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