]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Send again all the PV lines in multiPV searching
[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 <fstream>
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 "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[Max(d, 1)][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][Min(d / ONE_PLY, 63)][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, MultiPVIteration;
163
164   // Time management variables
165   bool StopOnPonderhit, FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
166   TimeManager TimeMgr;
167   SearchLimits Limits;
168
169   // Log file
170   std::ofstream LogFile;
171
172   // Skill level adjustment
173   int SkillLevel;
174   bool SkillLevelEnabled;
175
176   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
177   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
178   int NodesSincePoll;
179   int NodesBetweenPolls = 30000;
180
181   // History table
182   History H;
183
184
185   /// Local functions
186
187   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
188
189   template <NodeType NT>
190   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
191
192   template <NodeType NT>
193   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
194
195   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
196   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
197   Value value_to_tt(Value v, int ply);
198   Value value_from_tt(Value v, int ply);
199   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
200   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
201   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
202   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
203   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
204   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
205
206   int current_search_time(int set = 0);
207   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
208   string speed_to_uci(int64_t nodes);
209   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
210   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
211   string depth_to_uci(Depth depth);
212   void poll(const Position& pos);
213   void wait_for_stop_or_ponderhit();
214
215   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
216   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
217   // we simply create and use a standard MovePicker object.
218   template<bool SpNode> struct MovePickerExt : public MovePicker {
219
220     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
221                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
222   };
223
224   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
225   template<> struct MovePickerExt<true> : public MovePicker {
226
227     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
228                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
229
230     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
231     MovePicker* mp;
232   };
233
234   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
235   // notation compatible with UCI protocol.
236   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
237
238     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
239     return os << move_to_uci(m, chess960);
240   }
241
242   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
243   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
244   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
245   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
246   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
247   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
248   enum set960 {};
249
250   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
251
252     os.iword(0) = int(f);
253     return os;
254   }
255
256   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
257   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
258   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
259   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
260   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
261   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
262   template <bool PvNode>
263   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
264                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
265     assert(m != MOVE_NONE);
266
267     Depth result = DEPTH_ZERO;
268     *dangerous = moveIsCheck;
269
270     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
271         result += CheckExtension[PvNode];
272
273     if (type_of(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
274     {
275         Color c = pos.side_to_move();
276         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
277         {
278             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
279             *dangerous = true;
280         }
281         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
282         {
283             result += PassedPawnExtension[PvNode];
284             *dangerous = true;
285         }
286     }
287
288     if (   captureOrPromotion
289         && type_of(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
290         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
291             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
292         && !is_special(m))
293     {
294         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
295         *dangerous = true;
296     }
297
298     return Min(result, ONE_PLY);
299   }
300
301 } // namespace
302
303
304 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
305
306 void init_search() {
307
308   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
309   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
310   int mc; // moveCount
311
312   // Init reductions array
313   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
314   {
315       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
316       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
317       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
318       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
319   }
320
321   // Init futility margins array
322   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
323       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
324
325   // Init futility move count array
326   for (d = 0; d < 32; d++)
327       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
328 }
329
330
331 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
332 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
333
334 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
335
336   StateInfo st;
337   int64_t sum = 0;
338
339   // Generate all legal moves
340   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
341
342   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
343   // the moves, just to count them.
344   if (depth <= ONE_PLY)
345       return ml.size();
346
347   // Loop through all legal moves
348   CheckInfo ci(pos);
349   for ( ; !ml.end(); ++ml)
350   {
351       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
352       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
353       pos.undo_move(ml.move());
354   }
355   return sum;
356 }
357
358
359 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
360 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
361 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
362 /// received during the search.
363
364 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
365
366   static Book book; // Define static to initialize the PRNG only once
367
368   // Initialize global search-related variables
369   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = false;
370   NodesSincePoll = 0;
371   current_search_time(get_system_time());
372   Limits = limits;
373   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
374
375   // Set output steram in normal or chess960 mode
376   cout << set960(pos.is_chess960());
377
378   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
379   if (Limits.maxNodes)
380       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
381   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
382       NodesBetweenPolls = 1000;
383   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
384       NodesBetweenPolls = 5000;
385   else
386       NodesBetweenPolls = 30000;
387
388   // Look for a book move
389   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
390   {
391       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
392           book.open(Options["Book File"].value<string>());
393
394       Move bookMove = book.probe(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
395       if (bookMove != MOVE_NONE)
396       {
397           if (Limits.ponder)
398               wait_for_stop_or_ponderhit();
399
400           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
401           return !QuitRequest;
402       }
403   }
404
405   // Read UCI options
406   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
407   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
408
409   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
410   Threads.read_uci_options();
411
412   // Set a new TT size if changed
413   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
414
415   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
416   {
417       Options["Clear Hash"].set_value("false");
418       TT.clear();
419   }
420
421   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
422   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
423   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
424   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
425
426   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
427   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
428   {
429       Threads[i].wake_up();
430       Threads[i].maxPly = 0;
431   }
432
433   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
434   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
435   {
436       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
437       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
438
439       if (LogFile.is_open())
440           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
441                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
442                   << " ponder: "      << Limits.ponder
443                   << " time: "        << Limits.time
444                   << " increment: "   << Limits.increment
445                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
446                   << endl;
447   }
448
449   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
450   Move ponderMove = MOVE_NONE;
451   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
452
453   // Write final search statistics and close log file
454   if (LogFile.is_open())
455   {
456       int t = current_search_time();
457
458       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
459               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
460               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
461
462       StateInfo st;
463       pos.do_move(bestMove, st);
464       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
465       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
466       LogFile.close();
467   }
468
469   // This makes all the threads to go to sleep
470   Threads.set_size(1);
471
472   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
473   // best move before we are told to do so.
474   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
475       wait_for_stop_or_ponderhit();
476
477   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
478   cout << "bestmove " << bestMove;
479
480   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
481   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
482   if (ponderMove != MOVE_NONE)
483       cout << " ponder " << ponderMove;
484
485   cout << endl;
486
487   return !QuitRequest;
488 }
489
490
491 namespace {
492
493   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
494   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
495   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
496
497   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
498
499     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
500     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
501     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
502     int depth, aspirationDelta;
503     Value value, alpha, beta;
504     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
505
506     // Initialize stuff before a new search
507     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
508     TT.new_search();
509     H.clear();
510     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
511     depth = aspirationDelta = 0;
512     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
513     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
514
515     // Moves to search are verified and copied
516     Rml.init(pos, searchMoves);
517
518     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
519     if (!Rml.size())
520     {
521         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
522              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
523
524         return MOVE_NONE;
525     }
526
527     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
528     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
529     {
530         // Save last iteration's scores, this needs to be done now, because in
531         // the following MultiPV loop Rml moves could be reordered.
532         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
533             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
534
535         Rml.bestMoveChanges = 0;
536
537         // MultiPV iteration loop
538         for (MultiPVIteration = 0; MultiPVIteration < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIteration++)
539         {
540             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
541             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIteration].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
542             {
543                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
544                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
545
546                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
547                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
548
549                 alpha = Max(Rml[MultiPVIteration].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
550                 beta  = Min(Rml[MultiPVIteration].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
551             }
552             else
553             {
554                 alpha = -VALUE_INFINITE;
555                 beta  =  VALUE_INFINITE;
556             }
557
558             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
559             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
560             do {
561                 // Search starting from ss+1 to allow referencing (ss-1). This is
562                 // needed by update_gains() and ss copy when splitting at Root.
563                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
564
565                 // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
566                 // because all the values but the first are usually set to
567                 // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
568                 // the moves but the new PV that goes to head.
569                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIteration, Rml.end());
570
571                 // In case we have found an exact score reorder the PV moves
572                 // before leaving the fail high/low loop, otherwise leave the
573                 // last PV move in its position so to be searched again.
574                 if (value > alpha && value < beta)
575                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIteration);
576
577                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
578                 // have been overwritten during the search.
579                 for (int i = 0; i <= MultiPVIteration; i++)
580                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
581
582                 // Value cannot be trusted. Break out immediately!
583                 if (StopRequest)
584                     break;
585
586                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
587                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search. Note
588                 // that UCI protol requires to send all the PV lines also if are
589                 // still to be searched and so refer to the previous search's score.
590                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 5000)
591                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, (int)Rml.size()); i++)
592                     {
593                         bool updated = (i <= MultiPVIteration);
594
595                         if (depth == 1 && !updated)
596                             continue;
597
598                         Depth d = (updated ? depth : depth - 1) * ONE_PLY;
599                         Value s = (updated ? Rml[i].score : Rml[i].prevScore);
600
601                         cout << "info"
602                              << depth_to_uci(d)
603                              << (i == MultiPVIteration ? score_to_uci(s, alpha, beta) : score_to_uci(s))
604                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
605                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
606                              << endl;
607                     }
608
609                 // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
610                 // otherwise exit the fail high/low loop.
611                 if (value >= beta)
612                 {
613                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
614                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
615                 }
616                 else if (value <= alpha)
617                 {
618                     AspirationFailLow = true;
619                     StopOnPonderhit = false;
620
621                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
622                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
623                 }
624                 else
625                     break;
626
627             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
628         }
629
630         // Collect info about search result
631         bestMove = Rml[0].pv[0];
632         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
633         bestValues[depth] = value;
634         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
635
636         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
637         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
638             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
639
640         if (LogFile.is_open())
641             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
642
643         // Init easyMove after first iteration or drop 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             // Stop search early if one move seems to be much better than the
653             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
654             // case we search up 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                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
660                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
661                        && current_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 (current_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 and poll. Polling can abort search
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     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
756     {
757         NodesSincePoll = 0;
758         poll(pos);
759     }
760
761     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
762     if ((   StopRequest
763          || pos.is_draw<false>()
764          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
765         return VALUE_DRAW;
766
767     // Step 3. Mate distance pruning
768     if (!RootNode)
769     {
770         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
771         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
772         if (alpha >= beta)
773             return alpha;
774     }
775
776     // Step 4. Transposition table lookup
777     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
778     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
779     excludedMove = ss->excludedMove;
780     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
781     tte = TT.probe(posKey);
782     ttMove = RootNode ? Rml[MultiPVIteration].pv[0] : tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
783
784     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
785     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
786     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
787     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
788     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
789                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
790     {
791         TT.refresh(tte);
792         ss->bestMove = move = ttMove; // Can be MOVE_NONE
793         value = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
794
795         if (   value >= beta
796             && move
797             && !pos.is_capture_or_promotion(move)
798             && move != ss->killers[0])
799         {
800             ss->killers[1] = ss->killers[0];
801             ss->killers[0] = move;
802         }
803         return value;
804     }
805
806     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
807     if (inCheck)
808         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
809     else if (tte)
810     {
811         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
812
813         ss->eval = tte->static_value();
814         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
815         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
816     }
817     else
818     {
819         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
820         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
821     }
822
823     // Save gain for the parent non-capture move
824     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
825
826     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
827     if (   !PvNode
828         &&  depth < RazorDepth
829         && !inCheck
830         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
831         &&  ttMove == MOVE_NONE
832         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
833         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
834     {
835         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
836         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
837         if (v < rbeta)
838             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
839             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
840             return v;
841     }
842
843     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
844     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
845     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
846     if (   !PvNode
847         && !ss->skipNullMove
848         &&  depth < RazorDepth
849         && !inCheck
850         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
851         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
852         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
853         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
854
855     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
856     if (   !PvNode
857         && !ss->skipNullMove
858         &&  depth > ONE_PLY
859         && !inCheck
860         &&  refinedValue >= beta
861         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
862         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
863     {
864         ss->currentMove = MOVE_NULL;
865
866         // Null move dynamic reduction based on depth
867         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
868
869         // Null move dynamic reduction based on value
870         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
871             R++;
872
873         pos.do_null_move(st);
874         (ss+1)->skipNullMove = true;
875         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
876                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
877         (ss+1)->skipNullMove = false;
878         pos.undo_null_move();
879
880         if (nullValue >= beta)
881         {
882             // Do not return unproven mate scores
883             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
884                 nullValue = beta;
885
886             if (depth < 6 * ONE_PLY)
887                 return nullValue;
888
889             // Do verification search at high depths
890             ss->skipNullMove = true;
891             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
892             ss->skipNullMove = false;
893
894             if (v >= beta)
895                 return nullValue;
896         }
897         else
898         {
899             // The null move failed low, which means that we may be faced with
900             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
901             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
902             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
903             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
904             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
905             threatMove = (ss+1)->bestMove;
906
907             if (   depth < ThreatDepth
908                 && (ss-1)->reduction
909                 && threatMove != MOVE_NONE
910                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
911                 return beta - 1;
912         }
913     }
914
915     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
916     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
917     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
918     // prune the previous move.
919     if (   !PvNode
920         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
921         && !inCheck
922         && !ss->skipNullMove
923         &&  excludedMove == MOVE_NONE
924         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
925     {
926         Value rbeta = beta + 200;
927         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
928
929         assert(rdepth >= ONE_PLY);
930
931         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
932         CheckInfo ci(pos);
933
934         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
935             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
936             {
937                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
938                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
939                 pos.undo_move(move);
940                 if (value >= rbeta)
941                     return value;
942             }
943     }
944
945     // Step 10. Internal iterative deepening
946     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
947         && ttMove == MOVE_NONE
948         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
949     {
950         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
951
952         ss->skipNullMove = true;
953         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
954         ss->skipNullMove = false;
955
956         tte = TT.probe(posKey);
957         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
958     }
959
960 split_point_start: // At split points actual search starts from here
961
962     // Initialize a MovePicker object for the current position
963     MovePickerExt<SpNode> mp(pos, ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
964     CheckInfo ci(pos);
965     ss->bestMove = MOVE_NONE;
966     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
967     singularExtensionNode =   !RootNode
968                            && !SpNode
969                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
970                            && ttMove != MOVE_NONE
971                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
972                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
973                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
974     if (SpNode)
975     {
976         lock_grab(&(sp->lock));
977         bestValue = sp->bestValue;
978     }
979
980     // Step 11. Loop through moves
981     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
982     while (   bestValue < beta
983            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
984            && !thread.cutoff_occurred())
985     {
986       assert(is_ok(move));
987
988       if (move == excludedMove)
989           continue;
990
991       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root Move List.
992       // Also in MultiPV mode we skip moves which already have got an exact score
993       // in previous MultiPV Iteration. Finally any illegal move is skipped here.
994       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIteration))
995           continue;
996
997       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
998       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
999           continue;
1000
1001       if (SpNode)
1002       {
1003           moveCount = ++sp->moveCount;
1004           lock_release(&(sp->lock));
1005       }
1006       else
1007           moveCount++;
1008
1009       if (RootNode)
1010       {
1011           // This is used by time management
1012           FirstRootMove = (moveCount == 1);
1013
1014           // Save the current node count before the move is searched
1015           nodes = pos.nodes_searched();
1016
1017           // For long searches send current move info to GUI
1018           if (pos.thread() == 0 && current_search_time() > 2000)
1019               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1020                    << " currmove " << move
1021                    << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIteration << endl;
1022       }
1023
1024       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1025       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (RootNode && depth <= ONE_PLY ? MAX_MOVES : 1));
1026       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1027       captureOrPromotion = pos.is_capture_or_promotion(move);
1028
1029       // Step 12. Decide the new search depth
1030       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1031
1032       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1033       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1034       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1035       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1036       // a margin then we extend ttMove.
1037       if (   singularExtensionNode
1038           && move == ttMove
1039           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1040           && ext < ONE_PLY)
1041       {
1042           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1043
1044           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1045           {
1046               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1047               ss->excludedMove = move;
1048               ss->skipNullMove = true;
1049               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1050               ss->skipNullMove = false;
1051               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1052               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1053               if (v < rBeta)
1054                   ext = ONE_PLY;
1055           }
1056       }
1057
1058       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1059       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1060
1061       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1062       if (   !PvNode
1063           && !captureOrPromotion
1064           && !inCheck
1065           && !dangerous
1066           &&  move != ttMove
1067           && !is_castle(move))
1068       {
1069           // Move count based pruning
1070           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1071               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1072               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1073           {
1074               if (SpNode)
1075                   lock_grab(&(sp->lock));
1076
1077               continue;
1078           }
1079
1080           // Value based pruning
1081           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1082           // but fixing this made program slightly weaker.
1083           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1084           futilityValue =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1085                          + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1086
1087           if (futilityValue < beta)
1088           {
1089               if (SpNode)
1090               {
1091                   lock_grab(&(sp->lock));
1092                   if (futilityValue > sp->bestValue)
1093                       sp->bestValue = bestValue = futilityValue;
1094               }
1095               else if (futilityValue > bestValue)
1096                   bestValue = futilityValue;
1097
1098               continue;
1099           }
1100
1101           // Prune moves with negative SEE at low depths
1102           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1103               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1104               && pos.see_sign(move) < 0)
1105           {
1106               if (SpNode)
1107                   lock_grab(&(sp->lock));
1108
1109               continue;
1110           }
1111       }
1112
1113       // Check for legality only before to do the move
1114       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1115       {
1116           moveCount--;
1117           continue;
1118       }
1119
1120       ss->currentMove = move;
1121       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1122           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1123
1124       // Step 14. Make the move
1125       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1126
1127       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1128       // The first move in list is the expected PV
1129       if (isPvMove)
1130           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1131                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1132       else
1133       {
1134           // Step 15. Reduced depth search
1135           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1136           bool doFullDepthSearch = true;
1137
1138           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1139               && !captureOrPromotion
1140               && !dangerous
1141               && !is_castle(move)
1142               &&  ss->killers[0] != move
1143               &&  ss->killers[1] != move
1144               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1145           {
1146               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1147               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1148
1149               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1150                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1151
1152               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1153               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1154           }
1155
1156           // Step 16. Full depth search
1157           if (doFullDepthSearch)
1158           {
1159               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1160               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1161                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1162
1163               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1164               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1165               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1166               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1167                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1168                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1169           }
1170       }
1171
1172       // Step 17. Undo move
1173       pos.undo_move(move);
1174
1175       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1176
1177       // Step 18. Check for new best move
1178       if (SpNode)
1179       {
1180           lock_grab(&(sp->lock));
1181           bestValue = sp->bestValue;
1182           alpha = sp->alpha;
1183       }
1184
1185       // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1186       // was aborted because the user interrupted the search or because we
1187       // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1188       // be trusted, and we don't update the best move and/or PV.
1189       if (RootNode && !StopRequest)
1190       {
1191           // Remember searched nodes counts for this move
1192           RootMove* rm = Rml.find(move);
1193           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1194
1195           // PV move or new best move ?
1196           if (isPvMove || value > alpha)
1197           {
1198               // Update PV
1199               rm->score = value;
1200               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1201
1202               // We record how often the best move has been changed in each
1203               // iteration. This information is used for time management: When
1204               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1205               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1206                   Rml.bestMoveChanges++;
1207           }
1208           else
1209               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1210               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1211               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1212               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1213
1214       } // RootNode
1215
1216       if (value > bestValue)
1217       {
1218           bestValue = value;
1219           ss->bestMove = move;
1220
1221           if (   PvNode
1222               && value > alpha
1223               && value < beta) // We want always alpha < beta
1224               alpha = value;
1225
1226           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1227           {
1228               sp->bestValue = value;
1229               sp->ss->bestMove = move;
1230               sp->alpha = alpha;
1231               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1232           }
1233       }
1234
1235       // Step 19. Check for split
1236       if (   !SpNode
1237           && depth >= Threads.min_split_depth()
1238           && bestValue < beta
1239           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1240           && !StopRequest
1241           && !thread.cutoff_occurred())
1242           bestValue = Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, alpha, beta, bestValue, depth,
1243                                                threatMove, moveCount, &mp, NT);
1244     }
1245
1246     // Step 20. Check for mate and stalemate
1247     // All legal moves have been searched and if there are
1248     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1249     // If one move was excluded return fail low score.
1250     if (!SpNode && !moveCount)
1251         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1252
1253     // Step 21. Update tables
1254     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1255     // history counters, and killer moves.
1256     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1257     {
1258         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1259         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1260              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1261
1262         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1263
1264         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1265         if (    bestValue >= beta
1266             && !pos.is_capture_or_promotion(move))
1267         {
1268             if (move != ss->killers[0])
1269             {
1270                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1271                 ss->killers[0] = move;
1272             }
1273             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1274         }
1275     }
1276
1277     if (SpNode)
1278     {
1279         // Here we have the lock still grabbed
1280         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1281         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1282         lock_release(&(sp->lock));
1283     }
1284
1285     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1286
1287     return bestValue;
1288   }
1289
1290   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1291   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1292   // less than ONE_PLY).
1293
1294   template <NodeType NT>
1295   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1296
1297     const bool PvNode = (NT == PV);
1298
1299     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1300     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1301     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1302     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1303     assert(depth <= 0);
1304     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1305
1306     StateInfo st;
1307     Move ttMove, move;
1308     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1309     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1310     const TTEntry* tte;
1311     Depth ttDepth;
1312     ValueType vt;
1313     Value oldAlpha = alpha;
1314
1315     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1316     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1317
1318     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1319     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1320         return VALUE_DRAW;
1321
1322     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1323     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1324     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1325     inCheck = pos.in_check();
1326     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1327
1328     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1329     // pruning, but only for move ordering.
1330     tte = TT.probe(pos.get_key());
1331     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1332
1333     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1334     {
1335         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1336         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1337     }
1338
1339     // Evaluate the position statically
1340     if (inCheck)
1341     {
1342         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1343         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1344         enoughMaterial = false;
1345     }
1346     else
1347     {
1348         if (tte)
1349         {
1350             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1351
1352             evalMargin = tte->static_value_margin();
1353             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1354         }
1355         else
1356             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1357
1358         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1359         if (bestValue >= beta)
1360         {
1361             if (!tte)
1362                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1363
1364             return bestValue;
1365         }
1366
1367         if (PvNode && bestValue > alpha)
1368             alpha = bestValue;
1369
1370         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1371         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1372         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1373     }
1374
1375     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1376     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1377     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1378     // be generated.
1379     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1380     CheckInfo ci(pos);
1381
1382     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1383     while (   bestValue < beta
1384            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1385     {
1386       assert(is_ok(move));
1387
1388       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1389
1390       // Futility pruning
1391       if (   !PvNode
1392           && !inCheck
1393           && !givesCheck
1394           &&  move != ttMove
1395           &&  enoughMaterial
1396           && !is_promotion(move)
1397           && !pos.is_passed_pawn_push(move))
1398       {
1399           futilityValue =  futilityBase
1400                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1401                          + (is_enpassant(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1402
1403           if (futilityValue < beta)
1404           {
1405               if (futilityValue > bestValue)
1406                   bestValue = futilityValue;
1407
1408               continue;
1409           }
1410
1411           // Prune moves with negative or equal SEE
1412           if (   futilityBase < beta
1413               && depth < DEPTH_ZERO
1414               && pos.see(move) <= 0)
1415               continue;
1416       }
1417
1418       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1419       evasionPrunable =   !PvNode
1420                        && inCheck
1421                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1422                        && !pos.is_capture(move)
1423                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1424
1425       // Don't search moves with negative SEE values
1426       if (   !PvNode
1427           && (!inCheck || evasionPrunable)
1428           &&  move != ttMove
1429           && !is_promotion(move)
1430           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1431           continue;
1432
1433       // Don't search useless checks
1434       if (   !PvNode
1435           && !inCheck
1436           &&  givesCheck
1437           &&  move != ttMove
1438           && !pos.is_capture_or_promotion(move)
1439           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1440           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1441       {
1442           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1443               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1444
1445           continue;
1446       }
1447
1448       // Check for legality only before to do the move
1449       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1450           continue;
1451
1452       // Update current move
1453       ss->currentMove = move;
1454
1455       // Make and search the move
1456       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1457       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1458       pos.undo_move(move);
1459
1460       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1461
1462       // New best move?
1463       if (value > bestValue)
1464       {
1465           bestValue = value;
1466           ss->bestMove = move;
1467
1468           if (   PvNode
1469               && value > alpha
1470               && value < beta) // We want always alpha < beta
1471               alpha = value;
1472        }
1473     }
1474
1475     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1476     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1477     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1478         return value_mated_in(ss->ply);
1479
1480     // Update transposition table
1481     move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1482     vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1483          : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1484
1485     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, move, ss->eval, evalMargin);
1486
1487     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1488
1489     return bestValue;
1490   }
1491
1492
1493   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1494   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1495   // will be pruned.
1496
1497   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1498   {
1499     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1500     Square from, to, ksq, victimSq;
1501     Piece pc;
1502     Color them;
1503     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1504
1505     from = move_from(move);
1506     to = move_to(move);
1507     them = flip(pos.side_to_move());
1508     ksq = pos.king_square(them);
1509     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1510     pc = pos.piece_on(from);
1511
1512     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1513     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1514     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1515
1516     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1517     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1518
1519     if (!(b && (b & (b - 1))))
1520         return true;
1521
1522     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1523     if (   type_of(pc) == QUEEN
1524         && bit_is_set(kingAtt, to))
1525         return true;
1526
1527     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1528     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1529
1530     while (b)
1531     {
1532         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1533         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1534
1535         // Note that here we generate illegal "double move"!
1536         if (   futilityValue >= beta
1537             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1538             return true;
1539
1540         if (futilityValue > bv)
1541             bv = futilityValue;
1542     }
1543
1544     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1545     *bestValue = bv;
1546     return false;
1547   }
1548
1549
1550   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1551   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1552   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1553   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1554   // second move is assumed to be a move from the current position.
1555
1556   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1557
1558     Square f1, t1, f2, t2;
1559     Piece p1, p2;
1560     Square ksq;
1561
1562     assert(is_ok(m1));
1563     assert(is_ok(m2));
1564
1565     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1566     f2 = move_from(m2);
1567     t1 = move_to(m1);
1568     if (f2 == t1)
1569         return true;
1570
1571     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1572     t2 = move_to(m2);
1573     f1 = move_from(m1);
1574     if (t2 == f1)
1575         return true;
1576
1577     // Case 3: Moving through the vacated square
1578     p2 = pos.piece_on(f2);
1579     if (   piece_is_slider(p2)
1580         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1581       return true;
1582
1583     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1584     p1 = pos.piece_on(t1);
1585     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1586         return true;
1587
1588     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1589     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1590     if (    piece_is_slider(p1)
1591         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1592     {
1593         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1594         clear_bit(&occ, f2);
1595         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1596             return true;
1597     }
1598     return false;
1599   }
1600
1601
1602   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1603   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1604   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1605
1606   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1607
1608     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1609       return v + ply;
1610
1611     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1612       return v - ply;
1613
1614     return v;
1615   }
1616
1617
1618   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1619   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1620
1621   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1622
1623     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1624       return v - ply;
1625
1626     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1627       return v + ply;
1628
1629     return v;
1630   }
1631
1632
1633   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1634   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1635
1636   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1637
1638     assert(is_ok(m));
1639     assert(is_ok(threat));
1640     assert(!pos.is_capture_or_promotion(m));
1641     assert(!pos.is_passed_pawn_push(m));
1642
1643     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1644
1645     mfrom = move_from(m);
1646     mto = move_to(m);
1647     tfrom = move_from(threat);
1648     tto = move_to(threat);
1649
1650     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1651     if (mfrom == tto)
1652         return true;
1653
1654     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1655     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1656     if (   pos.is_capture(threat)
1657         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1658             || type_of(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1659         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1660         return true;
1661
1662     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1663     // prune safe moves which block its ray.
1664     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1665         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1666         && pos.see_sign(m) >= 0)
1667         return true;
1668
1669     return false;
1670   }
1671
1672
1673   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1674   // can be used to cut-off at a given point in search.
1675
1676   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1677
1678     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1679
1680     return   (   tte->depth() >= depth
1681               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1682               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1683
1684           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1685               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1686   }
1687
1688
1689   // refine_eval() returns the transposition table score if
1690   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1691
1692   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1693
1694       assert(tte);
1695
1696       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1697
1698       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1699           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1700           return v;
1701
1702       return defaultEval;
1703   }
1704
1705
1706   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1707   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1708
1709   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1710                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1711     Move m;
1712     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1713
1714     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1715
1716     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1717     {
1718         m = movesSearched[i];
1719
1720         assert(m != move);
1721
1722         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1723     }
1724   }
1725
1726
1727   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1728   // the static position evaluation before and after the move.
1729
1730   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1731
1732     if (   m != MOVE_NULL
1733         && before != VALUE_NONE
1734         && after != VALUE_NONE
1735         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1736         && !is_special(m))
1737         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1738   }
1739
1740
1741   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1742   // since the beginning of the current search.
1743
1744   int current_search_time(int set) {
1745
1746     static int searchStartTime;
1747
1748     if (set)
1749         searchStartTime = set;
1750
1751     return get_system_time() - searchStartTime;
1752   }
1753
1754
1755   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1756   // protocol specifications:
1757   //
1758   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1759   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1760   //            use negative values for y.
1761
1762   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1763
1764     std::stringstream s;
1765
1766     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1767         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1768     else
1769         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1770
1771     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1772
1773     return s.str();
1774   }
1775
1776
1777   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1778   // to be sent to UCI gui.
1779
1780   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1781
1782     std::stringstream s;
1783     int t = current_search_time();
1784
1785     s << " nodes " << nodes
1786       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1787       << " time "  << t;
1788
1789     return s.str();
1790   }
1791
1792   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1793   // formatted according to UCI specification.
1794
1795   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1796
1797     std::stringstream s;
1798
1799     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1800
1801     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1802         s << *pv << " ";
1803
1804     return s.str();
1805   }
1806
1807   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1808   // seldepth formatted according to UCI specification.
1809
1810   string depth_to_uci(Depth depth) {
1811
1812     std::stringstream s;
1813
1814     // Retrieve max searched depth among threads
1815     int selDepth = 0;
1816     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1817         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1818             selDepth = Threads[i].maxPly;
1819
1820      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1821
1822     return s.str();
1823   }
1824
1825   string time_to_string(int millisecs) {
1826
1827     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1828     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1829
1830     int hours = millisecs / MSecHour;
1831     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1832     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1833
1834     std::stringstream s;
1835
1836     if (hours)
1837         s << hours << ':';
1838
1839     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1840     return s.str();
1841   }
1842
1843   string score_to_string(Value v) {
1844
1845     std::stringstream s;
1846
1847     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1848         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1849     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1850         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1851     else
1852         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1853
1854     return s.str();
1855   }
1856
1857   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1858   // It is used to write search information to the log file (which is created
1859   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1860
1861   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1862
1863     const int64_t K = 1000;
1864     const int64_t M = 1000000;
1865     const int startColumn = 28;
1866     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1867
1868     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1869     Move* m = pv;
1870     string san;
1871     std::stringstream s;
1872     size_t length = 0;
1873
1874     // First print depth, score, time and searched nodes...
1875     s << set960(pos.is_chess960())
1876       << std::setw(2) << depth
1877       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1878       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1879
1880     if (pos.nodes_searched() < M)
1881         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1882     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1883         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1884     else
1885         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1886
1887     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1888     while (*m != MOVE_NONE)
1889     {
1890         san = move_to_san(pos, *m);
1891         length += san.length() + 1;
1892
1893         if (length > maxLength)
1894         {
1895             length = san.length() + 1;
1896             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1897         }
1898         s << san << ' ';
1899
1900         pos.do_move(*m++, *st++);
1901     }
1902
1903     // Restore original position before to leave
1904     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1905
1906     return s.str();
1907   }
1908
1909   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1910   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1911   // search.
1912
1913   void poll(const Position& pos) {
1914
1915     static int lastInfoTime;
1916     int t = current_search_time();
1917
1918     //  Poll for input
1919     if (input_available())
1920     {
1921         // We are line oriented, don't read single chars
1922         string command;
1923
1924         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1925         {
1926             // Quit the program as soon as possible
1927             Limits.ponder = false;
1928             QuitRequest = StopRequest = true;
1929             return;
1930         }
1931         else if (command == "stop")
1932         {
1933             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1934             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1935             Limits.ponder = false;
1936             StopRequest = true;
1937         }
1938         else if (command == "ponderhit")
1939         {
1940             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1941             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1942             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1943             Limits.ponder = false;
1944
1945             if (StopOnPonderhit)
1946                 StopRequest = true;
1947         }
1948     }
1949
1950     // Print search information
1951     if (t < 1000)
1952         lastInfoTime = 0;
1953
1954     else if (lastInfoTime > t)
1955         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1956         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1957         lastInfoTime = 0;
1958
1959     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1960     {
1961         lastInfoTime = t;
1962
1963         dbg_print_mean();
1964         dbg_print_hit_rate();
1965     }
1966
1967     // Should we stop the search?
1968     if (Limits.ponder)
1969         return;
1970
1971     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
1972                            && !AspirationFailLow
1973                            &&  t > TimeMgr.available_time();
1974
1975     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
1976                      || stillAtFirstMove;
1977
1978     if (   (Limits.useTimeManagement() && noMoreTime)
1979         || (Limits.maxTime && t >= Limits.maxTime)
1980         || (Limits.maxNodes && pos.nodes_searched() >= Limits.maxNodes)) // FIXME
1981         StopRequest = true;
1982   }
1983
1984
1985   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
1986   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
1987   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
1988   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
1989   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
1990   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
1991
1992   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
1993
1994     string command;
1995
1996     // Wait for a command from stdin
1997     while (   std::getline(std::cin, command)
1998            && command != "ponderhit" && command != "stop" && command != "quit") {};
1999
2000     if (command != "ponderhit" && command != "stop")
2001         QuitRequest = true; // Must be "quit" or getline() returned false
2002   }
2003
2004
2005   // When playing with strength handicap choose best move among the MultiPV set
2006   // using a statistical rule dependent on SkillLevel. Idea by Heinz van Saanen.
2007   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder) {
2008
2009     assert(MultiPV > 1);
2010
2011     static RKISS rk;
2012
2013     // Rml list is already sorted by score in descending order
2014     int s;
2015     int max_s = -VALUE_INFINITE;
2016     int size = Min(MultiPV, (int)Rml.size());
2017     int max = Rml[0].score;
2018     int var = Min(max - Rml[size - 1].score, PawnValueMidgame);
2019     int wk = 120 - 2 * SkillLevel;
2020
2021     // PRNG sequence should be non deterministic
2022     for (int i = abs(get_system_time() % 50); i > 0; i--)
2023         rk.rand<unsigned>();
2024
2025     // Choose best move. For each move's score we add two terms both dependent
2026     // on wk, one deterministic and bigger for weaker moves, and one random,
2027     // then we choose the move with the resulting highest score.
2028     for (int i = 0; i < size; i++)
2029     {
2030         s = Rml[i].score;
2031
2032         // Don't allow crazy blunders even at very low skills
2033         if (i > 0 && Rml[i-1].score > s + EasyMoveMargin)
2034             break;
2035
2036         // This is our magical formula
2037         s += ((max - s) * wk + var * (rk.rand<unsigned>() % wk)) / 128;
2038
2039         if (s > max_s)
2040         {
2041             max_s = s;
2042             *best = Rml[i].pv[0];
2043             *ponder = Rml[i].pv[1];
2044         }
2045     }
2046   }
2047
2048
2049   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2050
2051   void RootMoveList::init(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2052
2053     Move* sm;
2054     bestMoveChanges = 0;
2055     clear();
2056
2057     // Generate all legal moves and add them to RootMoveList
2058     for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
2059     {
2060         // If we have a searchMoves[] list then verify the move
2061         // is in the list before to add it.
2062         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != ml.move(); sm++) {}
2063
2064         if (sm != searchMoves && *sm != ml.move())
2065             continue;
2066
2067         RootMove rm;
2068         rm.pv.push_back(ml.move());
2069         rm.pv.push_back(MOVE_NONE);
2070         rm.score = rm.prevScore = -VALUE_INFINITE;
2071         rm.nodes = 0;
2072         push_back(rm);
2073     }
2074   }
2075
2076   RootMove* RootMoveList::find(const Move& m, int startIndex) {
2077
2078     for (size_t i = startIndex; i < size(); i++)
2079         if ((*this)[i].pv[0] == m)
2080             return &(*this)[i];
2081
2082     return NULL;
2083   }
2084
2085   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2086   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2087   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2088   // long PV to print that is important for position analysis.
2089
2090   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2091
2092     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2093     TTEntry* tte;
2094     int ply = 1;
2095     Move m = pv[0];
2096
2097     assert(m != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(m));
2098
2099     pv.clear();
2100     pv.push_back(m);
2101     pos.do_move(m, *st++);
2102
2103     while (   (tte = TT.probe(pos.get_key())) != NULL
2104            && tte->move() != MOVE_NONE
2105            && pos.is_pseudo_legal(tte->move())
2106            && pos.pl_move_is_legal(tte->move(), pos.pinned_pieces())
2107            && ply < PLY_MAX
2108            && (!pos.is_draw<false>() || ply < 2))
2109     {
2110         pv.push_back(tte->move());
2111         pos.do_move(tte->move(), *st++);
2112         ply++;
2113     }
2114     pv.push_back(MOVE_NONE);
2115
2116     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2117   }
2118
2119   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2120   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2121   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2122
2123   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2124
2125     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2126     TTEntry* tte;
2127     Key k;
2128     Value v, m = VALUE_NONE;
2129     int ply = 0;
2130
2131     assert(pv[0] != MOVE_NONE && pos.is_pseudo_legal(pv[0]));
2132
2133     do {
2134         k = pos.get_key();
2135         tte = TT.probe(k);
2136
2137         // Don't overwrite existing correct entries
2138         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2139         {
2140             v = (pos.in_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2141             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2142         }
2143         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2144
2145     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2146
2147     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2148   }
2149 } // namespace
2150
2151
2152 // Little helper used by idle_loop() to check that all the slave threads of a
2153 // split point have finished searching.
2154
2155 static bool all_slaves_finished(SplitPoint* sp) {
2156
2157   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
2158       if (sp->is_slave[i])
2159           return false;
2160
2161   return true;
2162 }
2163
2164
2165 // Thread::idle_loop() is where the thread is parked when it has no work to do.
2166 // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint object
2167 // for which the thread is the master.
2168
2169 void Thread::idle_loop(SplitPoint* sp) {
2170
2171   while (true)
2172   {
2173       // If we are not searching, wait for a condition to be signaled
2174       // instead of wasting CPU time polling for work.
2175       while (   do_sleep
2176              || do_terminate
2177              || (Threads.use_sleeping_threads() && !is_searching))
2178       {
2179           assert((!sp && threadID) || Threads.use_sleeping_threads());
2180
2181           // Slave thread should exit as soon as do_terminate flag raises
2182           if (do_terminate)
2183           {
2184               assert(!sp);
2185               return;
2186           }
2187
2188           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2189           lock_grab(&sleepLock);
2190
2191           // If we are master and all slaves have finished don't go to sleep
2192           if (sp && all_slaves_finished(sp))
2193           {
2194               lock_release(&sleepLock);
2195               break;
2196           }
2197
2198           // Do sleep after retesting sleep conditions under lock protection, in
2199           // particular we need to avoid a deadlock in case a master thread has,
2200           // in the meanwhile, allocated us and sent the wake_up() call before we
2201           // had the chance to grab the lock.
2202           if (do_sleep || !is_searching)
2203               cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
2204
2205           lock_release(&sleepLock);
2206       }
2207
2208       // If this thread has been assigned work, launch a search
2209       if (is_searching)
2210       {
2211           assert(!do_terminate);
2212
2213           // Copy split point position and search stack and call search()
2214           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2215           SplitPoint* tsp = splitPoint;
2216           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2217
2218           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2219           (ss+1)->sp = tsp;
2220
2221           if (tsp->nodeType == Root)
2222               search<SplitPointRoot>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2223           else if (tsp->nodeType == PV)
2224               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2225           else if (tsp->nodeType == NonPV)
2226               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2227           else
2228               assert(false);
2229
2230           assert(is_searching);
2231
2232           is_searching = false;
2233
2234           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2235           // case we are the last slave of the split point.
2236           if (   Threads.use_sleeping_threads()
2237               && threadID != tsp->master
2238               && !Threads[tsp->master].is_searching)
2239               Threads[tsp->master].wake_up();
2240       }
2241
2242       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2243       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2244       if (sp && all_slaves_finished(sp))
2245       {
2246           // Because sp->is_slave[] is reset under lock protection,
2247           // be sure sp->lock has been released before to return.
2248           lock_grab(&(sp->lock));
2249           lock_release(&(sp->lock));
2250           return;
2251       }
2252   }
2253 }