Prefer empty() to size()
[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 <iomanip>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26 #include <vector>
27 #include <algorithm>
28
29 #include "book.h"
30 #include "evaluate.h"
31 #include "history.h"
32 #include "misc.h"
33 #include "movegen.h"
34 #include "movepick.h"
35 #include "search.h"
36 #include "timeman.h"
37 #include "thread.h"
38 #include "tt.h"
39 #include "ucioption.h"
40
41 namespace Search {
42
43   volatile SignalsType Signals;
44   LimitsType Limits;
45   std::vector<Move> RootMoves;
46   Position RootPosition;
47 }
48
49 using std::cout;
50 using std::endl;
51 using std::string;
52 using namespace Search;
53
54 namespace {
55
56   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
57   const bool FakeSplit = false;
58
59   // Different node types, used as template parameter
60   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
61
62   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
63   // move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
64   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
65   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
66   struct RootMove {
67
68     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
69     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
70     // than a move m2 if it has an higher score
71     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
72
73     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
74     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
75
76     int64_t nodes;
77     Value score;
78     Value prevScore;
79     std::vector<Move> pv;
80   };
81
82   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
83   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
84
85     void init(Position& pos, Move rootMoves[]);
86     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
87
88     int bestMoveChanges;
89   };
90
91
92   /// Constants
93
94   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
95   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
96   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
97
98   // Step 6. Razoring
99
100   // Maximum depth for razoring
101   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
102
103   // Dynamic razoring margin based on depth
104   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
105
106   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
107   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
108
109   // Step 9. Internal iterative deepening
110
111   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
112   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
113
114   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
115   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
116   const Value IIDMargin = Value(0x100);
117
118   // Step 11. Decide the new search depth
119
120   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
121   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
122   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
123   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
124   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
125
126   // Minimum depth for use of singular extension
127   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
128
129   // Step 12. Futility pruning
130
131   // Futility margin for quiescence search
132   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
133
134   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
135   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
136   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
137
138   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
139
140     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[std::max(int(d), 1)][std::min(mn, 63)]
141                            : 2 * VALUE_INFINITE;
142   }
143
144   inline int futility_move_count(Depth d) {
145
146     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
147   }
148
149   // Step 14. Reduced search
150
151   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
152   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
153
154   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
155
156     return (Depth) Reductions[PvNode][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
157   }
158
159   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
160   // better than the second best move.
161   const Value EasyMoveMargin = Value(0x150);
162
163
164   /// Namespace variables
165
166   // Root move list
167   RootMoveList Rml;
168
169   // MultiPV mode
170   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIdx;
171
172   // Time management variables
173   TimeManager TimeMgr;
174
175   // Skill level adjustment
176   int SkillLevel;
177   bool SkillLevelEnabled;
178
179   // History table
180   History H;
181
182
183   /// Local functions
184
185   Move id_loop(Position& pos, Move rootMoves[], Move* ponderMove);
186
187   template <NodeType NT>
188   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
189
190   template <NodeType NT>
191   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
192
193   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
194   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
195   Value value_to_tt(Value v, int ply);
196   Value value_from_tt(Value v, int ply);
197   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
198   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
199   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
200   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
201   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
202
203   int elapsed_time(bool reset = false);
204   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
205   string speed_to_uci(int64_t nodes);
206   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
207   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
208   string depth_to_uci(Depth depth);
209
210   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
211   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
212   // we simply create and use a standard MovePicker object.
213   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
214
215     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, Stack* ss, Value b)
216                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
217   };
218
219   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
220   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
221
222     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, Stack* ss, Value b)
223                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
224
225     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
226     MovePicker* mp;
227   };
228
229   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
230   // notation compatible with UCI protocol.
231   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
232
233     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
234     return os << move_to_uci(m, chess960);
235   }
236
237   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
238   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
239   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
240   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
241   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
242   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
243   enum set960 {};
244
245   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
246
247     os.iword(0) = int(f);
248     return os;
249   }
250
251   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
252   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
253   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
254   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
255   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
256   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
257   template <bool PvNode>
258   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
259                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
260     assert(m != MOVE_NONE);
261
262     Depth result = DEPTH_ZERO;
263     *dangerous = moveIsCheck;
264
265     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
266         result += CheckExtension[PvNode];
267
268     if (type_of(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
269     {
270         Color c = pos.side_to_move();
271         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
272         {
273             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
274             *dangerous = true;
275         }
276         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
277         {
278             result += PassedPawnExtension[PvNode];
279             *dangerous = true;
280         }
281     }
282
283     if (   captureOrPromotion
284         && type_of(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
285         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
286             - PieceValueMidgame[pos.piece_on(move_to(m))] == VALUE_ZERO)
287         && !is_special(m))
288     {
289         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
290         *dangerous = true;
291     }
292
293     return std::min(result, ONE_PLY);
294   }
295
296 } // namespace
297
298
299 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
300
301 void Search::init() {
302
303   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
304   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
305   int mc; // moveCount
306
307   // Init reductions array
308   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
309   {
310       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
311       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
312       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
313       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
314   }
315
316   // Init futility margins array
317   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
318       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
319
320   // Init futility move count array
321   for (d = 0; d < 32; d++)
322       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
323 }
324
325
326 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
327 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
328
329 int64_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
330
331   StateInfo st;
332   int64_t sum = 0;
333
334   // Generate all legal moves
335   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
336
337   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
338   // the moves, just to count them.
339   if (depth <= ONE_PLY)
340       return ml.size();
341
342   // Loop through all legal moves
343   CheckInfo ci(pos);
344   for ( ; !ml.end(); ++ml)
345   {
346       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
347       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
348       pos.undo_move(ml.move());
349   }
350   return sum;
351 }
352
353
354 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called by the
355 /// main thread when the program receives the UCI 'go' command. It searches from
356 /// RootPosition and at the end prints the "bestmove" to output.
357
358 void Search::think() {
359
360   static Book book; // Defined static to initialize the PRNG only once
361
362   Position& pos = RootPosition;
363
364   // Reset elapsed search time
365   elapsed_time(true);
366
367   // Set output stream mode: normal or chess960. Castling notation is different
368   cout << set960(pos.is_chess960());
369
370   // Look for a book move
371   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
372   {
373       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
374           book.open(Options["Book File"].value<string>());
375
376       Move bookMove = book.probe(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
377       if (bookMove != MOVE_NONE)
378       {
379           if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
380               Threads.wait_for_stop_or_ponderhit();
381
382           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
383           return;
384       }
385   }
386
387   // Read UCI options: GUI could change UCI parameters during the game
388   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
389   Threads.read_uci_options();
390
391   // Set a new TT size if changed
392   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
393
394   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
395   {
396       Options["Clear Hash"].set_value("false");
397       TT.clear();
398   }
399
400   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
401   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
402
403   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
404   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
405   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
406   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? std::max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
407
408   // Write current search header to log file
409   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
410   {
411       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
412       log << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
413           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
414           << " ponder: "      << Limits.ponder
415           << " time: "        << Limits.time
416           << " increment: "   << Limits.increment
417           << " moves to go: " << Limits.movesToGo
418           << endl;
419   }
420
421   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
422   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
423   {
424       Threads[i].maxPly = 0;
425       Threads[i].wake_up();
426   }
427
428   // Set best timer interval to avoid lagging under time pressure. Timer is
429   // used to check for remaining available thinking time.
430    TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
431
432   if (TimeMgr.available_time())
433       Threads.set_timer(std::min(100, std::max(TimeMgr.available_time() / 8, 20)));
434   else
435       Threads.set_timer(100);
436
437   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
438   Move ponderMove = MOVE_NONE;
439   Move bestMove = id_loop(pos, &RootMoves[0], &ponderMove);
440
441   // Stop timer, no need to check for available time any more
442   Threads.set_timer(0);
443
444   // This makes all the slave threads to go to sleep, if not already sleeping
445   Threads.set_size(1);
446
447   // Write current search final statistics to log file
448   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
449   {
450       int e = elapsed_time();
451
452       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
453       log << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
454           << "\nNodes/second: " << (e > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / e : 0)
455           << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
456
457       StateInfo st;
458       pos.do_move(bestMove, st);
459       log << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
460       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
461   }
462
463   // When we reach max depth we arrive here even without a StopRequest, but if
464   // we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the best move
465   // before we are told to do so.
466   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
467       Threads.wait_for_stop_or_ponderhit();
468
469   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
470   cout << "bestmove " << bestMove;
471
472   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
473   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
474   if (ponderMove != MOVE_NONE)
475       cout << " ponder " << ponderMove;
476
477   cout << endl;
478 }
479
480
481 namespace {
482
483   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
484   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
485   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
486
487   Move id_loop(Position& pos, Move rootMoves[], Move* ponderMove) {
488
489     Stack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
490     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
491     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
492     int depth, aspirationDelta;
493     Value bestValue, alpha, beta;
494     Move bestMove, skillBest, skillPonder;
495     bool bestMoveNeverChanged = true;
496
497     // Initialize stuff before a new search
498     memset(ss, 0, 4 * sizeof(Stack));
499     TT.new_search();
500     H.clear();
501     *ponderMove = bestMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
502     depth = aspirationDelta = 0;
503     bestValue = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
504     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
505
506     // Moves to search are verified and copied
507     Rml.init(pos, rootMoves);
508
509     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
510     if (Rml.empty())
511     {
512         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
513              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
514
515         return MOVE_NONE;
516     }
517
518     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
519     while (!Signals.stop && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
520     {
521         // Save now last iteration's scores, before Rml moves are reordered
522         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
523             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
524
525         Rml.bestMoveChanges = 0;
526
527         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
528         for (MultiPVIdx = 0; MultiPVIdx < std::min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIdx++)
529         {
530             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
531             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIdx].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
532             {
533                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
534                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
535
536                 aspirationDelta = std::min(std::max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
537                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
538
539                 alpha = std::max(Rml[MultiPVIdx].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
540                 beta  = std::min(Rml[MultiPVIdx].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
541             }
542             else
543             {
544                 alpha = -VALUE_INFINITE;
545                 beta  =  VALUE_INFINITE;
546             }
547
548             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
549             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
550             do {
551                 // Search starts from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
552                 // needed by update gains and ss copy when splitting at Root.
553                 bestValue = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
554
555                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
556                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
557                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
558                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
559                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
560                 // the already searched PV lines are preserved.
561                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIdx, Rml.end());
562
563                 // In case we have found an exact score and we are going to leave
564                 // the fail high/low loop then reorder the PV moves, otherwise
565                 // leave the last PV move in its position so to be searched again.
566                 // Of course this is needed only in MultiPV search.
567                 if (MultiPVIdx && bestValue > alpha && bestValue < beta)
568                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIdx);
569
570                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
571                 // have been overwritten during the search.
572                 for (int i = 0; i <= MultiPVIdx; i++)
573                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
574
575                 // If search has been stopped exit the aspiration window loop,
576                 // note that sorting and writing PV back to TT is safe becuase
577                 // Rml is still valid, although refers to the previous iteration.
578                 if (Signals.stop)
579                     break;
580
581                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
582                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search. UCI
583                 // protocol requires to send all the PV lines also if are still
584                 // to be searched and so refer to the previous search's score.
585                 if ((bestValue > alpha && bestValue < beta) || elapsed_time() > 2000)
586                     for (int i = 0; i < std::min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
587                     {
588                         bool updated = (i <= MultiPVIdx);
589
590                         if (depth == 1 && !updated)
591                             continue;
592
593                         Depth d = (updated ? depth : depth - 1) * ONE_PLY;
594                         Value s = (updated ? Rml[i].score : Rml[i].prevScore);
595
596                         cout << "info"
597                              << depth_to_uci(d)
598                              << (i == MultiPVIdx ? score_to_uci(s, alpha, beta) : score_to_uci(s))
599                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
600                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
601                              << endl;
602                     }
603
604                 // In case of failing high/low increase aspiration window and
605                 // research, otherwise exit the fail high/low loop.
606                 if (bestValue >= beta)
607                 {
608                     beta = std::min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
609                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
610                 }
611                 else if (bestValue <= alpha)
612                 {
613                     Signals.failedLowAtRoot = true;
614                     Signals.stopOnPonderhit = false;
615
616                     alpha = std::max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
617                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
618                 }
619                 else
620                     break;
621
622             } while (abs(bestValue) < VALUE_KNOWN_WIN);
623         }
624
625         // Collect info about search result
626         bestMove = Rml[0].pv[0];
627         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
628         bestValues[depth] = bestValue;
629         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
630
631         // Skills: Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
632         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
633             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
634
635         if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
636         {
637             Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
638             log << pretty_pv(pos, depth, bestValue, elapsed_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
639         }
640
641         // Filter out startup noise when monitoring best move stability
642         if (depth > 2 && bestMoveChanges[depth])
643             bestMoveNeverChanged = false;
644
645         // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
646         if (!Signals.stop && !Signals.stopOnPonderhit && Limits.useTimeManagement())
647         {
648             bool stop = false; // Local variable instead of the volatile Signals.stop
649
650             // Take in account some extra time if the best move has changed
651             if (depth > 4 && depth < 50)
652                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
653
654             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
655             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
656             if (elapsed_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
657                 stop = true;
658
659             // Stop search early if one move seems to be much better than others
660             if (   depth >= 10
661                 && !stop
662                 && (   bestMoveNeverChanged
663                     || elapsed_time() > (TimeMgr.available_time() * 40) / 100))
664             {
665                 Value rBeta = bestValue - EasyMoveMargin;
666                 (ss+1)->excludedMove = bestMove;
667                 (ss+1)->skipNullMove = true;
668                 Value v = search<NonPV>(pos, ss+1, rBeta - 1, rBeta, (depth * ONE_PLY) / 2);
669                 (ss+1)->skipNullMove = false;
670                 (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
671
672                 if (v < rBeta)
673                     stop = true;
674             }
675
676             if (stop)
677             {
678                 // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
679                 // keep pondering until GUI sends "ponderhit" or "stop".
680                 if (Limits.ponder)
681                     Signals.stopOnPonderhit = true;
682                 else
683                     Signals.stop = true;
684             }
685         }
686     }
687
688     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
689     if (SkillLevelEnabled)
690     {
691         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
692             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
693
694         bestMove = skillBest;
695         *ponderMove = skillPonder;
696     }
697
698     return bestMove;
699   }
700
701
702   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
703   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
704   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
705   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
706   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
707   // here: This is taken care of after we return from the split point.
708
709   template <NodeType NT>
710   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
711
712     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
713     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
714     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
715
716     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
717     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
718     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
719     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
720
721     Move movesSearched[MAX_MOVES];
722     int64_t nodes;
723     StateInfo st;
724     const TTEntry *tte;
725     Key posKey;
726     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
727     Depth ext, newDepth;
728     ValueType vt;
729     Value bestValue, value, oldAlpha;
730     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValue;
731     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck;
732     bool captureOrPromotion, dangerous, doFullDepthSearch;
733     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
734     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
735     SplitPoint* sp = NULL;
736
737     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
738     oldAlpha = alpha;
739     inCheck = pos.in_check();
740     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
741
742     // Used to send selDepth info to GUI
743     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
744         thread.maxPly = ss->ply;
745
746     // Step 1. Initialize node
747     if (!SpNode)
748     {
749         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
750         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
751         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
752     }
753     else
754     {
755         sp = ss->sp;
756         tte = NULL;
757         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
758         threatMove = sp->threatMove;
759         goto split_point_start;
760     }
761
762     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
763     if ((   Signals.stop
764          || pos.is_draw<false>()
765          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
766         return VALUE_DRAW;
767
768     // Step 3. Mate distance pruning
769     if (!RootNode)
770     {
771         alpha = std::max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
772         beta = std::min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
773         if (alpha >= beta)
774             return alpha;
775     }
776
777     // Step 4. Transposition table lookup
778     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
779     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
780     excludedMove = ss->excludedMove;
781     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
782     tte = TT.probe(posKey);
783     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
784
785     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
786     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
787     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
788     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
789     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
790                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
791     {
792         TT.refresh(tte);
793         ss->bestMove = move = ttMove; // Can be MOVE_NONE
794         value = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
795
796         if (   value >= beta
797             && move
798             && !pos.is_capture_or_promotion(move)
799             && move != ss->killers[0])
800         {
801             ss->killers[1] = ss->killers[0];
802             ss->killers[0] = move;
803         }
804         return value;
805     }
806
807     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
808     if (inCheck)
809         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
810     else if (tte)
811     {
812         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
813
814         ss->eval = tte->static_value();
815         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
816         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
817     }
818     else
819     {
820         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
821         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
822     }
823
824     // Update gain for the parent non-capture move given the static position
825     // evaluation before and after the move.
826     if (   (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
827         && (ss-1)->eval != VALUE_NONE
828         && ss->eval != VALUE_NONE
829         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
830         && !is_special(move))
831     {
832         Square to = move_to(move);
833         H.update_gain(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->eval - ss->eval);
834     }
835
836     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
837     if (   !PvNode
838         &&  depth < RazorDepth
839         && !inCheck
840         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
841         &&  ttMove == MOVE_NONE
842         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
843         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
844     {
845         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
846         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
847         if (v < rbeta)
848             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
849             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
850             return v;
851     }
852
853     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
854     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
855     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
856     if (   !PvNode
857         && !ss->skipNullMove
858         &&  depth < RazorDepth
859         && !inCheck
860         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
861         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
862         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
863         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
864
865     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
866     if (   !PvNode
867         && !ss->skipNullMove
868         &&  depth > ONE_PLY
869         && !inCheck
870         &&  refinedValue >= beta
871         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
872         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
873     {
874         ss->currentMove = MOVE_NULL;
875
876         // Null move dynamic reduction based on depth
877         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
878
879         // Null move dynamic reduction based on value
880         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
881             R++;
882
883         pos.do_null_move<true>(st);
884         (ss+1)->skipNullMove = true;
885         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
886                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
887         (ss+1)->skipNullMove = false;
888         pos.do_null_move<false>(st);
889
890         if (nullValue >= beta)
891         {
892             // Do not return unproven mate scores
893             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
894                 nullValue = beta;
895
896             if (depth < 6 * ONE_PLY)
897                 return nullValue;
898
899             // Do verification search at high depths
900             ss->skipNullMove = true;
901             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
902             ss->skipNullMove = false;
903
904             if (v >= beta)
905                 return nullValue;
906         }
907         else
908         {
909             // The null move failed low, which means that we may be faced with
910             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
911             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
912             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
913             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
914             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
915             threatMove = (ss+1)->bestMove;
916
917             if (   depth < ThreatDepth
918                 && (ss-1)->reduction
919                 && threatMove != MOVE_NONE
920                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
921                 return beta - 1;
922         }
923     }
924
925     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
926     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
927     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
928     // prune the previous move.
929     if (   !PvNode
930         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
931         && !inCheck
932         && !ss->skipNullMove
933         &&  excludedMove == MOVE_NONE
934         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
935     {
936         Value rbeta = beta + 200;
937         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
938
939         assert(rdepth >= ONE_PLY);
940
941         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
942         CheckInfo ci(pos);
943
944         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
945             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
946             {
947                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
948                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
949                 pos.undo_move(move);
950                 if (value >= rbeta)
951                     return value;
952             }
953     }
954
955     // Step 10. Internal iterative deepening
956     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
957         && ttMove == MOVE_NONE
958         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
959     {
960         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
961
962         ss->skipNullMove = true;
963         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
964         ss->skipNullMove = false;
965
966         tte = TT.probe(posKey);
967         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
968     }
969
970 split_point_start: // At split points actual search starts from here
971
972     // Initialize a MovePicker object for the current position
973     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
974     CheckInfo ci(pos);
975     ss->bestMove = MOVE_NONE;
976     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
977     singularExtensionNode =   !RootNode
978                            && !SpNode
979                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
980                            && ttMove != MOVE_NONE
981                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
982                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
983                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
984     if (SpNode)
985     {
986         lock_grab(&(sp->lock));
987         bestValue = sp->bestValue;
988     }
989
990     // Step 11. Loop through moves
991     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
992     while (   bestValue < beta
993            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
994            && !thread.cutoff_occurred())
995     {
996       assert(is_ok(move));
997
998       if (move == excludedMove)
999           continue;
1000
1001       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1002       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1003       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
1004       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIdx))
1005           continue;
1006
1007       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
1008       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1009           continue;
1010
1011       if (SpNode)
1012       {
1013           moveCount = ++sp->moveCount;
1014           lock_release(&(sp->lock));
1015       }
1016       else
1017           moveCount++;
1018
1019       if (RootNode)
1020       {
1021           // This is used by time management
1022           Signals.firstRootMove = (moveCount == 1);
1023
1024           // Save the current node count before the move is searched
1025           nodes = pos.nodes_searched();
1026
1027           // For long searches send current move info to GUI
1028           if (pos.thread() == 0 && elapsed_time() > 2000)
1029               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1030                    << " currmove " << move
1031                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIdx << endl;
1032       }
1033
1034       isPvMove = (PvNode && moveCount <= 1);
1035       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1036       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
1037
1038       // Step 12. Decide the new search depth
1039       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1040
1041       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1042       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1043       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1044       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1045       // a margin then we extend ttMove.
1046       if (   singularExtensionNode
1047           && move == ttMove
1048           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1049           && ext < ONE_PLY)
1050       {
1051           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1052
1053           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1054           {
1055               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1056               ss->excludedMove = move;
1057               ss->skipNullMove = true;
1058               value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1059               ss->skipNullMove = false;
1060               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1061               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1062               if (value < rBeta)
1063                   ext = ONE_PLY;
1064           }
1065       }
1066
1067       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1068       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1069
1070       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1071       if (   !PvNode
1072           && !captureOrPromotion
1073           && !inCheck
1074           && !dangerous
1075           &&  move != ttMove
1076           && !is_castle(move))
1077       {
1078           // Move count based pruning
1079           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1080               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1081               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1082           {
1083               if (SpNode)
1084                   lock_grab(&(sp->lock));
1085
1086               continue;
1087           }
1088
1089           // Value based pruning
1090           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1091           // but fixing this made program slightly weaker.
1092           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1093           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1094                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1095
1096           if (futilityValue < beta)
1097           {
1098               if (SpNode)
1099               {
1100                   lock_grab(&(sp->lock));
1101                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1102                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1103               }
1104               else if (futilityValue > bestValue)
1105                   bestValue = futilityValue;
1106
1107               continue;
1108           }
1109
1110           // Prune moves with negative SEE at low depths
1111           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1112               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1113               && pos.see_sign(move) < 0)
1114           {
1115               if (SpNode)
1116                   lock_grab(&(sp->lock));
1117
1118               continue;
1119           }
1120       }
1121
1122       // Check for legality only before to do the move
1123       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1124       {
1125           moveCount--;
1126           continue;
1127       }
1128
1129       ss->currentMove = move;
1130       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1131           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1132
1133       // Step 14. Make the move
1134       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1135
1136       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high will be
1137       // re-searched at full depth.
1138       if (   depth > 3 * ONE_PLY
1139           && !isPvMove
1140           && !captureOrPromotion
1141           && !dangerous
1142           && !is_castle(move)
1143           &&  ss->killers[0] != move
1144           &&  ss->killers[1] != move)
1145       {
1146           ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1147           Depth d = newDepth - ss->reduction;
1148           alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1149
1150           value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1151                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1152
1153           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
1154           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1155       }
1156       else
1157           doFullDepthSearch = !isPvMove;
1158
1159       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
1160       if (doFullDepthSearch)
1161       {
1162           alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1163           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1164                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1165       }
1166
1167       // Only for PV nodes do a full PV search on the first move or after a fail
1168       // high, in the latter case search only if value < beta, otherwise let the
1169       // parent node to fail low with value <= alpha and to try another move.
1170       if (PvNode && (isPvMove || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
1171           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1172                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1173
1174       // Step 17. Undo move
1175       pos.undo_move(move);
1176
1177       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1178
1179       // Step 18. Check for new best move
1180       if (SpNode)
1181       {
1182           lock_grab(&(sp->lock));
1183           bestValue = sp->bestValue;
1184           alpha = sp->alpha;
1185       }
1186
1187       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1188       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1189       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1190       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1191       if (RootNode && !Signals.stop)
1192       {
1193           // Remember searched nodes counts for this move
1194           RootMove* rm = Rml.find(move);
1195           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1196
1197           // PV move or new best move ?
1198           if (isPvMove || value > alpha)
1199           {
1200               // Update PV
1201               rm->score = value;
1202               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1203
1204               // We record how often the best move has been changed in each
1205               // iteration. This information is used for time management: When
1206               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1207               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1208                   Rml.bestMoveChanges++;
1209           }
1210           else
1211               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1212               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1213               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1214               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1215
1216       } // RootNode
1217
1218       if (value > bestValue)
1219       {
1220           bestValue = value;
1221           ss->bestMove = move;
1222
1223           if (   PvNode
1224               && value > alpha
1225               && value < beta) // We want always alpha < beta
1226               alpha = value;
1227
1228           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1229           {
1230               sp->bestValue = value;
1231               sp->ss->bestMove = move;
1232               sp->alpha = alpha;
1233               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1234           }
1235       }
1236
1237       // Step 19. Check for split
1238       if (   !SpNode
1239           && depth >= Threads.min_split_depth()
1240           && bestValue < beta
1241           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1242           && !Signals.stop
1243           && !thread.cutoff_occurred())
1244           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1245                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1246     }
1247
1248     // Step 20. Check for mate and stalemate
1249     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1250     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1251     // case of StopRequest or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1252     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1253     // If we are in a singular extension search then return a 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 && !Signals.stop && !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.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, Stack* 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     ValueType vt;
1317     Value oldAlpha = alpha;
1318
1319     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1320     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1321
1322     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1323     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1324         return VALUE_DRAW;
1325
1326     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1327     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1328     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1329     inCheck = pos.in_check();
1330     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1331
1332     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1333     // pruning, but only for move ordering.
1334     tte = TT.probe(pos.get_key());
1335     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1336
1337     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1338     {
1339         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1340         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1341     }
1342
1343     // Evaluate the position statically
1344     if (inCheck)
1345     {
1346         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1347         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1348         enoughMaterial = false;
1349     }
1350     else
1351     {
1352         if (tte)
1353         {
1354             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1355
1356             evalMargin = tte->static_value_margin();
1357             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1358         }
1359         else
1360             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1361
1362         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1363         if (bestValue >= beta)
1364         {
1365             if (!tte)
1366                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1367
1368             return bestValue;
1369         }
1370
1371         if (PvNode && bestValue > alpha)
1372             alpha = bestValue;
1373
1374         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1375         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1376         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1377     }
1378
1379     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1380     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1381     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1382     // be generated.
1383     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1384     CheckInfo ci(pos);
1385
1386     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1387     while (   bestValue < beta
1388            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1389     {
1390       assert(is_ok(move));
1391
1392       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1393
1394       // Futility pruning
1395       if (   !PvNode
1396           && !inCheck
1397           && !givesCheck
1398           &&  move != ttMove
1399           &&  enoughMaterial
1400           && !is_promotion(move)
1401           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1402       {
1403           futilityValue =  futilityBase
1404                          + PieceValueEndgame[pos.piece_on(move_to(move))]
1405                          + (is_enpassant(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1406
1407           if (futilityValue < beta)
1408           {
1409               if (futilityValue > bestValue)
1410                   bestValue = futilityValue;
1411
1412               continue;
1413           }
1414
1415           // Prune moves with negative or equal SEE
1416           if (   futilityBase < beta
1417               && depth < DEPTH_ZERO
1418               && pos.see(move) <= 0)
1419               continue;
1420       }
1421
1422       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1423       evasionPrunable =   !PvNode
1424                        && inCheck
1425                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1426                        && !pos.is_capture(move)
1427                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1428
1429       // Don't search moves with negative SEE values
1430       if (   !PvNode
1431           && (!inCheck || evasionPrunable)
1432           &&  move != ttMove
1433           && !is_promotion(move)
1434           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1435           continue;
1436
1437       // Don't search useless checks
1438       if (   !PvNode
1439           && !inCheck
1440           &&  givesCheck
1441           &&  move != ttMove
1442           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1443           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1444           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1445       {
1446           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1447               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1448
1449           continue;
1450       }
1451
1452       // Check for legality only before to do the move
1453       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1454           continue;
1455
1456       // Update current move
1457       ss->currentMove = move;
1458
1459       // Make and search the move
1460       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1461       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1462       pos.undo_move(move);
1463
1464       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1465
1466       // New best move?
1467       if (value > bestValue)
1468       {
1469           bestValue = value;
1470           ss->bestMove = move;
1471
1472           if (   PvNode
1473               && value > alpha
1474               && value < beta) // We want always alpha < beta
1475               alpha = value;
1476        }
1477     }
1478
1479     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1480     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1481     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1482         return value_mated_in(ss->ply);
1483
1484     // Update transposition table
1485     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1486     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1487          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1488
1489     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1490
1491     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1492
1493     return bestValue;
1494   }
1495
1496
1497   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1498   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1499   // will be pruned.
1500
1501   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1502   {
1503     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1504     Square from, to, ksq, victimSq;
1505     Piece pc;
1506     Color them;
1507     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1508
1509     from = move_from(move);
1510     to = move_to(move);
1511     them = flip(pos.side_to_move());
1512     ksq = pos.king_square(them);
1513     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1514     pc = pos.piece_on(from);
1515
1516     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1517     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1518     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1519
1520     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1521     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1522
1523     if (!(b && (b & (b - 1))))
1524         return true;
1525
1526     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1527     if (   type_of(pc) == QUEEN
1528         && bit_is_set(kingAtt, to))
1529         return true;
1530
1531     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1532     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1533
1534     while (b)
1535     {
1536         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1537         futilityValue = futilityBase + PieceValueEndgame[pos.piece_on(victimSq)];
1538
1539         // Note that here we generate illegal "double move"!
1540         if (   futilityValue >= beta
1541             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1542             return true;
1543
1544         if (futilityValue > bv)
1545             bv = futilityValue;
1546     }
1547
1548     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1549     *bestValue = bv;
1550     return false;
1551   }
1552
1553
1554   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1555   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1556   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1557   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1558   // second move is assumed to be a move from the current position.
1559
1560   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1561
1562     Square f1, t1, f2, t2;
1563     Piece p1, p2;
1564     Square ksq;
1565
1566     assert(is_ok(m1));
1567     assert(is_ok(m2));
1568
1569     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1570     f2 = move_from(m2);
1571     t1 = move_to(m1);
1572     if (f2 == t1)
1573         return true;
1574
1575     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1576     t2 = move_to(m2);
1577     f1 = move_from(m1);
1578     if (t2 == f1)
1579         return true;
1580
1581     // Case 3: Moving through the vacated square
1582     p2 = pos.piece_on(f2);
1583     if (   piece_is_slider(p2)
1584         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1585       return true;
1586
1587     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1588     p1 = pos.piece_on(t1);
1589     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1590         return true;
1591
1592     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1593     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1594     if (    piece_is_slider(p1)
1595         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1596     {
1597         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1598         clear_bit(&occ, f2);
1599         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1600             return true;
1601     }
1602     return false;
1603   }
1604
1605
1606   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1607   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1608   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1609
1610   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1611
1612     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1613       return v + ply;
1614
1615     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1616       return v - ply;
1617
1618     return v;
1619   }
1620
1621
1622   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1623   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1624
1625   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1626
1627     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1628       return v - ply;
1629
1630     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1631       return v + ply;
1632
1633     return v;
1634   }
1635
1636
1637   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1638   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1639
1640   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1641
1642     assert(is_ok(m));
1643     assert(is_ok(threat));
1644     assert(!pos.is_capture_or_promotion(m));
1645     assert(!pos.is_passed_pawn_push(m));
1646
1647     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1648
1649     mfrom = move_from(m);
1650     mto = move_to(m);
1651     tfrom = move_from(threat);
1652     tto = move_to(threat);
1653
1654     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1655     if (mfrom == tto)
1656         return true;
1657
1658     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1659     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1660     if (   pos.is_capture(threat)
1661         && (   PieceValueMidgame[pos.piece_on(tfrom)] >= PieceValueMidgame[pos.piece_on(tto)]
1662             || type_of(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1663         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1664         return true;
1665
1666     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1667     // prune safe moves which block its ray.
1668     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1669         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1670         && pos.see_sign(m) >= 0)
1671         return true;
1672
1673     return false;
1674   }
1675
1676
1677   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1678   // can be used to cut-off at a given point in search.
1679
1680   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1681
1682     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1683
1684     return   (   tte->depth() >= depth
1685               || v >= std::max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1686               || v < std::min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1687
1688           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1689               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1690   }
1691
1692
1693   // refine_eval() returns the transposition table score if
1694   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1695
1696   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1697
1698       assert(tte);
1699
1700       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1701
1702       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1703           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1704           return v;
1705
1706       return defaultEval;
1707   }
1708
1709
1710   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1711   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1712
1713   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1714                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1715     Move m;
1716     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1717
1718     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1719
1720     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1721     {
1722         m = movesSearched[i];
1723
1724         assert(m != move);
1725
1726         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1727     }
1728   }
1729
1730
1731   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1732   // since the beginning of the current search.
1733
1734   int elapsed_time(bool reset) {
1735
1736     static int searchStartTime;
1737
1738     if (reset)
1739         searchStartTime = get_system_time();
1740
1741     return get_system_time() - searchStartTime;
1742   }
1743
1744
1745   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1746   // protocol specifications:
1747   //
1748   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1749   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1750   //            use negative values for y.
1751
1752   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1753
1754     std::stringstream s;
1755
1756     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1757         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1758     else
1759         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1760
1761     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1762
1763     return s.str();
1764   }
1765
1766
1767   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1768   // to be sent to UCI gui.
1769
1770   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1771
1772     std::stringstream s;
1773     int t = elapsed_time();
1774
1775     s << " nodes " << nodes
1776       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1777       << " time "  << t;
1778
1779     return s.str();
1780   }
1781
1782
1783   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1784   // formatted according to UCI specification.
1785
1786   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1787
1788     std::stringstream s;
1789
1790     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1791
1792     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1793         s << *pv << " ";
1794
1795     return s.str();
1796   }
1797
1798
1799   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1800   // seldepth formatted according to UCI specification.
1801
1802   string depth_to_uci(Depth depth) {
1803
1804     std::stringstream s;
1805
1806     // Retrieve max searched depth among threads
1807     int selDepth = 0;
1808     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1809         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1810             selDepth = Threads[i].maxPly;
1811
1812      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1813
1814     return s.str();
1815   }
1816
1817   string time_to_string(int millisecs) {
1818
1819     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1820     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1821
1822     int hours = millisecs / MSecHour;
1823     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1824     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1825
1826     std::stringstream s;
1827
1828     if (hours)
1829         s << hours << ':';
1830
1831     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1832     return s.str();
1833   }
1834
1835   string score_to_string(Value v) {
1836
1837     std::stringstream s;
1838
1839     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1840         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1841     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1842         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1843     else
1844         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1845
1846     return s.str();
1847   }
1848
1849
1850   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1851   // It is used to write search information to the log file (which is created
1852   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1853
1854   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1855
1856     const int64_t K = 1000;
1857     const int64_t M = 1000000;
1858     const int startColumn = 28;
1859     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1860
1861     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1862     Move* m = pv;
1863     string san;
1864     std::stringstream s;
1865     size_t length = 0;
1866
1867     // First print depth, score, time and searched nodes...
1868     s << set960(pos.is_chess960())
1869       << std::setw(2) << depth
1870       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1871       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1872
1873     if (pos.nodes_searched() < M)
1874         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1875     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1876         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1877     else
1878         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1879
1880     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1881     while (*m != MOVE_NONE)
1882     {
1883         san = move_to_san(pos, *m);
1884         length += san.length() + 1;
1885
1886         if (length > maxLength)
1887         {
1888             length = san.length() + 1;
1889             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1890         }
1891         s << san << ' ';
1892
1893         pos.do_move(*m++, *st++);
1894     }
1895
1896     // Restore original position before to leave
1897     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1898
1899     return s.str();
1900   }
1901
1902
1903   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1904   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1905
1906   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1907
1908     assert(MultiPV > 1);
1909
1910     static RKISS rk;
1911
1912     // Rml list is already sorted by score in descending order
1913     int s;
1914     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1915     int size = std::min(MultiPV, (int)Rml.size());
1916     int max = Rml[0].score;
1917     int var = std::min(max - Rml[size - 1].score, int(PawnValueMidgame));
1918     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
1919
1920     // PRNG sequence should be non deterministic
1921     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
1922         rk.rand<unsigned>();
1923
1924     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
1925     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1926     // then we choose the move with the resulting highest score.
1927     for (int i = 0; i < size; i++)
1928     {
1929         s = Rml[i].score;
1930
1931         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1932         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
1933             break;
1934
1935         // This is our magical formula
1936         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
1937
1938         if (s > max_s)
1939         {
1940             max_s = s;
1941             *best = Rml[i].pv[0];
1942             *ponder = Rml[i].pv[1];
1943         }
1944     }
1945   }
1946
1947
1948   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
1949
1950   void RootMoveList::init(Position& pos, Move rootMoves[]) {
1951
1952     Move* sm;
1953     bestMoveChanges = 0;
1954     clear();
1955
1956     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
1957     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
1958     {
1959         // If we have a rootMoves[] list then verify the move
1960         // is in the list before to add it.
1961         for (sm = rootMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
1962
1963         if (sm != rootMoves && *sm != ml.move())
1964             continue;
1965
1966         RootMove rm;
1967         rm.pv.push_back(ml.move());
1968         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
1969         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
1970         rm.nodes = 0;
1971         push_back(rm);
1972     }
1973   }
1974
1975   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
1976
1977     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
1978         if ((*this)[i].pv[0] == m)
1979             return &(*this)[i];
1980
1981     return NULL;
1982   }
1983
1984
1985   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
1986   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
1987   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
1988   // long PV to print that is important for position analysis.
1989
1990   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
1991
1992     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1993     TTEntry* tte;
1994     int ply = 1;
1995     Move m = pv[0];
1996
1997     assert(m != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(m));
1998
1999     pv.clear();
2000     pv.push_back(m);
2001     pos.do_move(m, *st++);
2002
2003     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2004            && tte->move() != MOVE_NONE
2005            && pos.is_pseudo_legal(tte->move())
2006            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2007            && ply < PLY_MAX
2008            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2009     {
2010         pv.push_back(tte->move());
2011         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2012         ply++;
2013     }
2014     pv.push_back(MOVE_NONE);
2015
2016     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2017   }
2018
2019
2020   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2021   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2022   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2023
2024   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2025
2026     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2027     TTEntry* tte;
2028     Key k;
2029     Value v, m = VALUE_NONE;
2030     int ply = 0;
2031
2032     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(pv[0]));
2033
2034     do {
2035         k = pos.get_key();
2036         tte = TT.probe(k);
2037
2038         // Don't overwrite existing correct entries
2039         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2040         {
2041             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2042             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2043         }
2044         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2045
2046     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2047
2048     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2049   }
2050
2051 } // namespace
2052
2053
2054 // Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do.
2055 // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint object
2056 // for which the thread is the master.
2057
2058 void Thread::idle_loop(SplitPoint* sp) {
2059
2060   while (true)
2061   {
2062       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
2063       // instead of wasting CPU time polling for work.
2064       while (   do_sleep
2065              || do_terminate
2066              || (Threads.use_sleeping_threads() && !is_searching))
2067       {
2068           assert((!sp && threadID) || Threads.use_sleeping_threads());
2069
2070           // Slave thread should exit as soon as do_terminate flag raises
2071           if (do_terminate)
2072           {
2073               assert(!sp);
2074               return;
2075           }
2076
2077           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2078           lock_grab(&sleepLock);
2079
2080           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
2081           if (sp && Threads.split_point_finished(sp))
2082           {
2083               lock_release(&sleepLock);
2084               break;
2085           }
2086
2087           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
2088           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
2089           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
2090           // had the chance to grab the lock.
2091           if (do_sleep || !is_searching)
2092               cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
2093
2094           lock_release(&sleepLock);
2095       }
2096
2097       // If this thread has been assigned work, launch a search
2098       if (is_searching)
2099       {
2100           assert(!do_terminate);
2101
2102           // Copy split point position and search stack and call search()
2103           Stack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2104           SplitPoint* tsp = splitPoint;
2105           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2106
2107           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(Stack));
2108           (ss+1)->sp = tsp;
2109
2110           if (tsp->nodeType == Root)
2111               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2112           else if (tsp->nodeType == PV)
2113               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2114           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2115               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2116           else
2117               assert(false);
2118
2119           assert(is_searching);
2120
2121           is_searching = false;
2122
2123           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2124           // case we are the last slave of the split point.
2125           if (   Threads.use_sleeping_threads()
2126               && threadID != tsp->master
2127               && !Threads[tsp->master].is_searching)
2128               Threads[tsp->master].wake_up();
2129       }
2130
2131       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2132       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2133       if (sp && Threads.split_point_finished(sp))
2134       {
2135           // Because sp->is_slave[] is reset under lock protection,
2136           // be sure sp->lock has been released before to return.
2137           lock_grab(&(sp->lock));
2138           lock_release(&(sp->lock));
2139           return;
2140       }
2141   }
2142 }
2143
2144
2145 // do_timer_event() is called by the timer thread when the timer triggers
2146
2147 void do_timer_event() {
2148
2149   static int lastInfoTime;
2150   int e = elapsed_time();
2151
2152   // Print debug information every one second
2153   if (!lastInfoTime || get_system_time() - lastInfoTime >= 1000)
2154   {
2155       lastInfoTime = get_system_time();
2156
2157       dbg_print_mean();
2158       dbg_print_hit_rate();
2159   }
2160
2161   // Should we stop the search?
2162   if (Limits.ponder)
2163       return;
2164
2165   bool stillAtFirstMove =    Signals.firstRootMove
2166                          && !Signals.failedLowAtRoot
2167                          &&  e > TimeMgr.available_time();
2168
2169   bool noMoreTime =   e > TimeMgr.maximum_time()
2170                    || stillAtFirstMove;
2171
2172   if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
2173       || (Limits.maxTime && e >= Limits.maxTime)
2174          /* missing nodes limit */ ) // FIXME
2175       Signals.stop = true;
2176 }