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