo ci(pos);
610
611         while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
612             if (pos.legal(move, ci.pinned))
613             {
614                 ss->currentMove = move;
615                 pos.do_move(move, st, ci, pos.gives_check(move, ci));
616                 value = -search<NonPV, false>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth, !cutNode);
617                 pos.undo_move(move);
618                 if (value >= rbeta)
619                     return value;
620             }
621     }
622
623     // Step 10. Internal iterative deepening (skipped when in check)
624     if (    depth >= (PvNode ? 5 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
625         && !ttMove
626         && (PvNode || ss->staticEval + 256 >= beta))
627     {
628         Depth d = 2 * (depth - 2 * ONE_PLY) - (PvNode ? DEPTH_ZERO : depth / 2);
629         ss->skipNullMove = true;
630         search<PvNode ? PV : NonPV, false>(pos, ss, alpha, beta, d / 2, true);
631         ss->skipNullMove = false;
632
633         tte = TT.probe(posKey);
634         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
635     }
636
637 moves_loop: // When in check and at SpNode search starts from here
638
639     Square prevMoveSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
640     Move countermoves[] = { Countermoves[pos.piece_on(prevMoveSq)][prevMoveSq].first,
641                             Countermoves[pos.piece_on(prevMoveSq)][prevMoveSq].second };
642
643     Square prevOwnMoveSq = to_sq((ss-2)->currentMove);
644     Move followupmoves[] = { Followupmoves[pos.piece_on(prevOwnMoveSq)][prevOwnMoveSq].first,
645                              Followupmoves[pos.piece_on(prevOwnMoveSq)][prevOwnMoveSq].second };
646
647     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, History, countermoves, followupmoves, ss);
648     CheckInfo ci(pos);
649     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
650     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
651                || ss->staticEval == VALUE_NONE
652                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
653
654     singularExtensionNode =   !RootNode
655                            && !SpNode
656                            &&  depth >= 8 * ONE_PLY
657                            &&  ttMove != MOVE_NONE
658                        /*  &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
659                            &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
660                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
661                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
662                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
663
664     // Step 11. Loop through moves
665     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
666     while ((move = mp.next_move<SpNode>()) != MOVE_NONE)
667     {
668       assert(is_ok(move));
669
670       if (move == excludedMove)
671           continue;
672
673       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
674       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
675       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
676       if (RootNode && !std::count(RootMoves.begin() + PVIdx, RootMoves.end(), move))
677           continue;
678
679       if (SpNode)
680       {
681           // Shared counter cannot be decremented later if the move turns out to be illegal
682           if (!pos.legal(move, ci.pinned))
683               continue;
684
685           moveCount = ++splitPoint->moveCount;
686           splitPoint->mutex.unlock();
687       }
688       else
689           ++moveCount;
690
691       if (RootNode)
692       {
693           Signals.firstRootMove = (moveCount == 1);
694
695           if (thisThread == Threads.main() && Time::now() - SearchTime > 3000)
696               sync_cout << "info depth " << depth
697                         << " currmove " << move_to_uci(move, pos.is_chess960())
698                         << " currmovenumber " << moveCount + PVIdx << sync_endl;
699       }
700
701       ext = DEPTH_ZERO;
702       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
703
704       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !ci.dcCandidates
705                   ? ci.checkSq[type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))] & to_sq(move)
706                   : pos.gives_check(move, ci);
707
708       dangerous =   givesCheck
709                  || type_of(move) != NORMAL
710                  || pos.advanced_pawn_push(move);
711
712       // Step 12. Extend checks
713       if (givesCheck && pos.see_sign(move) >= VALUE_ZERO)
714           ext = ONE_PLY;
715
716       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
717       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
718       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
719       // on all the other moves but the ttMove and if the result is lower than
720       // ttValue minus a margin then we extend the ttMove.
721       if (    singularExtensionNode
722           &&  move == ttMove
723           && !ext
724           &&  pos.legal(move, ci.pinned))
725       {
726           Value rBeta = ttValue - int(2 * depth);
727           ss->excludedMove = move;
728           ss->skipNullMove = true;
729           value = search<NonPV, false>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2, cutNode);
730           ss->skipNullMove = false;
731           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
732
733           if (value < rBeta)
734               ext = ONE_PLY;
735       }
736
737       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
738       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
739
740       // Step 13. Pruning at shallow depth (exclude PV nodes)
741       if (   !PvNode
742           && !captureOrPromotion
743           && !inCheck
744           && !dangerous
745        /* &&  move != ttMove Already implicit in the next condition */
746           &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
747       {
748           // Move count based pruning
749           if (   depth < 16 * ONE_PLY
750               && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth])
751           {
752               if (SpNode)
753                   splitPoint->mutex.lock();
754
755               continue;
756           }
757
758           predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
759
760           // Futility pruning: parent node
761           if (predictedDepth < 7 * ONE_PLY)
762           {
763               futilityValue =  ss->staticEval + futility_margin(predictedDepth)
764                              + 128 + Gains[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)];
765
766               if (futilityValue <= alpha)
767               {
768                   bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
769
770                   if (SpNode)
771                   {
772                       splitPoint->mutex.lock();
773                       if (bestValue > splitPoint->bestValue)
774                           splitPoint->bestValue = bestValue;
775                   }
776                   continue;
777               }
778           }
779
780           // Prune moves with negative SEE at low depths
781           if (predictedDepth < 4 * ONE_PLY && pos.see_sign(move) < VALUE_ZERO)
782           {
783               if (SpNode)
784                   splitPoint->mutex.lock();
785
786               continue;
787           }
788       }
789
790       // Check for legality just before making the move
791       if (!RootNode && !SpNode && !pos.legal(move, ci.pinned))
792       {
793           moveCount--;
794           continue;
795       }
796
797       pvMove = PvNode && moveCount == 1;
798       ss->currentMove = move;
799       if (!SpNode && !captureOrPromotion && quietCount < 64)
800           quietsSearched[quietCount++] = move;
801
802       // Step 14. Make the move
803       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
804
805       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
806       // re-searched at full depth.
807       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
808           && !pvMove
809           && !captureOrPromotion
810           &&  move != ttMove
811           &&  move != ss->killers[0]
812           &&  move != ss->killers[1])
813       {
814           ss->reduction = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
815
816           if (   (!PvNode && cutNode)
817               ||  History[pos.piece_on(to_sq(move))][to_sq(move)] < 0)
818               ss->reduction += ONE_PLY;
819
820           if (move == countermoves[0] || move == countermoves[1])
821               ss->reduction = std::max(DEPTH_ZERO, ss->reduction - ONE_PLY);
822
823           // Decrease reduction for moves that escape a capture
824           if (   ss->reduction
825               && type_of(move) == NORMAL
826               && type_of(pos.piece_on(to_sq(move))) != PAWN
827               && pos.see(make_move(to_sq(move), from_sq(move))) < 0)
828               ss->reduction = std::max(DEPTH_ZERO, ss->reduction - ONE_PLY);
829
830           Depth d = std::max(newDepth - ss->reduction, ONE_PLY);
831           if (SpNode)
832               alpha = splitPoint->alpha;
833
834           value = -search<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
835
836           // Re-search at intermediate depth if reduction is very high
837           if (value > alpha && ss->reduction >= 4 * ONE_PLY)
838           {
839               Depth d2 = std::max(newDepth - 2 * ONE_PLY, ONE_PLY);
840               value = -search<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d2, true);
841           }
842
843           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
844           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
845       }
846       else
847           doFullDepthSearch = !pvMove;
848
849       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
850       if (doFullDepthSearch)
851       {
852           if (SpNode)
853               alpha = splitPoint->alpha;
854
855           value = newDepth <   ONE_PLY ?
856                             givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
857                                        : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
858                                        : - search<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
859       }
860
861       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
862       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
863       // parent node fail low with value <= alpha and to try another move.
864       if (PvNode && (pvMove || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
865           value = newDepth <   ONE_PLY ?
866                             givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
867                                        : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
868                                        : - search<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
869       // Step 17. Undo move
870       pos.undo_move(move);
871
872       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
873
874       // Step 18. Check for new best move
875       if (SpNode)
876       {
877           splitPoint->mutex.lock();
878           bestValue = splitPoint->bestValue;
879           alpha = splitPoint->alpha;
880       }
881
882       // Finished searching the move. If a stop or a cutoff occurred, the return
883       // value of the search cannot be trusted, and we return immediately without
884       // updating best move, PV and TT.
885       if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
886           return VALUE_ZERO;
887
888       if (RootNode)
889       {
890           RootMove& rm = *std::find(RootMoves.begin(), RootMoves.end(), move);
891
892           // PV move or new best move ?
893           if (pvMove || value > alpha)
894           {
895               rm.score = value;
896               rm.extract_pv_from_tt(pos);
897
898               // We record how often the best move has been changed in each
899               // iteration. This information is used for time management: When
900               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
901               if (!pvMove)
902                   ++BestMoveChanges;
903           }
904           else
905               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this is
906               // not a problem when sorting because the sort is stable and the
907               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
908               rm.score = -VALUE_INFINITE;
909       }
910
911       if (value > bestValue)
912       {
913           bestValue = SpNode ? splitPoint->bestValue = value : value;
914
915           if (value > alpha)
916           {
917               bestMove = SpNode ? splitPoint->bestMove = move : move;
918
919               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
920                   alpha = SpNode ? splitPoint->alpha = value : value;
921               else
922               {
923                   assert(value >= beta); // Fail high
924
925                   if (SpNode)
926                       splitPoint->cutoff = true;
927
928                   break;
929               }
930           }
931       }
932
933       // Step 19. Check for splitting the search
934       if (   !SpNode
935           &&  Threads.size() >= 2
936           &&  depth >= Threads.minimumSplitDepth
937           &&  (   !thisThread->activeSplitPoint
938                || !thisThread->activeSplitPoint->allSlavesSearching)
939           &&  thisThread->splitPointsSize < MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
940       {
941           assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < beta);
942
943           thisThread->split(pos, ss, alpha, beta, &bestValue, &bestMove,
944                             depth, moveCount, &mp, NT, cutNode);
945
946           if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
947               return VALUE_ZERO;
948
949           if (bestValue >= beta)
950               break;
951       }
952     }
953
954     if (SpNode)
955         return bestValue;
956
957     // Following condition would detect a stop or a cutoff set only after move
958     // loop has been completed. But in this case bestValue is valid because we
959     // have fully searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
960     /*
961        if (Signals.stop || thisThread->cutoff_occurred())
962         return VALUE_DRAW;
963     */
964
965     // Step 20. Check for mate and stalemate
966     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
967     // must be mate or stalemate. If we are in a singular extension search then
968     // return a fail low score.
969     if (!moveCount)
970         bestValue = excludedMove ? alpha
971                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
972
973     // Quiet best move: update killers, history, countermoves and followupmoves
974     else if (bestValue >= beta && !pos.capture_or_promotion(bestMove) && !inCheck)
975         update_stats(pos, ss, bestMove, depth, quietsSearched, quietCount - 1);
976
977     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
978              bestValue >= beta  ? BOUND_LOWER :
979              PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
980              depth, bestMove, ss->staticEval);
981
982     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
983
984     return bestValue;
985   }
986
987
988   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
989   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
990   // less than ONE_PLY).
991
992   template <NodeType NT, bool InCheck>
993   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
994
995     const bool PvNode = NT == PV;
996
997     assert(NT == PV || NT == NonPV);
998     assert(InCheck == !!pos.checkers());
999     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1000     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1001     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1002
1003     StateInfo st;
1004     const TTEntry* tte;
1005     Key posKey;
1006     Move ttMove, move, bestMove;
1007     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1008     bool givesCheck, evasionPrunable;
1009     Depth ttDepth;
1010
1011     // To flag BOUND_EXACT a node with eval above alpha and no available moves
1012     if (PvNode)
1013         oldAlpha = alpha;
1014
1015     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1016     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1017
1018     // Check for an instant draw or if the maximum ply has been reached
1019     if (pos.is_draw() || ss->ply > MAX_PLY)
1020         return ss->ply > MAX_PLY && !InCheck ? evaluate(pos) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1021
1022     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1023     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1024     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1025     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1026                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1027
1028     // Transposition table lookup
1029     posKey = pos.key();
1030     tte = TT.probe(posKey);
1031     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1032     ttValue = tte ? value_from_tt(tte->value(),ss->ply) : VALUE_NONE;
1033
1034     if (   tte
1035         && tte->depth() >= ttDepth
1036         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1037         && (           PvNode ?  tte->bound() == BOUND_EXACT
1038             : ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1039                               : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1040     {
1041         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1042         return ttValue;
1043     }
1044
1045     // Evaluate the position statically
1046     if (InCheck)
1047     {
1048         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1049         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1050     }
1051     else
1052     {
1053         if (tte)
1054         {
1055             // Never assume anything on values stored in TT
1056             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval_value()) == VALUE_NONE)
1057                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1058
1059             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1060             if (ttValue != VALUE_NONE)
1061                 if (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
1062                     bestValue = ttValue;
1063         }
1064         else
1065             ss->staticEval = bestValue =
1066             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos) : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
1067
1068         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1069         if (bestValue >= beta)
1070         {
1071             if (!tte)
1072                 TT.store(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1073                          DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1074
1075             return bestValue;
1076         }
1077
1078         if (PvNode && bestValue > alpha)
1079             alpha = bestValue;
1080
1081         futilityBase = bestValue + 128;
1082     }
1083
1084     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1085     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1086     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1087     // be generated.
1088     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, History, to_sq((ss-1)->currentMove));
1089     CheckInfo ci(pos);
1090
1091     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1092     while ((move = mp.next_move<false>()) != MOVE_NONE)
1093     {
1094       assert(is_ok(move));
1095
1096       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !ci.dcCandidates
1097                   ? ci.checkSq[type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))] & to_sq(move)
1098                   : pos.gives_check(move, ci);
1099
1100       // Futility pruning
1101       if (   !PvNode
1102           && !InCheck
1103           && !givesCheck
1104           &&  move != ttMove
1105           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1106           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1107       {
1108           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1109
1110           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1111
1112           if (futilityValue < beta)
1113           {
1114               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1115               continue;
1116           }
1117
1118           if (futilityBase < beta && pos.see(move) <= VALUE_ZERO)
1119           {
1120               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1121               continue;
1122           }
1123       }
1124
1125       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1126       evasionPrunable =    InCheck
1127                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1128                        && !pos.capture(move)
1129                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1130
1131       // Don't search moves with negative SEE values
1132       if (   !PvNode
1133           && (!InCheck || evasionPrunable)
1134           &&  move != ttMove
1135           &&  type_of(move) != PROMOTION
1136           &&  pos.see_sign(move) < VALUE_ZERO)
1137           continue;
1138
1139       // Check for legality just before making the move
1140       if (!pos.legal(move, ci.pinned))
1141           continue;
1142
1143       ss->currentMove = move;
1144
1145       // Make and search the move
1146       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1147       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1148                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1149       pos.undo_move(move);
1150
1151       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1152
1153       // Check for new best move
1154       if (value > bestValue)
1155       {
1156           bestValue = value;
1157
1158           if (value > alpha)
1159           {
1160               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here! Always alpha < beta
1161               {
1162                   alpha = value;
1163                   bestMove = move;
1164               }
1165               else // Fail high
1166               {
1167                   TT.store(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1168                            ttDepth, move, ss->staticEval);
1169
1170                   return value;
1171               }
1172           }
1173        }
1174     }
1175
1176     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1177     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1178     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1179         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1180
1181     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1182              PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1183              ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1184
1185     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1186
1187     return bestValue;
1188   }
1189
1190
1191   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1192   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1193   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1194
1195   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1196
1197     assert(v != VALUE_NONE);
1198
1199     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1200           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1201   }
1202
1203
1204   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1205   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1206   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1207
1208   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1209
1210     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1211           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1212           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1213   }
1214
1215
1216   // update_stats() updates killers, history, countermoves and followupmoves stats after a fail-high
1217   // of a quiet move.
1218
1219   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Depth depth, Move* quiets, int quietsCnt) {
1220
1221     if (ss->killers[0] != move)
1222     {
1223         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1224         ss->killers[0] = move;
1225     }
1226
1227     // Increase history value of the cut-off move and decrease all the other
1228     // played quiet moves.
1229     Value bonus = Value(4 * int(depth) * int(depth));
1230     History.update(pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1231     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1232     {
1233         Move m = quiets[i];
1234         History.update(pos.moved_piece(m), to_sq(m), -bonus);
1235     }
1236
1237     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1238     {
1239         Square prevMoveSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1240         Countermoves.update(pos.piece_on(prevMoveSq), prevMoveSq, move);
1241     }
1242
1243     if (is_ok((ss-2)->currentMove) && (ss-1)->currentMove == (ss-1)->ttMove)
1244     {
1245         Square prevOwnMoveSq = to_sq((ss-2)->currentMove);
1246         Followupmoves.update(pos.piece_on(prevOwnMoveSq), prevOwnMoveSq, move);
1247     }
1248   }
1249
1250
1251   // When playing with a strength handicap, choose best move among the first 'candidates'
1252   // RootMoves using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1253
1254   Move Skill::pick_move() {
1255
1256     static RKISS rk;
1257
1258     // PRNG sequence should be not deterministic
1259     for (int i = Time::now() % 50; i > 0; --i)
1260         rk.rand<unsigned>();
1261
1262     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1263     int variance = std::min(RootMoves[0].score - RootMoves[candidates - 1].score, PawnValueMg);
1264     int weakness = 120 - 2 * level;
1265     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1266     best = MOVE_NONE;
1267
1268     // Choose best move. For each move score we add two terms both dependent on
1269     // weakness. One deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1270     // then we choose the move with the resulting highest score.
1271     for (size_t i = 0; i < candidates; ++i)
1272     {
1273         int s = RootMoves[i].score;
1274
1275         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1276         if (i > 0 && RootMoves[i - 1].score > s + 2 * PawnValueMg)
1277             break;
1278
1279         // This is our magic formula
1280         s += (  weakness * int(RootMoves[0].score - s)
1281               + variance * (rk.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1282
1283         if (s > max_s)
1284         {
1285             max_s = s;
1286             best = RootMoves[i].pv[0];
1287         }
1288     }
1289     return best;
1290   }
1291
1292
1293   // uci_pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI
1294   // requires that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous
1295   // search score.
1296
1297   string uci_pv(const Position& pos, int depth, Value alpha, Value beta) {
1298
1299     std::stringstream ss;
1300     Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime + 1;
1301     size_t uciPVSize = std::min((size_t)Options["MultiPV"], RootMoves.size());
1302     int selDepth = 0;
1303
1304     for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1305         if (Threads[i]->maxPly > selDepth)
1306             selDepth = Threads[i]->maxPly;
1307
1308     for (size_t i = 0; i < uciPVSize; ++i)
1309     {
1310         bool updated = (i <= PVIdx);
1311
1312         if (depth == 1 && !updated)
1313             continue;
1314
1315         int d   = updated ? depth : depth - 1;
1316         Value v = updated ? RootMoves[i].score : RootMoves[i].prevScore;
1317
1318         if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1319             ss << "\n";
1320
1321         ss << "info depth " << d
1322            << " seldepth "  << selDepth
1323            << " score "     << (i == PVIdx ? score_to_uci(v, alpha, beta) : score_to_uci(v))
1324            << " nodes "     << pos.nodes_searched()
1325            << " nps "       << pos.nodes_searched() * 1000 / elapsed
1326            << " time "      << elapsed
1327            << " multipv "   << i + 1
1328            << " pv";
1329
1330         for (size_t j = 0; RootMoves[i].pv[j] != MOVE_NONE; ++j)
1331             ss << " " << move_to_uci(RootMoves[i].pv[j], pos.is_chess960());
1332     }
1333
1334     return ss.str();
1335   }
1336
1337 } // namespace
1338
1339
1340 /// RootMove::extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the TT table.
1341 /// We also consider both failing high nodes and BOUND_EXACT nodes here to
1342 /// ensure that we have a ponder move even when we fail high at root. This
1343 /// results in a long PV to print that is important for position analysis.
1344
1345 void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
1346
1347   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_6], *st = state;
1348   const TTEntry* tte;
1349   int ply = 1;    // At root ply is 1...
1350   Move m = pv[0]; // ...instead pv[] array starts from 0
1351   Value expectedScore = score;
1352
1353   pv.clear();
1354
1355   do {
1356       pv.push_back(m);
1357
1358       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[ply - 1]));
1359
1360       pos.do_move(pv[ply++ - 1], *st++);
1361       tte = TT.probe(pos.key());
1362       expectedScore = -expectedScore;
1363
1364   } while (   tte
1365            && expectedScore == value_from_tt(tte->value(), ply)
1366            && pos.pseudo_legal(m = tte->move()) // Local copy, TT could change
1367            && pos.legal(m, pos.pinned_pieces(pos.side_to_move()))
1368            && ply < MAX_PLY
1369            && (!pos.is_draw() || ply <= 2));
1370
1371   pv.push_back(MOVE_NONE); // Must be zero-terminating
1372
1373   while (--ply) pos.undo_move(pv[ply - 1]);
1374 }
1375
1376
1377 /// RootMove::insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and
1378 /// inserts the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
1379 /// first, even if the old TT entries have been overwritten.
1380
1381 void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
1382
1383   StateInfo state[MAX_PLY_PLUS_6], *st = state;
1384   const TTEntry* tte;
1385   int idx = 0; // Ply starts from 1, we need to start from 0
1386
1387   do {
1388       tte = TT.probe(pos.key());
1389
1390       if (!tte || tte->move() != pv[idx]) // Don't overwrite correct entries
1391           TT.store(pos.key(), VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, pv[idx], VALUE_NONE);
1392
1393       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(pv[idx]));
1394
1395       pos.do_move(pv[idx++], *st++);
1396
1397   } while (pv[idx] != MOVE_NONE);
1398
1399   while (idx) pos.undo_move(pv[--idx]);
1400 }
1401
1402
1403 /// Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do
1404
1405 void Thread::idle_loop() {
1406
1407   // Pointer 'this_sp' is not null only if we are called from split(), and not
1408   // at the thread creation. This means we are the split point's master.
1409   SplitPoint* this_sp = splitPointsSize ? activeSplitPoint : NULL;
1410
1411   assert(!this_sp || (this_sp->masterThread == this && searching));
1412
1413   while (!exit)
1414   {
1415       // If this thread has been assigned work, launch a search
1416       while (searching)
1417       {
1418           Threads.mutex.lock();
1419
1420           assert(activeSplitPoint);
1421           SplitPoint* sp = activeSplitPoint;
1422
1423           Threads.mutex.unlock();
1424
1425           Stack stack[MAX_PLY_PLUS_6], *ss = stack+2; // To allow referencing (ss-2)
1426           Position pos(*sp->pos, this);
1427
1428           std::memcpy(ss-2, sp->ss-2, 5 * sizeof(Stack));
1429           ss->splitPoint = sp;
1430
1431           sp->mutex.lock();
1432
1433           assert(activePosition == NULL);
1434
1435           activePosition = &pos;
1436
1437           if (sp->nodeType == NonPV)
1438               search<NonPV, true>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1439
1440           else if (sp->nodeType == PV)
1441               search<PV, true>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1442
1443           else if (sp->nodeType == Root)
1444               search<Root, true>(pos, ss, sp->alpha, sp->beta, sp->depth, sp->cutNode);
1445
1446           else
1447               assert(false);
1448
1449           assert(searching);
1450
1451           searching = false;
1452           activePosition = NULL;
1453           sp->slavesMask.reset(idx);
1454           sp->allSlavesSearching = false;
1455           sp->nodes += pos.nodes_searched();
1456
1457           // Wake up the master thread so to allow it to return from the idle
1458           // loop in case we are the last slave of the split point.
1459           if (    this != sp->masterThread
1460               &&  sp->slavesMask.none())
1461           {
1462               assert(!sp->masterThread->searching);
1463               sp->masterThread->notify_one();
1464           }
1465
1466           // After releasing the lock we can't access any SplitPoint related data
1467           // in a safe way because it could have been released under our feet by
1468           // the sp master.
1469           sp->mutex.unlock();
1470
1471           // Try to late join to another split point if none of its slaves has
1472           // already finished.
1473           if (Threads.size() > 2)
1474               for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1475               {
1476                   const int size = Threads[i]->splitPointsSize; // Local copy
1477                   sp = size ? &Threads[i]->splitPoints[size - 1] : NULL;
1478
1479                   if (   sp
1480                       && sp->allSlavesSearching
1481                       && available_to(Threads[i]))
1482                   {
1483                       // Recheck the conditions under lock protection
1484                       Threads.mutex.lock();
1485                       sp->mutex.lock();
1486
1487                       if (   sp->allSlavesSearching
1488                           && available_to(Threads[i]))
1489                       {
1490                            sp->slavesMask.set(idx);
1491                            activeSplitPoint = sp;
1492                            searching = true;
1493                       }
1494
1495                       sp->mutex.unlock();
1496                       Threads.mutex.unlock();
1497
1498                       break; // Just a single attempt
1499                   }
1500               }
1501       }
1502
1503       // Grab the lock to avoid races with Thread::notify_one()
1504       mutex.lock();
1505
1506       // If we are master and all slaves have finished then exit idle_loop
1507       if (this_sp && this_sp->slavesMask.none())
1508       {
1509           assert(!searching);
1510           mutex.unlock();
1511           break;
1512       }
1513
1514       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled instead of
1515       // wasting CPU time polling for work.
1516       if (!searching && !exit)
1517           sleepCondition.wait(mutex);
1518
1519       mutex.unlock();
1520   }
1521 }
1522
1523
1524 /// check_time() is called by the timer thread when the timer triggers. It is
1525 /// used to print debug info and, more importantly, to detect when we are out of
1526 /// available time and thus stop the search.
1527
1528 void check_time() {
1529
1530   static Time::point lastInfoTime = Time::now();
1531   int64_t nodes = 0; // Workaround silly 'uninitialized' gcc warning
1532
1533   if (Time::now() - lastInfoTime >= 1000)
1534   {
1535       lastInfoTime = Time::now();
1536       dbg_print();
1537   }
1538
1539   if (Limits.ponder)
1540       return;
1541
1542   if (Limits.nodes)
1543   {
1544       Threads.mutex.lock();
1545
1546       nodes = RootPos.nodes_searched();
1547
1548       // Loop across all split points and sum accumulated SplitPoint nodes plus
1549       // all the currently active positions nodes.
1550       for (size_t i = 0; i < Threads.size(); ++i)
1551           for (int j = 0; j < Threads[i]->splitPointsSize; ++j)
1552           {
1553               SplitPoint& sp = Threads[i]->splitPoints[j];
1554
1555               sp.mutex.lock();
1556
1557               nodes += sp.nodes;
1558
1559               for (size_t idx = 0; idx < Threads.size(); ++idx)
1560                   if (sp.slavesMask.test(idx) && Threads[idx]->activePosition)
1561                       nodes += Threads[idx]->activePosition->nodes_searched();
1562
1563               sp.mutex.unlock();
1564           }
1565
1566       Threads.mutex.unlock();
1567   }
1568
1569   Time::point elapsed = Time::now() - SearchTime;
1570   bool stillAtFirstMove =    Signals.firstRootMove
1571                          && !Signals.failedLowAtRoot
1572                          &&  elapsed > TimeMgr.available_time() * 75 / 100;
1573
1574   bool noMoreTime =   elapsed > TimeMgr.maximum_time() - 2 * TimerThread::Resolution
1575                    || stillAtFirstMove;
1576
1577   if (   (Limits.use_time_management() && noMoreTime)
1578       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1579       || (Limits.nodes && nodes >= Limits.nodes))
1580       Signals.stop = true;
1581 }