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