Rewrite early stop logic
[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 "move.h"
34 #include "movegen.h"
35 #include "movepick.h"
36 #include "search.h"
37 #include "timeman.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "tt.h"
40 #include "ucioption.h"
41
42 using std::cout;
43 using std::endl;
44 using std::string;
45
46 namespace {
47
48   // Set to true to force running with one thread. Used for debugging
49   const bool FakeSplit = false;
50
51   // Different node types, used as template parameter
52   enum NodeType { Root, PV, NonPV, SplitPointRoot, SplitPointPV, SplitPointNonPV };
53
54   // RootMove struct is used for moves at the root of the tree. For each root
55   // move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
56   // in the case of moves which fail low). Score is normally set at
57   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves.
58   struct RootMove {
59
60     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
61     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
62     // than a move m2 if it has an higher score
63     bool operator<(const RootMove& m) const { return score < m.score; }
64
65     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
66     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
67
68     int64_t nodes;
69     Value score;
70     Value prevScore;
71     std::vector<Move> pv;
72   };
73
74   // RootMoveList struct is mainly a std::vector of RootMove objects
75   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
76
77     void init(Position& pos, Move searchMoves[]);
78     RootMove* find(const Move& m, int startIndex = 0);
79
80     int bestMoveChanges;
81   };
82
83
84   /// Constants
85
86   // Lookup table to check if a Piece is a slider and its access function
87   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
88   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
89
90   // Step 6. Razoring
91
92   // Maximum depth for razoring
93   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
94
95   // Dynamic razoring margin based on depth
96   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
97
98   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
99   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
100
101   // Step 9. Internal iterative deepening
102
103   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
104   const Depth IIDDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 5 * ONE_PLY };
105
106   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
107   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
108   const Value IIDMargin = Value(0x100);
109
110   // Step 11. Decide the new search depth
111
112   // Extensions. Array index 0 is used for non-PV nodes, index 1 for PV nodes
113   const Depth CheckExtension[]         = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 1 };
114   const Depth PawnEndgameExtension[]   = { ONE_PLY / 1, ONE_PLY / 1 };
115   const Depth PawnPushTo7thExtension[] = { ONE_PLY / 2, ONE_PLY / 2 };
116   const Depth PassedPawnExtension[]    = {  DEPTH_ZERO, ONE_PLY / 2 };
117
118   // Minimum depth for use of singular extension
119   const Depth SingularExtensionDepth[] = { 8 * ONE_PLY, 6 * ONE_PLY };
120
121   // Step 12. Futility pruning
122
123   // Futility margin for quiescence search
124   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
125
126   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their access functions
127   Value FutilityMargins[16][64]; // [depth][moveNumber]
128   int FutilityMoveCounts[32];    // [depth]
129
130   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) {
131
132     return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMargins[std::max(int(d), 1)][std::min(mn, 63)]
133                            : 2 * VALUE_INFINITE;
134   }
135
136   inline int futility_move_count(Depth d) {
137
138     return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCounts[d] : MAX_MOVES;
139   }
140
141   // Step 14. Reduced search
142
143   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their access function
144   int8_t Reductions[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
145
146   template <bool PvNode> inline Depth reduction(Depth d, int mn) {
147
148     return (Depth) Reductions[PvNode][std::min(int(d) / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)];
149   }
150
151   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
152   // better than the second best move.
153   const Value EasyMoveMargin = Value(0x150);
154
155
156   /// Namespace variables
157
158   // Root move list
159   RootMoveList Rml;
160
161   // MultiPV mode
162   int MultiPV, UCIMultiPV, MultiPVIdx;
163
164   // Time management variables
165   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
166   TimeManager TimeMgr;
167   SearchLimits Limits;
168
169   // Skill level adjustment
170   int SkillLevel;
171   bool SkillLevelEnabled;
172
173   // History table
174   History H;
175
176
177   /// Local functions
178
179   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
180
181   template <NodeType NT>
182   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
183
184   template <NodeType NT>
185   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
186
187   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
188   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
189   Value value_to_tt(Value v, int ply);
190   Value value_from_tt(Value v, int ply);
191   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
192   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
193   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
194   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
195   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
196
197   int elapsed_search_time(int set = 0);
198   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
199   string speed_to_uci(int64_t nodes);
200   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
201   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
202   string depth_to_uci(Depth depth);
203   void wait_for_stop_or_ponderhit();
204
205   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
206   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
207   // we simply create and use a standard MovePicker object.
208   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
209
210     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
211                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
212   };
213
214   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
215   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
216
217     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
218                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
219
220     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
221     MovePicker* mp;
222   };
223
224   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
225   // notation compatible with UCI protocol.
226   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
227
228     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
229     return os << move_to_uci(m, chess960);
230   }
231
232   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
233   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
234   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
235   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
236   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
237   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
238   enum set960 {};
239
240   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
241
242     os.iword(0) = int(f);
243     return os;
244   }
245
246   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
247   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
248   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
249   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
250   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
251   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
252   template <bool PvNode>
253   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
254                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
255     assert(m != MOVE_NONE);
256
257     Depth result = DEPTH_ZERO;
258     *dangerous = moveIsCheck;
259
260     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
261         result += CheckExtension[PvNode];
262
263     if (type_of(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
264     {
265         Color c = pos.side_to_move();
266         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
267         {
268             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
269             *dangerous = true;
270         }
271         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
272         {
273             result += PassedPawnExtension[PvNode];
274             *dangerous = true;
275         }
276     }
277
278     if (   captureOrPromotion
279         && type_of(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
280         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
281             - PieceValueMidgame[pos.piece_on(move_to(m))] == VALUE_ZERO)
282         && !is_special(m))
283     {
284         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
285         *dangerous = true;
286     }
287
288     return std::min(result, ONE_PLY);
289   }
290
291 } // namespace
292
293
294 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
295
296 void init_search() {
297
298   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
299   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
300   int mc; // moveCount
301
302   // Init reductions array
303   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
304   {
305       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
306       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
307       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
308       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
309   }
310
311   // Init futility margins array
312   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
313       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
314
315   // Init futility move count array
316   for (d = 0; d < 32; d++)
317       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
318 }
319
320
321 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
322 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
323
324 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
325
326   StateInfo st;
327   int64_t sum = 0;
328
329   // Generate all legal moves
330   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
331
332   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
333   // the moves, just to count them.
334   if (depth <= ONE_PLY)
335       return ml.size();
336
337   // Loop through all legal moves
338   CheckInfo ci(pos);
339   for ( ; !ml.end(); ++ml)
340   {
341       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
342       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
343       pos.undo_move(ml.move());
344   }
345   return sum;
346 }
347
348
349 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
350 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
351 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
352 /// received during the search.
353
354 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
355
356   static Book book; // Defined static to initialize the PRNG only once
357
358   // Save "search start" time and reset elapsed time to zero
359   elapsed_search_time(get_system_time());
360
361   // Initialize global search-related variables
362   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = false;
363   Limits = limits;
364
365   // Set output stream mode: normal or chess960. Castling notation is different
366   cout << set960(pos.is_chess960());
367
368   // Look for a book move
369   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
370   {
371       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
372           book.open(Options["Book File"].value<string>());
373
374       Move bookMove = book.probe(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
375       if (bookMove != MOVE_NONE)
376       {
377           if (Limits.ponder)
378               wait_for_stop_or_ponderhit();
379
380           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
381           return !QuitRequest;
382       }
383   }
384
385   // Read UCI options: GUI could change UCI parameters during the game
386   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
387   Threads.read_uci_options();
388
389   // Set a new TT size if changed
390   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
391
392   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
393   {
394       Options["Clear Hash"].set_value("false");
395       TT.clear();
396   }
397
398   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
399   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
400
401   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
402   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
403   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
404   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? std::max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
405
406   // Write current search header to log file
407   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
408   {
409       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
410       log << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
411           << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
412           << " ponder: "      << Limits.ponder
413           << " time: "        << Limits.time
414           << " increment: "   << Limits.increment
415           << " moves to go: " << Limits.movesToGo
416           << endl;
417   }
418
419   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
420   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
421   {
422       Threads[i].maxPly = 0;
423       Threads[i].wake_up();
424   }
425
426   // Set best timer interval to avoid lagging under time pressure. Timer is
427   // used to check for remaining available thinking time.
428    TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
429
430   if (TimeMgr.available_time())
431       Threads.set_timer(std::min(100, std::max(TimeMgr.available_time() / 8, 20)));
432   else
433       Threads.set_timer(100);
434
435   // Start async mode to catch UCI commands sent to us while searching,
436   // like "quit", "stop", etc.
437   Threads.start_listener();
438
439   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
440   Move ponderMove = MOVE_NONE;
441   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
442
443   // From now on any UCI command will be read in-sync with Threads.getline()
444   Threads.stop_listener();
445
446   // Stop timer, no need to check for available time any more
447   Threads.set_timer(0);
448
449   // This makes all the slave threads to go to sleep, if not already sleeping
450   Threads.set_size(1);
451
452   // Write current search final statistics to log file
453   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
454   {
455       int e = elapsed_search_time();
456
457       Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
458       log << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
459           << "\nNodes/second: " << (e > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / e : 0)
460           << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
461
462       StateInfo st;
463       pos.do_move(bestMove, st);
464       log << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
465       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
466   }
467
468   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the best move
469   // before we are told to do so.
470   if (Limits.ponder || Limits.infinite)
471       wait_for_stop_or_ponderhit();
472
473   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
474   cout << "bestmove " << bestMove;
475
476   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
477   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
478   if (ponderMove != MOVE_NONE)
479       cout << " ponder " << ponderMove;
480
481   cout << endl;
482
483   return !QuitRequest;
484 }
485
486
487 namespace {
488
489   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
490   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
491   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
492
493   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
494
495     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
496     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
497     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
498     int depth, aspirationDelta;
499     Value bestValue, alpha, beta;
500     Move bestMove, skillBest, skillPonder;
501     bool bestMoveNeverChanged = true;
502
503     // Initialize stuff before a new search
504     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
505     TT.new_search();
506     H.clear();
507     *ponderMove = bestMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
508     depth = aspirationDelta = 0;
509     bestValue = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
510     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update gains
511
512     // Moves to search are verified and copied
513     Rml.init(pos, searchMoves);
514
515     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
516     if (!Rml.size())
517     {
518         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
519              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
520
521         return MOVE_NONE;
522     }
523
524     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
525     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
526     {
527         // Save now last iteration's scores, before Rml moves are reordered
528         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
529             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
530
531         Rml.bestMoveChanges = 0;
532
533         // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
534         for (MultiPVIdx = 0; MultiPVIdx < std::min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIdx++)
535         {
536             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
537             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIdx].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
538             {
539                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
540                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
541
542                 aspirationDelta = std::min(std::max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
543                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
544
545                 alpha = std::max(Rml[MultiPVIdx].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
546                 beta  = std::min(Rml[MultiPVIdx].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
547             }
548             else
549             {
550                 alpha = -VALUE_INFINITE;
551                 beta  =  VALUE_INFINITE;
552             }
553
554             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
555             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
556             do {
557                 // Search starts from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
558                 // needed by update gains and ss copy when splitting at Root.
559                 bestValue = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
560
561                 // Bring to front the best move. It is critical that sorting is
562                 // done with a stable algorithm because all the values but the first
563                 // and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE and
564                 // we want to keep the same order for all the moves but the new
565                 // PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV search
566                 // the already searched PV lines are preserved.
567                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIdx, Rml.end());
568
569                 // In case we have found an exact score and we are going to leave
570                 // the fail high/low loop then reorder the PV moves, otherwise
571                 // leave the last PV move in its position so to be searched again.
572                 // Of course this is needed only in MultiPV search.
573                 if (MultiPVIdx && bestValue > alpha && bestValue < beta)
574                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIdx);
575
576                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
577                 // have been overwritten during the search.
578                 for (int i = 0; i <= MultiPVIdx; i++)
579                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
580
581                 // If search has been stopped exit the aspiration window loop,
582                 // note that sorting and writing PV back to TT is safe becuase
583                 // Rml is still valid, although refers to the previous iteration.
584                 if (StopRequest)
585                     break;
586
587                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
588                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search. UCI
589                 // protocol requires to send all the PV lines also if are still
590                 // to be searched and so refer to the previous search's score.
591                 if ((bestValue > alpha && bestValue < beta) || elapsed_search_time() > 2000)
592                     for (int i = 0; i < std::min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
593                     {
594                         bool updated = (i <= MultiPVIdx);
595
596                         if (depth == 1 && !updated)
597                             continue;
598
599                         Depth d = (updated ? depth : depth - 1) * ONE_PLY;
600                         Value s = (updated ? Rml[i].score : Rml[i].prevScore);
601
602                         cout << "info"
603                              << depth_to_uci(d)
604                              << (i == MultiPVIdx ? score_to_uci(s, alpha, beta) : score_to_uci(s))
605                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
606                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
607                              << endl;
608                     }
609
610                 // In case of failing high/low increase aspiration window and
611                 // research, otherwise exit the fail high/low loop.
612                 if (bestValue >= beta)
613                 {
614                     beta = std::min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
615                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
616                 }
617                 else if (bestValue <= alpha)
618                 {
619                     AspirationFailLow = true;
620                     StopOnPonderhit = false;
621
622                     alpha = std::max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
623                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
624                 }
625                 else
626                     break;
627
628             } while (abs(bestValue) < VALUE_KNOWN_WIN);
629         }
630
631         // Collect info about search result
632         bestMove = Rml[0].pv[0];
633         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
634         bestValues[depth] = bestValue;
635         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
636
637         // Skills: Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
638         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
639             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
640
641         if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
642         {
643             Log log(Options["Search Log Filename"].value<string>());
644             log << pretty_pv(pos, depth, bestValue, elapsed_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
645         }
646
647         // Filter out startup noise when monitoring best move stability
648         if (depth > 2 && bestMoveChanges[depth])
649             bestMoveNeverChanged = false;
650
651         // Check for some early stop condition
652         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
653         {
654             // Stop search early if there is only a single legal move. Search to
655             // some depth anyway to get a proper score.
656             if (Rml.size() == 1 && depth >= 7)
657                 StopRequest = true;
658
659             // Take in account some extra time if the best move has changed
660             if (depth > 4 && depth < 50)
661                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
662
663             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
664             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
665             if (elapsed_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
666                 StopRequest = true;
667
668             // Stop search early if one move seems to be much better than others
669             if (   depth >= 10
670                 && !StopRequest
671                 && (   bestMoveNeverChanged
672                     || elapsed_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 40) / 100))
673             {
674                 Value rBeta = bestValue - EasyMoveMargin;
675                 (ss+1)->excludedMove = bestMove;
676                 (ss+1)->skipNullMove = true;
677                 Value v = search<NonPV>(pos, ss+1, rBeta - 1, rBeta, (depth * ONE_PLY) / 2);
678                 (ss+1)->skipNullMove = false;
679                 (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
680
681                 if (v < rBeta)
682                     StopRequest = true;
683             }
684
685             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
686             if (StopRequest && Limits.ponder)
687             {
688                 StopRequest = false;
689                 StopOnPonderhit = true;
690             }
691         }
692     }
693
694     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
695     if (SkillLevelEnabled)
696     {
697         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
698             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
699
700         bestMove = skillBest;
701         *ponderMove = skillPonder;
702     }
703
704     return bestMove;
705   }
706
707
708   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
709   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
710   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
711   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
712   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
713   // here: This is taken care of after we return from the split point.
714
715   template <NodeType NT>
716   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
717
718     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV || NT == SplitPointRoot);
719     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV || NT == SplitPointRoot);
720     const bool RootNode = (NT == Root || NT == SplitPointRoot);
721
722     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
723     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
724     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
725     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
726
727     Move movesSearched[MAX_MOVES];
728     int64_t nodes;
729     StateInfo st;
730     const TTEntry *tte;
731     Key posKey;
732     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
733     Depth ext, newDepth;
734     ValueType vt;
735     Value bestValue, value, oldAlpha;
736     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValue;
737     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
738     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
739     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
740     SplitPoint* sp = NULL;
741
742     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
743     oldAlpha = alpha;
744     inCheck = pos.in_check();
745     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
746
747     // Used to send selDepth info to GUI
748     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
749         thread.maxPly = ss->ply;
750
751     // Step 1. Initialize node
752     if (!SpNode)
753     {
754         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
755         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
756         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
757     }
758     else
759     {
760         sp = ss->sp;
761         tte = NULL;
762         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
763         threatMove = sp->threatMove;
764         goto split_point_start;
765     }
766
767     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
768     if ((   StopRequest
769          || pos.is_draw<false>()
770          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
771         return VALUE_DRAW;
772
773     // Step 3. Mate distance pruning
774     if (!RootNode)
775     {
776         alpha = std::max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
777         beta = std::min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
778         if (alpha >= beta)
779             return alpha;
780     }
781
782     // Step 4. Transposition table lookup
783     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
784     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
785     excludedMove = ss->excludedMove;
786     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
787     tte = TT.probe(posKey);
788     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIdx].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
789
790     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
791     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
792     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
793     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
794     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
795                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
796     {
797         TT.refresh(tte);
798         ss->bestMove = move = ttMove; // Can be MOVE_NONE
799         value = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
800
801         if (   value >= beta
802             && move
803             && !pos.is_capture_or_promotion(move)
804             && move != ss->killers[0])
805         {
806             ss->killers[1] = ss->killers[0];
807             ss->killers[0] = move;
808         }
809         return value;
810     }
811
812     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
813     if (inCheck)
814         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
815     else if (tte)
816     {
817         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
818
819         ss->eval = tte->static_value();
820         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
821         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
822     }
823     else
824     {
825         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
826         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
827     }
828
829     // Update gain for the parent non-capture move given the static position
830     // evaluation before and after the move.
831     if (   (move = (ss-1)->currentMove) != MOVE_NULL
832         && (ss-1)->eval != VALUE_NONE
833         && ss->eval != VALUE_NONE
834         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
835         && !is_special(move))
836     {
837         Square to = move_to(move);
838         H.update_gain(pos.piece_on(to), to, -(ss-1)->eval - ss->eval);
839     }
840
841     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
842     if (   !PvNode
843         &&  depth < RazorDepth
844         && !inCheck
845         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
846         &&  ttMove == MOVE_NONE
847         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
848         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
849     {
850         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
851         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
852         if (v < rbeta)
853             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
854             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
855             return v;
856     }
857
858     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
859     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
860     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
861     if (   !PvNode
862         && !ss->skipNullMove
863         &&  depth < RazorDepth
864         && !inCheck
865         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
866         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
867         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
868         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
869
870     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
871     if (   !PvNode
872         && !ss->skipNullMove
873         &&  depth > ONE_PLY
874         && !inCheck
875         &&  refinedValue >= beta
876         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
877         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
878     {
879         ss->currentMove = MOVE_NULL;
880
881         // Null move dynamic reduction based on depth
882         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
883
884         // Null move dynamic reduction based on value
885         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
886             R++;
887
888         pos.do_null_move<true>(st);
889         (ss+1)->skipNullMove = true;
890         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
891                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
892         (ss+1)->skipNullMove = false;
893         pos.do_null_move<false>(st);
894
895         if (nullValue >= beta)
896         {
897             // Do not return unproven mate scores
898             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
899                 nullValue = beta;
900
901             if (depth < 6 * ONE_PLY)
902                 return nullValue;
903
904             // Do verification search at high depths
905             ss->skipNullMove = true;
906             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
907             ss->skipNullMove = false;
908
909             if (v >= beta)
910                 return nullValue;
911         }
912         else
913         {
914             // The null move failed low, which means that we may be faced with
915             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
916             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
917             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
918             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
919             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
920             threatMove = (ss+1)->bestMove;
921
922             if (   depth < ThreatDepth
923                 && (ss-1)->reduction
924                 && threatMove != MOVE_NONE
925                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
926                 return beta - 1;
927         }
928     }
929
930     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
931     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
932     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
933     // prune the previous move.
934     if (   !PvNode
935         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
936         && !inCheck
937         && !ss->skipNullMove
938         &&  excludedMove == MOVE_NONE
939         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
940     {
941         Value rbeta = beta + 200;
942         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
943
944         assert(rdepth >= ONE_PLY);
945
946         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
947         CheckInfo ci(pos);
948
949         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
950             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
951             {
952                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
953                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
954                 pos.undo_move(move);
955                 if (value >= rbeta)
956                     return value;
957             }
958     }
959
960     // Step 10. Internal iterative deepening
961     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
962         && ttMove == MOVE_NONE
963         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
964     {
965         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
966
967         ss->skipNullMove = true;
968         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
969         ss->skipNullMove = false;
970
971         tte = TT.probe(posKey);
972         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
973     }
974
975 split_point_start: // At split points actual search starts from here
976
977     // Initialize a MovePicker object for the current position
978     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
979     CheckInfo ci(pos);
980     ss->bestMove = MOVE_NONE;
981     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
982     singularExtensionNode =   !RootNode
983                            && !SpNode
984                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
985                            && ttMove != MOVE_NONE
986                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
987                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
988                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
989     if (SpNode)
990     {
991         lock_grab(&(sp->lock));
992         bestValue = sp->bestValue;
993     }
994
995     // Step 11. Loop through moves
996     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
997     while (   bestValue < beta
998            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
999            && !thread.cutoff_occurred())
1000     {
1001       assert(is_ok(move));
1002
1003       if (move == excludedMove)
1004           continue;
1005
1006       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1007       // Move List, as a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1008       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
1009       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIdx))
1010           continue;
1011
1012       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
1013       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1014           continue;
1015
1016       if (SpNode)
1017       {
1018           moveCount = ++sp->moveCount;
1019           lock_release(&(sp->lock));
1020       }
1021       else
1022           moveCount++;
1023
1024       if (RootNode)
1025       {
1026           // This is used by time management
1027           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1028
1029           // Save the current node count before the move is searched
1030           nodes = pos.nodes_searched();
1031
1032           // For long searches send current move info to GUI
1033           if (pos.thread() == 0 && elapsed_search_time() > 2000)
1034               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1035                    << " currmove " << move
1036                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIdx << endl;
1037       }
1038
1039       isPvMove = (PvNode && moveCount <= 1);
1040       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1041       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
1042
1043       // Step 12. Decide the new search depth
1044       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1045
1046       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1047       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1048       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1049       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1050       // a margin then we extend ttMove.
1051       if (   singularExtensionNode
1052           && move == ttMove
1053           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1054           && ext < ONE_PLY)
1055       {
1056           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1057
1058           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1059           {
1060               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1061               ss->excludedMove = move;
1062               ss->skipNullMove = true;
1063               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1064               ss->skipNullMove = false;
1065               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1066               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1067               if (v < rBeta)
1068                   ext = ONE_PLY;
1069           }
1070       }
1071
1072       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1073       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1074
1075       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1076       if (   !PvNode
1077           && !captureOrPromotion
1078           && !inCheck
1079           && !dangerous
1080           &&  move != ttMove
1081           && !is_castle(move))
1082       {
1083           // Move count based pruning
1084           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1085               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1086               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1087           {
1088               if (SpNode)
1089                   lock_grab(&(sp->lock));
1090
1091               continue;
1092           }
1093
1094           // Value based pruning
1095           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1096           // but fixing this made program slightly weaker.
1097           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1098           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1099                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1100
1101           if (futilityValue < beta)
1102           {
1103               if (SpNode)
1104               {
1105                   lock_grab(&(sp->lock));
1106                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1107                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1108               }
1109               else if (futilityValue > bestValue)
1110                   bestValue = futilityValue;
1111
1112               continue;
1113           }
1114
1115           // Prune moves with negative SEE at low depths
1116           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1117               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1118               && pos.see_sign(move) < 0)
1119           {
1120               if (SpNode)
1121                   lock_grab(&(sp->lock));
1122
1123               continue;
1124           }
1125       }
1126
1127       // Check for legality only before to do the move
1128       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1129       {
1130           moveCount--;
1131           continue;
1132       }
1133
1134       ss->currentMove = move;
1135       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1136           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1137
1138       // Step 14. Make the move
1139       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1140
1141       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1142       // The first move in list is the expected PV
1143       if (isPvMove)
1144           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1145                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1146       else
1147       {
1148           // Step 15. Reduced depth search
1149           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1150           bool doFullDepthSearch = true;
1151
1152           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1153               && !captureOrPromotion
1154               && !dangerous
1155               && !is_castle(move)
1156               &&  ss->killers[0] != move
1157               &&  ss->killers[1] != move
1158               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1159           {
1160               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1161               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1162
1163               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1164                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1165
1166               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1167               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1168           }
1169
1170           // Step 16. Full depth search
1171           if (doFullDepthSearch)
1172           {
1173               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1174               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1175                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1176
1177               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1178               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1179               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1180               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1181                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1182                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1183           }
1184       }
1185
1186       // Step 17. Undo move
1187       pos.undo_move(move);
1188
1189       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1190
1191       // Step 18. Check for new best move
1192       if (SpNode)
1193       {
1194           lock_grab(&(sp->lock));
1195           bestValue = sp->bestValue;
1196           alpha = sp->alpha;
1197       }
1198
1199       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1200       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1201       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1202       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1203       if (RootNode && !StopRequest)
1204       {
1205           // Remember searched nodes counts for this move
1206           RootMove* rm = Rml.find(move);
1207           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1208
1209           // PV move or new best move ?
1210           if (isPvMove || value > alpha)
1211           {
1212               // Update PV
1213               rm->score = value;
1214               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1215
1216               // We record how often the best move has been changed in each
1217               // iteration. This information is used for time management: When
1218               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1219               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1220                   Rml.bestMoveChanges++;
1221           }
1222           else
1223               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1224               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1225               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1226               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1227
1228       } // RootNode
1229
1230       if (value > bestValue)
1231       {
1232           bestValue = value;
1233           ss->bestMove = move;
1234
1235           if (   PvNode
1236               && value > alpha
1237               && value < beta) // We want always alpha < beta
1238               alpha = value;
1239
1240           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1241           {
1242               sp->bestValue = value;
1243               sp->ss->bestMove = move;
1244               sp->alpha = alpha;
1245               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1246           }
1247       }
1248
1249       // Step 19. Check for split
1250       if (   !SpNode
1251           && depth >= Threads.min_split_depth()
1252           && bestValue < beta
1253           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1254           && !StopRequest
1255           && !thread.cutoff_occurred())
1256           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1257                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1258     }
1259
1260     // Step 20. Check for mate and stalemate
1261     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1262     // must be mate or stalemate. Note that we can have a false positive in
1263     // case of StopRequest or thread.cutoff_occurred() are set, but this is
1264     // harmless because return value is discarded anyhow in the parent nodes.
1265     // If we are in a singular extension search then return a fail low score.
1266     if (!SpNode && !moveCount)
1267         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1268
1269     // Step 21. Update tables
1270     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1271     // history counters, and killer moves.
1272     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1273     {
1274         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1275         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1276              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1277
1278         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1279
1280         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1281         if (    bestValue >= beta
1282             && !pos.is_capture_or_promotion(move))
1283         {
1284             if (move != ss->killers[0])
1285             {
1286                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1287                 ss->killers[0] = move;
1288             }
1289             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1290         }
1291     }
1292
1293     if (SpNode)
1294     {
1295         // Here we have the lock still grabbed
1296         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1297         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1298         lock_release(&(sp->lock));
1299     }
1300
1301     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1302
1303     return bestValue;
1304   }
1305
1306   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1307   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1308   // less than ONE_PLY).
1309
1310   template <NodeType NT>
1311   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1312
1313     const bool PvNode = (NT == PV);
1314
1315     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1316     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1317     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1318     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1319     assert(depth <= 0);
1320     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1321
1322     StateInfo st;
1323     Move ttMove, move;
1324     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1325     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1326     const TTEntry* tte;
1327     Depth ttDepth;
1328     ValueType vt;
1329     Value oldAlpha = alpha;
1330
1331     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1332     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1333
1334     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1335     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1336         return VALUE_DRAW;
1337
1338     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1339     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1340     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1341     inCheck = pos.in_check();
1342     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1343
1344     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1345     // pruning, but only for move ordering.
1346     tte = TT.probe(pos.get_key());
1347     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1348
1349     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1350     {
1351         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1352         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1353     }
1354
1355     // Evaluate the position statically
1356     if (inCheck)
1357     {
1358         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1359         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1360         enoughMaterial = false;
1361     }
1362     else
1363     {
1364         if (tte)
1365         {
1366             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1367
1368             evalMargin = tte->static_value_margin();
1369             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1370         }
1371         else
1372             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1373
1374         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1375         if (bestValue >= beta)
1376         {
1377             if (!tte)
1378                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1379
1380             return bestValue;
1381         }
1382
1383         if (PvNode && bestValue > alpha)
1384             alpha = bestValue;
1385
1386         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1387         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1388         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1389     }
1390
1391     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1392     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1393     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1394     // be generated.
1395     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1396     CheckInfo ci(pos);
1397
1398     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1399     while (   bestValue < beta
1400            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1401     {
1402       assert(is_ok(move));
1403
1404       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1405
1406       // Futility pruning
1407       if (   !PvNode
1408           && !inCheck
1409           && !givesCheck
1410           &&  move != ttMove
1411           &&  enoughMaterial
1412           && !is_promotion(move)
1413           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1414       {
1415           futilityValue =  futilityBase
1416                          + PieceValueEndgame[pos.piece_on(move_to(move))]
1417                          + (is_enpassant(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1418
1419           if (futilityValue < beta)
1420           {
1421               if (futilityValue > bestValue)
1422                   bestValue = futilityValue;
1423
1424               continue;
1425           }
1426
1427           // Prune moves with negative or equal SEE
1428           if (   futilityBase < beta
1429               && depth < DEPTH_ZERO
1430               && pos.see(move) <= 0)
1431               continue;
1432       }
1433
1434       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1435       evasionPrunable =   !PvNode
1436                        && inCheck
1437                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1438                        && !pos.is_capture(move)
1439                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1440
1441       // Don't search moves with negative SEE values
1442       if (   !PvNode
1443           && (!inCheck || evasionPrunable)
1444           &&  move != ttMove
1445           && !is_promotion(move)
1446           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1447           continue;
1448
1449       // Don't search useless checks
1450       if (   !PvNode
1451           && !inCheck
1452           &&  givesCheck
1453           &&  move != ttMove
1454           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1455           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1456           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1457       {
1458           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1459               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1460
1461           continue;
1462       }
1463
1464       // Check for legality only before to do the move
1465       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1466           continue;
1467
1468       // Update current move
1469       ss->currentMove = move;
1470
1471       // Make and search the move
1472       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1473       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1474       pos.undo_move(move);
1475
1476       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1477
1478       // New best move?
1479       if (value > bestValue)
1480       {
1481           bestValue = value;
1482           ss->bestMove = move;
1483
1484           if (   PvNode
1485               && value > alpha
1486               && value < beta) // We want always alpha < beta
1487               alpha = value;
1488        }
1489     }
1490
1491     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1492     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1493     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1494         return value_mated_in(ss->ply);
1495
1496     // Update transposition table
1497     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1498     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1499          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1500
1501     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1502
1503     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1504
1505     return bestValue;
1506   }
1507
1508
1509   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1510   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1511   // will be pruned.
1512
1513   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1514   {
1515     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1516     Square from, to, ksq, victimSq;
1517     Piece pc;
1518     Color them;
1519     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1520
1521     from = move_from(move);
1522     to = move_to(move);
1523     them = flip(pos.side_to_move());
1524     ksq = pos.king_square(them);
1525     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1526     pc = pos.piece_on(from);
1527
1528     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1529     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1530     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1531
1532     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1533     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1534
1535     if (!(b && (b & (b - 1))))
1536         return true;
1537
1538     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1539     if (   type_of(pc) == QUEEN
1540         && bit_is_set(kingAtt, to))
1541         return true;
1542
1543     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1544     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1545
1546     while (b)
1547     {
1548         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1549         futilityValue = futilityBase + PieceValueEndgame[pos.piece_on(victimSq)];
1550
1551         // Note that here we generate illegal "double move"!
1552         if (   futilityValue >= beta
1553             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1554             return true;
1555
1556         if (futilityValue > bv)
1557             bv = futilityValue;
1558     }
1559
1560     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1561     *bestValue = bv;
1562     return false;
1563   }
1564
1565
1566   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1567   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1568   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1569   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1570   // second move is assumed to be a move from the current position.
1571
1572   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1573
1574     Square f1, t1, f2, t2;
1575     Piece p1, p2;
1576     Square ksq;
1577
1578     assert(is_ok(m1));
1579     assert(is_ok(m2));
1580
1581     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1582     f2 = move_from(m2);
1583     t1 = move_to(m1);
1584     if (f2 == t1)
1585         return true;
1586
1587     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1588     t2 = move_to(m2);
1589     f1 = move_from(m1);
1590     if (t2 == f1)
1591         return true;
1592
1593     // Case 3: Moving through the vacated square
1594     p2 = pos.piece_on(f2);
1595     if (   piece_is_slider(p2)
1596         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1597       return true;
1598
1599     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1600     p1 = pos.piece_on(t1);
1601     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1602         return true;
1603
1604     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1605     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1606     if (    piece_is_slider(p1)
1607         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1608     {
1609         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1610         clear_bit(&occ, f2);
1611         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1612             return true;
1613     }
1614     return false;
1615   }
1616
1617
1618   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1619   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1620   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1621
1622   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1623
1624     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1625       return v + ply;
1626
1627     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1628       return v - ply;
1629
1630     return v;
1631   }
1632
1633
1634   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1635   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1636
1637   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1638
1639     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1640       return v - ply;
1641
1642     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1643       return v + ply;
1644
1645     return v;
1646   }
1647
1648
1649   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1650   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1651
1652   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1653
1654     assert(is_ok(m));
1655     assert(is_ok(threat));
1656     assert(!pos.is_capture_or_promotion(m));
1657     assert(!pos.is_passed_pawn_push(m));
1658
1659     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1660
1661     mfrom = move_from(m);
1662     mto = move_to(m);
1663     tfrom = move_from(threat);
1664     tto = move_to(threat);
1665
1666     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1667     if (mfrom == tto)
1668         return true;
1669
1670     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1671     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1672     if (   pos.is_capture(threat)
1673         && (   PieceValueMidgame[pos.piece_on(tfrom)] >= PieceValueMidgame[pos.piece_on(tto)]
1674             || type_of(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1675         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1676         return true;
1677
1678     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1679     // prune safe moves which block its ray.
1680     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1681         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1682         && pos.see_sign(m) >= 0)
1683         return true;
1684
1685     return false;
1686   }
1687
1688
1689   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1690   // can be used to cut-off at a given point in search.
1691
1692   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1693
1694     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1695
1696     return   (   tte->depth() >= depth
1697               || v >= std::max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1698               || v < std::min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1699
1700           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1701               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1702   }
1703
1704
1705   // refine_eval() returns the transposition table score if
1706   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1707
1708   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1709
1710       assert(tte);
1711
1712       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1713
1714       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1715           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1716           return v;
1717
1718       return defaultEval;
1719   }
1720
1721
1722   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1723   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1724
1725   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1726                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1727     Move m;
1728     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1729
1730     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1731
1732     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1733     {
1734         m = movesSearched[i];
1735
1736         assert(m != move);
1737
1738         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1739     }
1740   }
1741
1742
1743   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1744   // since the beginning of the current search.
1745
1746   int elapsed_search_time(int set) {
1747
1748     static int searchStartTime;
1749
1750     if (set)
1751         searchStartTime = set;
1752
1753     return get_system_time() - searchStartTime;
1754   }
1755
1756
1757   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1758   // protocol specifications:
1759   //
1760   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1761   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1762   //            use negative values for y.
1763
1764   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1765
1766     std::stringstream s;
1767
1768     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1769         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1770     else
1771         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1772
1773     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1774
1775     return s.str();
1776   }
1777
1778
1779   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1780   // to be sent to UCI gui.
1781
1782   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1783
1784     std::stringstream s;
1785     int t = elapsed_search_time();
1786
1787     s << " nodes " << nodes
1788       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1789       << " time "  << t;
1790
1791     return s.str();
1792   }
1793
1794
1795   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1796   // formatted according to UCI specification.
1797
1798   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1799
1800     std::stringstream s;
1801
1802     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1803
1804     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1805         s << *pv << " ";
1806
1807     return s.str();
1808   }
1809
1810
1811   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1812   // seldepth formatted according to UCI specification.
1813
1814   string depth_to_uci(Depth depth) {
1815
1816     std::stringstream s;
1817
1818     // Retrieve max searched depth among threads
1819     int selDepth = 0;
1820     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1821         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1822             selDepth = Threads[i].maxPly;
1823
1824      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1825
1826     return s.str();
1827   }
1828
1829   string time_to_string(int millisecs) {
1830
1831     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1832     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1833
1834     int hours = millisecs / MSecHour;
1835     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1836     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1837
1838     std::stringstream s;
1839
1840     if (hours)
1841         s << hours << ':';
1842
1843     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1844     return s.str();
1845   }
1846
1847   string score_to_string(Value v) {
1848
1849     std::stringstream s;
1850
1851     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1852         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1853     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1854         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1855     else
1856         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1857
1858     return s.str();
1859   }
1860
1861
1862   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1863   // It is used to write search information to the log file (which is created
1864   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1865
1866   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1867
1868     const int64_t K = 1000;
1869     const int64_t M = 1000000;
1870     const int startColumn = 28;
1871     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1872
1873     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1874     Move* m = pv;
1875     string san;
1876     std::stringstream s;
1877     size_t length = 0;
1878
1879     // First print depth, score, time and searched nodes...
1880     s << set960(pos.is_chess960())
1881       << std::setw(2) << depth
1882       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1883       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1884
1885     if (pos.nodes_searched() < M)
1886         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1887     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1888         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1889     else
1890         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1891
1892     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1893     while (*m != MOVE_NONE)
1894     {
1895         san = move_to_san(pos, *m);
1896         length += san.length() + 1;
1897
1898         if (length > maxLength)
1899         {
1900             length = san.length() + 1;
1901             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1902         }
1903         s << san << ' ';
1904
1905         pos.do_move(*m++, *st++);
1906     }
1907
1908     // Restore original position before to leave
1909     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1910
1911     return s.str();
1912   }
1913
1914
1915   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1916   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1917   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1918   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1919   // We simply wait here until one of these commands (that raise StopRequest) is
1920   // sent, and return, after which the bestmove and pondermove will be printed.
1921
1922   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1923
1924     string cmd;
1925     StopOnPonderhit = true;
1926
1927     while (!StopRequest)
1928     {
1929         Threads.getline(cmd);
1930         do_uci_async_cmd(cmd);
1931     }
1932   }
1933
1934
1935   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
1936   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
1937
1938   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
1939
1940     assert(MultiPV > 1);
1941
1942     static RKISS rk;
1943
1944     // Rml list is already sorted by score in descending order
1945     int s;
1946     int max_s = -VALUE_INFINITE;
1947     int size = std::min(MultiPV, (int)Rml.size());
1948     int max = Rml[0].score;
1949     int var = std::min(max - Rml[size - 1].score, int(PawnValueMidgame));
1950     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
1951
1952     // PRNG sequence should be non deterministic
1953     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
1954         rk.rand<unsigned>();
1955
1956     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
1957     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
1958     // then we choose the move with the resulting highest score.
1959     for (int i = 0; i < size; i++)
1960     {
1961         s = Rml[i].score;
1962
1963         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
1964         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
1965             break;
1966
1967         // This is our magical formula
1968         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
1969
1970         if (s > max_s)
1971         {
1972             max_s = s;
1973             *best = Rml[i].pv[0];
1974             *ponder = Rml[i].pv[1];
1975         }
1976     }
1977   }
1978
1979
1980   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
1981
1982   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
1983
1984     Move* sm;
1985     bestMoveChanges = 0;
1986     clear();
1987
1988     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
1989     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
1990     {
1991         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
1992         // is in the list before to add it.
1993         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
1994
1995         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
1996             continue;
1997
1998         RootMove rm;
1999         rm.pv.push_back(ml.move());
2000         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2001         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2002         rm.nodes = 0;
2003         push_back(rm);
2004     }
2005   }
2006
2007   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2008
2009     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2010         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2011             return &(*this)[i];
2012
2013     return NULL;
2014   }
2015
2016
2017   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2018   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2019   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2020   // long PV to print that is important for position analysis.
2021
2022   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2023
2024     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2025     TTEntry* tte;
2026     int ply = 1;
2027     Move m = pv[0];
2028
2029     assert(m != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(m));
2030
2031     pv.clear();
2032     pv.push_back(m);
2033     pos.do_move(m, *st++);
2034
2035     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2036            && tte->move() != MOVE_NONE
2037            && pos.is_pseudo_legal(tte->move())
2038            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2039            && ply < PLY_MAX
2040            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2041     {
2042         pv.push_back(tte->move());
2043         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2044         ply++;
2045     }
2046     pv.push_back(MOVE_NONE);
2047
2048     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2049   }
2050
2051
2052   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2053   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2054   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2055
2056   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2057
2058     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2059     TTEntry* tte;
2060     Key k;
2061     Value v, m = VALUE_NONE;
2062     int ply = 0;
2063
2064     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(pv[0]));
2065
2066     do {
2067         k = pos.get_key();
2068         tte = TT.probe(k);
2069
2070         // Don't overwrite existing correct entries
2071         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2072         {
2073             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2074             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2075         }
2076         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2077
2078     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2079
2080     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2081   }
2082
2083 } // namespace
2084
2085
2086 // Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do.
2087 // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint object
2088 // for which the thread is the master.
2089
2090 void Thread::idle_loop(SplitPoint* sp) {
2091
2092   while (true)
2093   {
2094       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
2095       // instead of wasting CPU time polling for work.
2096       while (   do_sleep
2097              || do_terminate
2098              || (Threads.use_sleeping_threads() && !is_searching))
2099       {
2100           assert((!sp && threadID) || Threads.use_sleeping_threads());
2101
2102           // Slave thread should exit as soon as do_terminate flag raises
2103           if (do_terminate)
2104           {
2105               assert(!sp);
2106               return;
2107           }
2108
2109           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2110           lock_grab(&sleepLock);
2111
2112           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
2113           if (sp && Threads.split_point_finished(sp))
2114           {
2115               lock_release(&sleepLock);
2116               break;
2117           }
2118
2119           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
2120           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
2121           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
2122           // had the chance to grab the lock.
2123           if (do_sleep || !is_searching)
2124               cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
2125
2126           lock_release(&sleepLock);
2127       }
2128
2129       // If this thread has been assigned work, launch a search
2130       if (is_searching)
2131       {
2132           assert(!do_terminate);
2133
2134           // Copy split point position and search stack and call search()
2135           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2136           SplitPoint* tsp = splitPoint;
2137           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2138
2139           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2140           (ss+1)->sp = tsp;
2141
2142           if (tsp->nodeType == Root)
2143               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2144           else if (tsp->nodeType == PV)
2145               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2146           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2147               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2148           else
2149               assert(false);
2150
2151           assert(is_searching);
2152
2153           is_searching = false;
2154
2155           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2156           // case we are the last slave of the split point.
2157           if (   Threads.use_sleeping_threads()
2158               && threadID != tsp->master
2159               && !Threads[tsp->master].is_searching)
2160               Threads[tsp->master].wake_up();
2161       }
2162
2163       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2164       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2165       if (sp && Threads.split_point_finished(sp))
2166       {
2167           // Because sp->is_slave[] is reset under lock protection,
2168           // be sure sp->lock has been released before to return.
2169           lock_grab(&(sp->lock));
2170           lock_release(&(sp->lock));
2171           return;
2172       }
2173   }
2174 }
2175
2176
2177 // do_uci_async_cmd() is called by listener thread when in async mode and 'cmd'
2178 // input line is received from the GUI.
2179
2180 void do_uci_async_cmd(const std::string& cmd) {
2181
2182   if (cmd == "quit")
2183       QuitRequest = StopRequest = true;
2184
2185   else if (cmd == "stop")
2186       StopRequest = true;
2187
2188   else if (cmd == "ponderhit")
2189   {
2190       // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
2191       // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
2192       // should continue searching but switching from pondering to normal search.
2193       Limits.ponder = false;
2194
2195       if (StopOnPonderhit)
2196           StopRequest = true;
2197   }
2198 }
2199
2200
2201 // do_timer_event() is called by the timer thread when the timer triggers
2202
2203 void do_timer_event() {
2204
2205   static int lastInfoTime;
2206   int e = elapsed_search_time();
2207
2208   // Print debug information every second
2209   if (get_system_time() - lastInfoTime >= 1000)
2210   {
2211       lastInfoTime = get_system_time();
2212
2213       dbg_print_mean();
2214       dbg_print_hit_rate();
2215   }
2216
2217   // Should we stop the search?
2218   if (Limits.ponder)
2219       return;
2220
2221   bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2222                          && !AspirationFailLow
2223                          &&  e > TimeMgr.available_time();
2224
2225   bool noMoreTime =   e > TimeMgr.maximum_time()
2226                    || stillAtFirstMove;
2227
2228   if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
2229       || (Limits.maxTime && e >= Limits.maxTime)
2230          /* missing nodes limit */ ) // FIXME
2231       StopRequest = true;
2232 }