]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Fix an off-by-one error in UCI print loop
[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, 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   bool SendSearchedNodes;
179   int NodesSincePoll;
180   int NodesBetweenPolls = 30000;
181
182   // History table
183   History H;
184
185
186   /// Local functions
187
188   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
189
190   template <NodeType NT>
191   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
192
193   template <NodeType NT>
194   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
195
196   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
197   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
198   Value value_to_tt(Value v, int ply);
199   Value value_from_tt(Value v, int ply);
200   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
201   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
202   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
203   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
204   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
205   void do_skill_level(Move* best, Move* ponder);
206
207   int current_search_time(int set = 0);
208   string score_to_uci(Value v, Value alpha = -VALUE_INFINITE, Value beta = VALUE_INFINITE);
209   string speed_to_uci(int64_t nodes);
210   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960);
211   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value score, int time, Move pv[]);
212   string depth_to_uci(Depth depth);
213   void poll(const Position& pos);
214   void wait_for_stop_or_ponderhit();
215
216   // MovePickerExt template class extends MovePicker and allows to choose at compile
217   // time the proper moves source according to the type of node. In the default case
218   // we simply create and use a standard MovePicker object.
219   template<NodeType> struct MovePickerExt : public MovePicker {
220
221     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
222                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b) {}
223   };
224
225   // In case of a SpNode we use split point's shared MovePicker object as moves source
226   template<> struct MovePickerExt<SplitPointNonPV> : public MovePicker {
227
228     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
229                   : MovePicker(p, ttm, d, h, ss, b), mp(ss->sp->mp) {}
230
231     Move get_next_move() { return mp->get_next_move(); }
232     MovePicker* mp;
233   };
234
235   template<> struct MovePickerExt<SplitPointPV> : public MovePickerExt<SplitPointNonPV> {
236
237     MovePickerExt(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h, SearchStack* ss, Value b)
238                   : MovePickerExt<SplitPointNonPV>(p, ttm, d, h, ss, b) {}
239   };
240
241   // Overload operator<<() to make it easier to print moves in a coordinate
242   // notation compatible with UCI protocol.
243   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
244
245     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
246     return os << move_to_uci(m, chess960);
247   }
248
249   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
250   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
251   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
252   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
253   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
254   // operator<<() that will read it to properly format castling moves.
255   enum set960 {};
256
257   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
258
259     os.iword(0) = int(f);
260     return os;
261   }
262
263   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
264   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
265   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
266   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
267   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
268   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
269   template <bool PvNode>
270   FORCE_INLINE Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion,
271                                bool moveIsCheck, bool* dangerous) {
272     assert(m != MOVE_NONE);
273
274     Depth result = DEPTH_ZERO;
275     *dangerous = moveIsCheck;
276
277     if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
278         result += CheckExtension[PvNode];
279
280     if (piece_type(pos.piece_on(move_from(m))) == PAWN)
281     {
282         Color c = pos.side_to_move();
283         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
284         {
285             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
286             *dangerous = true;
287         }
288         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
289         {
290             result += PassedPawnExtension[PvNode];
291             *dangerous = true;
292         }
293     }
294
295     if (   captureOrPromotion
296         && piece_type(pos.piece_on(move_to(m))) != PAWN
297         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
298             - piece_value_midgame(pos.piece_on(move_to(m))) == VALUE_ZERO)
299         && !move_is_special(m))
300     {
301         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
302         *dangerous = true;
303     }
304
305     return Min(result, ONE_PLY);
306   }
307
308 } // namespace
309
310
311 /// init_search() is called during startup to initialize various lookup tables
312
313 void init_search() {
314
315   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
316   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
317   int mc; // moveCount
318
319   // Init reductions array
320   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
321   {
322       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
323       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
324       Reductions[1][hd][mc] = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
325       Reductions[0][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
326   }
327
328   // Init futility margins array
329   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
330       FutilityMargins[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
331
332   // Init futility move count array
333   for (d = 0; d < 32; d++)
334       FutilityMoveCounts[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
335 }
336
337
338 /// perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up to
339 /// the given depth are generated and counted and the sum returned.
340
341 int64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
342
343   StateInfo st;
344   int64_t sum = 0;
345
346   // Generate all legal moves
347   MoveList<MV_LEGAL> ml(pos);
348
349   // If we are at the last ply we don't need to do and undo
350   // the moves, just to count them.
351   if (depth <= ONE_PLY)
352       return ml.size();
353
354   // Loop through all legal moves
355   CheckInfo ci(pos);
356   for ( ; !ml.end(); ++ml)
357   {
358       pos.do_move(ml.move(), st, ci, pos.move_gives_check(ml.move(), ci));
359       sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
360       pos.undo_move(ml.move());
361   }
362   return sum;
363 }
364
365
366 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
367 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various global
368 /// variables, and calls id_loop(). It returns false when a "quit" command is
369 /// received during the search.
370
371 bool think(Position& pos, const SearchLimits& limits, Move searchMoves[]) {
372
373   static Book book;
374
375   // Initialize global search-related variables
376   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
377   NodesSincePoll = 0;
378   current_search_time(get_system_time());
379   Limits = limits;
380   TimeMgr.init(Limits, pos.startpos_ply_counter());
381
382   // Set output steram in normal or chess960 mode
383   cout << set960(pos.is_chess960());
384
385   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under time pressure
386   if (Limits.maxNodes)
387       NodesBetweenPolls = Min(Limits.maxNodes, 30000);
388   else if (Limits.time && Limits.time < 1000)
389       NodesBetweenPolls = 1000;
390   else if (Limits.time && Limits.time < 5000)
391       NodesBetweenPolls = 5000;
392   else
393       NodesBetweenPolls = 30000;
394
395   // Look for a book move
396   if (Options["OwnBook"].value<bool>())
397   {
398       if (Options["Book File"].value<string>() != book.name())
399           book.open(Options["Book File"].value<string>());
400
401       Move bookMove = book.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
402       if (bookMove != MOVE_NONE)
403       {
404           if (Limits.ponder)
405               wait_for_stop_or_ponderhit();
406
407           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
408           return !QuitRequest;
409       }
410   }
411
412   // Read UCI options
413   UCIMultiPV = Options["MultiPV"].value<int>();
414   SkillLevel = Options["Skill Level"].value<int>();
415
416   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
417   Threads.read_uci_options();
418
419   // If needed allocate pawn and material hash tables and adjust TT size
420   Threads.init_hash_tables();
421   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
422
423   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
424   {
425       Options["Clear Hash"].set_value("false");
426       TT.clear();
427   }
428
429   // Do we have to play with skill handicap? In this case enable MultiPV that
430   // we will use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
431   SkillLevelEnabled = (SkillLevel < 20);
432   MultiPV = (SkillLevelEnabled ? Max(UCIMultiPV, 4) : UCIMultiPV);
433
434   // Wake up needed threads and reset maxPly counter
435   for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
436   {
437       Threads[i].wake_up();
438       Threads[i].maxPly = 0;
439   }
440
441   // Write to log file and keep it open to be accessed during the search
442   if (Options["Use Search Log"].value<bool>())
443   {
444       string name = Options["Search Log Filename"].value<string>();
445       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
446
447       if (LogFile.is_open())
448           LogFile << "\nSearching: "  << pos.to_fen()
449                   << "\ninfinite: "   << Limits.infinite
450                   << " ponder: "      << Limits.ponder
451                   << " time: "        << Limits.time
452                   << " increment: "   << Limits.increment
453                   << " moves to go: " << Limits.movesToGo
454                   << endl;
455   }
456
457   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
458   Move ponderMove = MOVE_NONE;
459   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
460
461   // Write final search statistics and close log file
462   if (LogFile.is_open())
463   {
464       int t = current_search_time();
465
466       LogFile << "Nodes: "          << pos.nodes_searched()
467               << "\nNodes/second: " << (t > 0 ? pos.nodes_searched() * 1000 / t : 0)
468               << "\nBest move: "    << move_to_san(pos, bestMove);
469
470       StateInfo st;
471       pos.do_move(bestMove, st);
472       LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(pos, ponderMove) << endl;
473       pos.undo_move(bestMove); // Return from think() with unchanged position
474       LogFile.close();
475   }
476
477   // This makes all the threads to go to sleep
478   Threads.set_size(1);
479
480   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
481   // best move before we are told to do so.
482   if (!StopRequest && (Limits.ponder || Limits.infinite))
483       wait_for_stop_or_ponderhit();
484
485   // Could be MOVE_NONE when searching on a stalemate position
486   cout << "bestmove " << bestMove;
487
488   // UCI protol is not clear on allowing sending an empty ponder move, instead
489   // it is clear that ponder move is optional. So skip it if empty.
490   if (ponderMove != MOVE_NONE)
491       cout << " ponder " << ponderMove;
492
493   cout << endl;
494
495   return !QuitRequest;
496 }
497
498
499 namespace {
500
501   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls search() repeatedly
502   // with increasing depth until the allocated thinking time has been consumed,
503   // user stops the search, or the maximum search depth is reached.
504
505   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
506
507     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
508     Value bestValues[PLY_MAX_PLUS_2];
509     int bestMoveChanges[PLY_MAX_PLUS_2];
510     int depth, aspirationDelta;
511     Value value, alpha, beta;
512     Move bestMove, easyMove, skillBest, skillPonder;
513
514     // Initialize stuff before a new search
515     memset(ss, 0, 4 * sizeof(SearchStack));
516     TT.new_search();
517     H.clear();
518     *ponderMove = bestMove = easyMove = skillBest = skillPonder = MOVE_NONE;
519     depth = aspirationDelta = 0;
520     value = alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
521     ss->currentMove = MOVE_NULL; // Hack to skip update_gains()
522
523     // Moves to search are verified and copied
524     Rml.init(pos, searchMoves);
525
526     // Handle special case of searching on a mate/stalemate position
527     if (!Rml.size())
528     {
529         cout << "info" << depth_to_uci(DEPTH_ZERO)
530              << score_to_uci(pos.in_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW, alpha, beta) << endl;
531
532         return MOVE_NONE;
533     }
534
535     // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
536     while (!StopRequest && ++depth <= PLY_MAX && (!Limits.maxDepth || depth <= Limits.maxDepth))
537     {
538         // Save last iteration's scores, this needs to be done now, because in
539         // the following MultiPV loop Rml moves could be reordered.
540         for (size_t i = 0; i < Rml.size(); i++)
541             Rml[i].prevScore = Rml[i].score;
542
543         Rml.bestMoveChanges = 0;
544
545         // MultiPV iteration loop
546         for (MultiPVIteration = 0; MultiPVIteration < Min(MultiPV, (int)Rml.size()); MultiPVIteration++)
547         {
548             // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
549             if (depth >= 5 && abs(Rml[MultiPVIteration].prevScore) < VALUE_KNOWN_WIN)
550             {
551                 int prevDelta1 = bestValues[depth - 1] - bestValues[depth - 2];
552                 int prevDelta2 = bestValues[depth - 2] - bestValues[depth - 3];
553
554                 aspirationDelta = Min(Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16), 24);
555                 aspirationDelta = (aspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
556
557                 alpha = Max(Rml[MultiPVIteration].prevScore - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
558                 beta  = Min(Rml[MultiPVIteration].prevScore + aspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
559             }
560             else
561             {
562                 alpha = -VALUE_INFINITE;
563                 beta  =  VALUE_INFINITE;
564             }
565
566             // Start with a small aspiration window and, in case of fail high/low,
567             // research with bigger window until not failing high/low anymore.
568             do {
569                 // Search starting from ss+1 to allow calling update_gains()
570                 value = search<Root>(pos, ss+1, alpha, beta, depth * ONE_PLY);
571
572                 // It is critical that sorting is done with a stable algorithm
573                 // because all the values but the first are usually set to
574                 // -VALUE_INFINITE and we want to keep the same order for all
575                 // the moves but the new PV that goes to head.
576                 sort<RootMove>(Rml.begin() + MultiPVIteration, Rml.end());
577
578                 // In case we have found an exact score reorder the PV moves
579                 // before leaving the fail high/low loop, otherwise leave the
580                 // last PV move in its position so to be searched again.
581                 if (value > alpha && value < beta)
582                     sort<RootMove>(Rml.begin(), Rml.begin() + MultiPVIteration);
583
584                 // Write PV back to transposition table in case the relevant entries
585                 // have been overwritten during the search.
586                 for (int i = 0; i <= MultiPVIteration; i++)
587                     Rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
588
589                 // Value cannot be trusted. Break out immediately!
590                 if (StopRequest)
591                     break;
592
593                 // Send full PV info to GUI if we are going to leave the loop or
594                 // if we have a fail high/low and we are deep in the search.
595                 if ((value > alpha && value < beta) || current_search_time() > 2000)
596                     for (int i = 0; i < Min(UCIMultiPV, MultiPVIteration + 1); i++)
597                         cout << "info"
598                              << depth_to_uci(depth * ONE_PLY)
599                              << (i == MultiPVIteration ? score_to_uci(Rml[i].score, alpha, beta) :
600                                                          score_to_uci(Rml[i].score))
601                              << speed_to_uci(pos.nodes_searched())
602                              << pv_to_uci(&Rml[i].pv[0], i + 1, pos.is_chess960())
603                              << endl;
604
605                 // In case of failing high/low increase aspiration window and research,
606                 // otherwise exit the fail high/low loop.
607                 if (value >= beta)
608                 {
609                     beta = Min(beta + aspirationDelta, VALUE_INFINITE);
610                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
611                 }
612                 else if (value <= alpha)
613                 {
614                     AspirationFailLow = true;
615                     StopOnPonderhit = false;
616
617                     alpha = Max(alpha - aspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
618                     aspirationDelta += aspirationDelta / 2;
619                 }
620                 else
621                     break;
622
623             } while (abs(value) < VALUE_KNOWN_WIN);
624         }
625
626         // Collect info about search result
627         bestMove = Rml[0].pv[0];
628         *ponderMove = Rml[0].pv[1];
629         bestValues[depth] = value;
630         bestMoveChanges[depth] = Rml.bestMoveChanges;
631
632         // Do we need to pick now the best and the ponder moves ?
633         if (SkillLevelEnabled && depth == 1 + SkillLevel)
634             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
635
636         if (LogFile.is_open())
637             LogFile << pretty_pv(pos, depth, value, current_search_time(), &Rml[0].pv[0]) << endl;
638
639         // Init easyMove after first iteration or drop if differs from the best move
640         if (depth == 1 && (Rml.size() == 1 || Rml[0].score > Rml[1].score + EasyMoveMargin))
641             easyMove = bestMove;
642         else if (bestMove != easyMove)
643             easyMove = MOVE_NONE;
644
645         // Check for some early stop condition
646         if (!StopRequest && Limits.useTimeManagement())
647         {
648             // Stop search early if one move seems to be much better than the
649             // others or if there is only a single legal move. Also in the latter
650             // case we search up to some depth anyway to get a proper score.
651             if (   depth >= 7
652                 && easyMove == bestMove
653                 && (   Rml.size() == 1
654                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
655                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
656                     ||(   Rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
657                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
658                 StopRequest = true;
659
660             // Take in account some extra time if the best move has changed
661             if (depth > 4 && depth < 50)
662                 TimeMgr.pv_instability(bestMoveChanges[depth], bestMoveChanges[depth - 1]);
663
664             // Stop search if most of available time is already consumed. We probably don't
665             // have enough time to search the first move at the next iteration anyway.
666             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 62) / 100)
667                 StopRequest = true;
668
669             // If we are allowed to ponder do not stop the search now but keep pondering
670             if (StopRequest && Limits.ponder)
671             {
672                 StopRequest = false;
673                 StopOnPonderhit = true;
674             }
675         }
676     }
677
678     // When using skills overwrite best and ponder moves with the sub-optimal ones
679     if (SkillLevelEnabled)
680     {
681         if (skillBest == MOVE_NONE) // Still unassigned ?
682             do_skill_level(&skillBest, &skillPonder);
683
684         bestMove = skillBest;
685         *ponderMove = skillPonder;
686     }
687
688     return bestMove;
689   }
690
691
692   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
693   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
694   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
695   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
696   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
697   // here: This is taken care of after we return from the split point.
698
699   template <NodeType NT>
700   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
701
702     const bool PvNode   = (NT == PV || NT == Root || NT == SplitPointPV);
703     const bool SpNode   = (NT == SplitPointPV || NT == SplitPointNonPV);
704     const bool RootNode = (NT == Root);
705
706     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
707     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
708     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
709     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
710
711     Move movesSearched[MAX_MOVES];
712     int64_t nodes;
713     StateInfo st;
714     const TTEntry *tte;
715     Key posKey;
716     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
717     Depth ext, newDepth;
718     ValueType vt;
719     Value bestValue, value, oldAlpha;
720     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
721     bool isPvMove, inCheck, singularExtensionNode, givesCheck, captureOrPromotion, dangerous;
722     int moveCount = 0, playedMoveCount = 0;
723     Thread& thread = Threads[pos.thread()];
724     SplitPoint* sp = NULL;
725
726     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
727     oldAlpha = alpha;
728     inCheck = pos.in_check();
729     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
730
731     // Used to send selDepth info to GUI
732     if (PvNode && thread.maxPly < ss->ply)
733         thread.maxPly = ss->ply;
734
735     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
736     if (!SpNode)
737     {
738         ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = (ss+1)->excludedMove = MOVE_NONE;
739         (ss+1)->skipNullMove = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
740         (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
741     }
742     else
743     {
744         sp = ss->sp;
745         tte = NULL;
746         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
747         threatMove = sp->threatMove;
748         goto split_point_start;
749     }
750
751     if (pos.thread() == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
752     {
753         NodesSincePoll = 0;
754         poll(pos);
755     }
756
757     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
758     if ((   StopRequest
759          || pos.is_draw<false>()
760          || ss->ply > PLY_MAX) && !RootNode)
761         return VALUE_DRAW;
762
763     // Step 3. Mate distance pruning
764     if (!RootNode)
765     {
766         alpha = Max(value_mated_in(ss->ply), alpha);
767         beta = Min(value_mate_in(ss->ply+1), beta);
768         if (alpha >= beta)
769             return alpha;
770     }
771
772     // Step 4. Transposition table lookup
773     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
774     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move.
775     excludedMove = ss->excludedMove;
776     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
777     tte = TT.probe(posKey);
778     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
779
780     // At PV nodes we check for exact scores, while at non-PV nodes we check for
781     // a fail high/low. Biggest advantage at probing at PV nodes is to have a
782     // smooth experience in analysis mode. We don't probe at Root nodes otherwise
783     // we should also update RootMoveList to avoid bogus output.
784     if (!RootNode && tte && (PvNode ? tte->depth() >= depth && tte->type() == VALUE_TYPE_EXACT
785                                     : can_return_tt(tte, depth, beta, ss->ply)))
786     {
787         TT.refresh(tte);
788         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
789         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
790     }
791
792     // Step 5. Evaluate the position statically and update parent's gain statistics
793     if (inCheck)
794         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
795     else if (tte)
796     {
797         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
798
799         ss->eval = tte->static_value();
800         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
801         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ss->ply);
802     }
803     else
804     {
805         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
806         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
807     }
808
809     // Save gain for the parent non-capture move
810     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
811
812     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
813     if (   !PvNode
814         &&  depth < RazorDepth
815         && !inCheck
816         &&  refinedValue + razor_margin(depth) < beta
817         &&  ttMove == MOVE_NONE
818         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
819         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
820     {
821         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
822         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO);
823         if (v < rbeta)
824             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
825             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
826             return v;
827     }
828
829     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
830     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
831     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
832     if (   !PvNode
833         && !ss->skipNullMove
834         &&  depth < RazorDepth
835         && !inCheck
836         &&  refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta
837         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
838         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
839         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
840
841     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
842     if (   !PvNode
843         && !ss->skipNullMove
844         &&  depth > ONE_PLY
845         && !inCheck
846         &&  refinedValue >= beta
847         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX
848         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
849     {
850         ss->currentMove = MOVE_NULL;
851
852         // Null move dynamic reduction based on depth
853         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
854
855         // Null move dynamic reduction based on value
856         if (refinedValue - PawnValueMidgame > beta)
857             R++;
858
859         pos.do_null_move(st);
860         (ss+1)->skipNullMove = true;
861         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
862                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY);
863         (ss+1)->skipNullMove = false;
864         pos.undo_null_move();
865
866         if (nullValue >= beta)
867         {
868             // Do not return unproven mate scores
869             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
870                 nullValue = beta;
871
872             if (depth < 6 * ONE_PLY)
873                 return nullValue;
874
875             // Do verification search at high depths
876             ss->skipNullMove = true;
877             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY);
878             ss->skipNullMove = false;
879
880             if (v >= beta)
881                 return nullValue;
882         }
883         else
884         {
885             // The null move failed low, which means that we may be faced with
886             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
887             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
888             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
889             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
890             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
891             threatMove = (ss+1)->bestMove;
892
893             if (   depth < ThreatDepth
894                 && (ss-1)->reduction
895                 && threatMove != MOVE_NONE
896                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
897                 return beta - 1;
898         }
899     }
900
901     // Step 9. ProbCut (is omitted in PV nodes)
902     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
903     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost) safely
904     // prune the previous move.
905     if (   !PvNode
906         &&  depth >= RazorDepth + ONE_PLY
907         && !inCheck
908         && !ss->skipNullMove
909         &&  excludedMove == MOVE_NONE
910         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
911     {
912         Value rbeta = beta + 200;
913         Depth rdepth = depth - ONE_PLY - 3 * ONE_PLY;
914
915         assert(rdepth >= ONE_PLY);
916
917         MovePicker mp(pos, ttMove, H, pos.captured_piece_type());
918         CheckInfo ci(pos);
919
920         while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
921             if (pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
922             {
923                 pos.do_move(move, st, ci, pos.move_gives_check(move, ci));
924                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth);
925                 pos.undo_move(move);
926                 if (value >= rbeta)
927                     return value;
928             }
929     }
930
931     // Step 10. Internal iterative deepening
932     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
933         && ttMove == MOVE_NONE
934         && (PvNode || (!inCheck && ss->eval + IIDMargin >= beta)))
935     {
936         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
937
938         ss->skipNullMove = true;
939         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d);
940         ss->skipNullMove = false;
941
942         tte = TT.probe(posKey);
943         ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
944     }
945
946 split_point_start: // At split points actual search starts from here
947
948     // Initialize a MovePicker object for the current position
949     MovePickerExt<NT> mp(pos, RootNode ? Rml[MultiPVIteration].pv[0] : ttMove, depth, H, ss, PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta);
950     CheckInfo ci(pos);
951     ss->bestMove = MOVE_NONE;
952     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
953     singularExtensionNode =   !RootNode
954                            && !SpNode
955                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
956                            && ttMove != MOVE_NONE
957                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
958                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
959                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
960     if (SpNode)
961     {
962         lock_grab(&(sp->lock));
963         bestValue = sp->bestValue;
964     }
965
966     // Step 11. Loop through moves
967     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
968     while (   bestValue < beta
969            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
970            && !thread.cutoff_occurred())
971     {
972       assert(move_is_ok(move));
973
974       if (move == excludedMove)
975           continue;
976
977       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root Move List.
978       // Also in MultiPV mode we skip moves which already have got an exact score
979       // in previous MultiPV Iteration.
980       if (RootNode && !Rml.find(move, MultiPVIteration))
981           continue;
982
983       // At PV and SpNode nodes we want all moves to be legal since the beginning
984       if ((PvNode || SpNode) && !pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
985           continue;
986
987       if (SpNode)
988       {
989           moveCount = ++sp->moveCount;
990           lock_release(&(sp->lock));
991       }
992       else
993           moveCount++;
994
995       if (RootNode)
996       {
997           // This is used by time management
998           FirstRootMove = (moveCount == 1);
999
1000           // Save the current node count before the move is searched
1001           nodes = pos.nodes_searched();
1002
1003           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
1004           // correct accumulated node counts searched by each thread.
1005           if (SendSearchedNodes)
1006           {
1007               SendSearchedNodes = false;
1008               cout << "info" << speed_to_uci(pos.nodes_searched()) << endl;
1009           }
1010
1011           // For long searches send current move info to GUI
1012           if (current_search_time() > 2000)
1013               cout << "info" << depth_to_uci(depth)
1014                    << " currmove " << move << " currmovenumber " << moveCount + MultiPVIteration << endl;
1015       }
1016
1017       // At Root and at first iteration do a PV search on all the moves to score root moves
1018       isPvMove = (PvNode && moveCount <= ((RootNode && depth <= ONE_PLY) ? MAX_MOVES : 1));
1019       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1020       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1021
1022       // Step 12. Decide the new search depth
1023       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, givesCheck, &dangerous);
1024
1025       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
1026       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
1027       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
1028       // on all the other moves but the ttMove, if result is lower than ttValue minus
1029       // a margin then we extend ttMove.
1030       if (   singularExtensionNode
1031           && move == ttMove
1032           && pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned)
1033           && ext < ONE_PLY)
1034       {
1035           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1036
1037           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1038           {
1039               Value rBeta = ttValue - int(depth);
1040               ss->excludedMove = move;
1041               ss->skipNullMove = true;
1042               Value v = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2);
1043               ss->skipNullMove = false;
1044               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1045               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1046               if (v < rBeta)
1047                   ext = ONE_PLY;
1048           }
1049       }
1050
1051       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1052       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1053
1054       // Step 13. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1055       if (   !PvNode
1056           && !captureOrPromotion
1057           && !inCheck
1058           && !dangerous
1059           &&  move != ttMove
1060           && !move_is_castle(move))
1061       {
1062           // Move count based pruning
1063           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1064               && (!threatMove || !connected_threat(pos, move, threatMove))
1065               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX) // FIXME bestValue is racy
1066           {
1067               if (SpNode)
1068                   lock_grab(&(sp->lock));
1069
1070               continue;
1071           }
1072
1073           // Value based pruning
1074           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1075           // but fixing this made program slightly weaker.
1076           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1077           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1078                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1079
1080           if (futilityValueScaled < beta)
1081           {
1082               if (SpNode)
1083               {
1084                   lock_grab(&(sp->lock));
1085                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1086                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1087               }
1088               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1089                   bestValue = futilityValueScaled;
1090
1091               continue;
1092           }
1093
1094           // Prune moves with negative SEE at low depths
1095           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1096               && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1097               && pos.see_sign(move) < 0)
1098           {
1099               if (SpNode)
1100                   lock_grab(&(sp->lock));
1101
1102               continue;
1103           }
1104       }
1105
1106       // Check for legality only before to do the move
1107       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1108       {
1109           moveCount--;
1110           continue;
1111       }
1112
1113       ss->currentMove = move;
1114       if (!SpNode && !captureOrPromotion)
1115           movesSearched[playedMoveCount++] = move;
1116
1117       // Step 14. Make the move
1118       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1119
1120       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1121       // The first move in list is the expected PV
1122       if (isPvMove)
1123           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1124                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1125       else
1126       {
1127           // Step 15. Reduced depth search
1128           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1129           bool doFullDepthSearch = true;
1130
1131           if (    depth > 3 * ONE_PLY
1132               && !captureOrPromotion
1133               && !dangerous
1134               && !move_is_castle(move)
1135               &&  ss->killers[0] != move
1136               &&  ss->killers[1] != move
1137               && (ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount)) != DEPTH_ZERO)
1138           {
1139               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1140               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1141
1142               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1143                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1144
1145               ss->reduction = DEPTH_ZERO;
1146               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1147           }
1148
1149           // Step 16. Full depth search
1150           if (doFullDepthSearch)
1151           {
1152               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1153               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
1154                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1155
1156               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1157               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1158               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1159               if (PvNode && value > alpha && (RootNode || value < beta))
1160                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1161                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1162           }
1163       }
1164
1165       // Step 17. Undo move
1166       pos.undo_move(move);
1167
1168       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1169
1170       // Step 18. Check for new best move
1171       if (SpNode)
1172       {
1173           lock_grab(&(sp->lock));
1174           bestValue = sp->bestValue;
1175           alpha = sp->alpha;
1176       }
1177
1178       if (value > bestValue)
1179       {
1180           bestValue = value;
1181           ss->bestMove = move;
1182
1183           if (  !RootNode
1184               && PvNode
1185               && value > alpha
1186               && value < beta) // We want always alpha < beta
1187               alpha = value;
1188
1189           if (SpNode && !thread.cutoff_occurred())
1190           {
1191               sp->bestValue = value;
1192               sp->ss->bestMove = move;
1193               sp->alpha = alpha;
1194               sp->is_betaCutoff = (value >= beta);
1195           }
1196       }
1197
1198       if (RootNode)
1199       {
1200           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1201           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1202           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1203           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1204           // move and/or PV.
1205           if (StopRequest)
1206               break;
1207
1208           // Remember searched nodes counts for this move
1209           RootMove* rm = Rml.find(move);
1210           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1211
1212           // PV move or new best move ?
1213           if (isPvMove || value > alpha)
1214           {
1215               // Update PV
1216               rm->score = value;
1217               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1218
1219               // We record how often the best move has been changed in each
1220               // iteration. This information is used for time management: When
1221               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1222               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1223                   Rml.bestMoveChanges++;
1224
1225               // Update alpha.
1226               if (value > alpha)
1227                   alpha = value;
1228           }
1229           else
1230               // All other moves but the PV are set to the lowest value, this
1231               // is not a problem when sorting becuase sort is stable and move
1232               // position in the list is preserved, just the PV is pushed up.
1233               rm->score = -VALUE_INFINITE;
1234
1235       } // RootNode
1236
1237       // Step 19. Check for split
1238       if (   !RootNode
1239           && !SpNode
1240           && depth >= Threads.min_split_depth()
1241           && bestValue < beta
1242           && Threads.available_slave_exists(pos.thread())
1243           && !StopRequest
1244           && !thread.cutoff_occurred())
1245           Threads.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1246                                    threatMove, moveCount, &mp, PvNode);
1247     }
1248
1249     // Step 20. Check for mate and stalemate
1250     // All legal moves have been searched and if there are
1251     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1252     // If one move was excluded return fail low score.
1253     if (!SpNode && !moveCount)
1254         return excludedMove ? oldAlpha : inCheck ? value_mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1255
1256     // Step 21. Update tables
1257     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1258     // history counters, and killer moves.
1259     if (!SpNode && !StopRequest && !thread.cutoff_occurred())
1260     {
1261         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1262         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1263              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1264
1265         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1266
1267         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1268         if (    bestValue >= beta
1269             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1270         {
1271             if (move != ss->killers[0])
1272             {
1273                 ss->killers[1] = ss->killers[0];
1274                 ss->killers[0] = move;
1275             }
1276             update_history(pos, move, depth, movesSearched, playedMoveCount);
1277         }
1278     }
1279
1280     if (SpNode)
1281     {
1282         // Here we have the lock still grabbed
1283         sp->is_slave[pos.thread()] = false;
1284         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1285         lock_release(&(sp->lock));
1286     }
1287
1288     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1289
1290     return bestValue;
1291   }
1292
1293   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1294   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1295   // less than ONE_PLY).
1296
1297   template <NodeType NT>
1298   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1299
1300     const bool PvNode = (NT == PV);
1301
1302     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1303     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1304     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1305     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1306     assert(depth <= 0);
1307     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < Threads.size());
1308
1309     StateInfo st;
1310     Move ttMove, move;
1311     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1312     bool inCheck, enoughMaterial, givesCheck, evasionPrunable;
1313     const TTEntry* tte;
1314     Depth ttDepth;
1315     Value oldAlpha = alpha;
1316
1317     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1318     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1319
1320     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1321     if (pos.is_draw<true>() || ss->ply > PLY_MAX)
1322         return VALUE_DRAW;
1323
1324     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1325     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1326     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1327     inCheck = pos.in_check();
1328     ttDepth = (inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1329
1330     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1331     // pruning, but only for move ordering.
1332     tte = TT.probe(pos.get_key());
1333     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1334
1335     if (!PvNode && tte && can_return_tt(tte, ttDepth, beta, ss->ply))
1336     {
1337         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1338         return value_from_tt(tte->value(), ss->ply);
1339     }
1340
1341     // Evaluate the position statically
1342     if (inCheck)
1343     {
1344         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1345         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1346         enoughMaterial = false;
1347     }
1348     else
1349     {
1350         if (tte)
1351         {
1352             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1353
1354             evalMargin = tte->static_value_margin();
1355             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1356         }
1357         else
1358             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1359
1360         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1361         if (bestValue >= beta)
1362         {
1363             if (!tte)
1364                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1365
1366             return bestValue;
1367         }
1368
1369         if (PvNode && bestValue > alpha)
1370             alpha = bestValue;
1371
1372         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1373         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1374         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1375     }
1376
1377     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1378     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1379     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1380     // be generated.
1381     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H, move_to((ss-1)->currentMove));
1382     CheckInfo ci(pos);
1383
1384     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1385     while (   alpha < beta
1386            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1387     {
1388       assert(move_is_ok(move));
1389
1390       givesCheck = pos.move_gives_check(move, ci);
1391
1392       // Futility pruning
1393       if (   !PvNode
1394           && !inCheck
1395           && !givesCheck
1396           &&  move != ttMove
1397           &&  enoughMaterial
1398           && !move_is_promotion(move)
1399           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1400       {
1401           futilityValue =  futilityBase
1402                          + piece_value_endgame(pos.piece_on(move_to(move)))
1403                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1404
1405           if (futilityValue < alpha)
1406           {
1407               if (futilityValue > bestValue)
1408                   bestValue = futilityValue;
1409               continue;
1410           }
1411
1412           // Prune moves with negative or equal SEE
1413           if (   futilityBase < beta
1414               && depth < DEPTH_ZERO
1415               && pos.see(move) <= 0)
1416               continue;
1417       }
1418
1419       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1420       evasionPrunable =   !PvNode
1421                        && inCheck
1422                        && bestValue > VALUE_MATED_IN_PLY_MAX
1423                        && !pos.move_is_capture(move)
1424                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1425
1426       // Don't search moves with negative SEE values
1427       if (   !PvNode
1428           && (!inCheck || evasionPrunable)
1429           &&  move != ttMove
1430           && !move_is_promotion(move)
1431           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1432           continue;
1433
1434       // Don't search useless checks
1435       if (   !PvNode
1436           && !inCheck
1437           &&  givesCheck
1438           &&  move != ttMove
1439           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1440           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1441           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1442       {
1443           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1444               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1445
1446           continue;
1447       }
1448
1449       // Check for legality only before to do the move
1450       if (!pos.pl_move_is_legal(move, ci.pinned))
1451           continue;
1452
1453       // Update current move
1454       ss->currentMove = move;
1455
1456       // Make and search the move
1457       pos.do_move(move, st, ci, givesCheck);
1458       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY);
1459       pos.undo_move(move);
1460
1461       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1462
1463       // New best move?
1464       if (value > bestValue)
1465       {
1466           bestValue = value;
1467           if (value > alpha)
1468           {
1469               alpha = value;
1470               ss->bestMove = move;
1471           }
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     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1482     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1483
1484     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1485
1486     return bestValue;
1487   }
1488
1489
1490   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1491   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1492   // will be pruned.
1493
1494   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1495   {
1496     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1497     Square from, to, ksq, victimSq;
1498     Piece pc;
1499     Color them;
1500     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1501
1502     from = move_from(move);
1503     to = move_to(move);
1504     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1505     ksq = pos.king_square(them);
1506     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1507     pc = pos.piece_on(from);
1508
1509     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1510     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1511     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1512
1513     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1514     b = kingAtt & ~pos.pieces(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1515
1516     if (!(b && (b & (b - 1))))
1517         return true;
1518
1519     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1520     if (   piece_type(pc) == QUEEN
1521         && bit_is_set(kingAtt, to))
1522         return true;
1523
1524     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1525     b = pos.pieces(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1526
1527     while (b)
1528     {
1529         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1530         futilityValue = futilityBase + piece_value_endgame(pos.piece_on(victimSq));
1531
1532         // Note that here we generate illegal "double move"!
1533         if (   futilityValue >= beta
1534             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1535             return true;
1536
1537         if (futilityValue > bv)
1538             bv = futilityValue;
1539     }
1540
1541     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1542     *bestValue = bv;
1543     return false;
1544   }
1545
1546
1547   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1548   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1549   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1550   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1551   // second move is assumed to be a move from the current position.
1552
1553   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1554
1555     Square f1, t1, f2, t2;
1556     Piece p1, p2;
1557     Square ksq;
1558
1559     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1560     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1561
1562     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1563     f2 = move_from(m2);
1564     t1 = move_to(m1);
1565     if (f2 == t1)
1566         return true;
1567
1568     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1569     t2 = move_to(m2);
1570     f1 = move_from(m1);
1571     if (t2 == f1)
1572         return true;
1573
1574     // Case 3: Moving through the vacated square
1575     p2 = pos.piece_on(f2);
1576     if (   piece_is_slider(p2)
1577         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1578       return true;
1579
1580     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1581     p1 = pos.piece_on(t1);
1582     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1), t2))
1583         return true;
1584
1585     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1586     ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
1587     if (    piece_is_slider(p1)
1588         &&  bit_is_set(squares_between(t1, ksq), f2))
1589     {
1590         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1591         clear_bit(&occ, f2);
1592         if (bit_is_set(pos.attacks_from(p1, t1, occ), ksq))
1593             return true;
1594     }
1595     return false;
1596   }
1597
1598
1599   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1600   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1601   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1602
1603   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1604
1605     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1606       return v + ply;
1607
1608     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1609       return v - ply;
1610
1611     return v;
1612   }
1613
1614
1615   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1616   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1617
1618   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1619
1620     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1621       return v - ply;
1622
1623     if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1624       return v + ply;
1625
1626     return v;
1627   }
1628
1629
1630   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1631   // is somehow connected to the threat move returned by null search.
1632
1633   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1634
1635     assert(move_is_ok(m));
1636     assert(threat && move_is_ok(threat));
1637     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1638     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1639
1640     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1641
1642     mfrom = move_from(m);
1643     mto = move_to(m);
1644     tfrom = move_from(threat);
1645     tto = move_to(threat);
1646
1647     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1648     if (mfrom == tto)
1649         return true;
1650
1651     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1652     // value of the threatening piece, don't prune moves which defend it.
1653     if (   pos.move_is_capture(threat)
1654         && (   piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom)) >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto))
1655             || piece_type(pos.piece_on(tfrom)) == KING)
1656         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1657         return true;
1658
1659     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1660     // prune safe moves which block its ray.
1661     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1662         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1663         && pos.see_sign(m) >= 0)
1664         return true;
1665
1666     return false;
1667   }
1668
1669
1670   // can_return_tt() returns true if a transposition table score
1671   // can be used to cut-off at a given point in search.
1672
1673   bool can_return_tt(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1674
1675     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1676
1677     return   (   tte->depth() >= depth
1678               || v >= Max(VALUE_MATE_IN_PLY_MAX, beta)
1679               || v < Min(VALUE_MATED_IN_PLY_MAX, beta))
1680
1681           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1682               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1683   }
1684
1685
1686   // refine_eval() returns the transposition table score if
1687   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1688
1689   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1690
1691       assert(tte);
1692
1693       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1694
1695       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1696           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1697           return v;
1698
1699       return defaultEval;
1700   }
1701
1702
1703   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1704   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1705
1706   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1707                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1708     Move m;
1709     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
1710
1711     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
1712
1713     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1714     {
1715         m = movesSearched[i];
1716
1717         assert(m != move);
1718
1719         H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
1720     }
1721   }
1722
1723
1724   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1725   // the static position evaluation before and after the move.
1726
1727   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1728
1729     if (   m != MOVE_NULL
1730         && before != VALUE_NONE
1731         && after != VALUE_NONE
1732         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1733         && !move_is_special(m))
1734         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1735   }
1736
1737
1738   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1739   // since the beginning of the current search.
1740
1741   int current_search_time(int set) {
1742
1743     static int searchStartTime;
1744
1745     if (set)
1746         searchStartTime = set;
1747
1748     return get_system_time() - searchStartTime;
1749   }
1750
1751
1752   // score_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
1753   // protocol specifications:
1754   //
1755   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
1756   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
1757   //            use negative values for y.
1758
1759   string score_to_uci(Value v, Value alpha, Value beta) {
1760
1761     std::stringstream s;
1762
1763     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
1764         s << " score cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
1765     else
1766         s << " score mate " << (v > 0 ? VALUE_MATE - v + 1 : -VALUE_MATE - v) / 2;
1767
1768     s << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1769
1770     return s.str();
1771   }
1772
1773
1774   // speed_to_uci() returns a string with time stats of current search suitable
1775   // to be sent to UCI gui.
1776
1777   string speed_to_uci(int64_t nodes) {
1778
1779     std::stringstream s;
1780     int t = current_search_time();
1781
1782     s << " nodes " << nodes
1783       << " nps " << (t > 0 ? int(nodes * 1000 / t) : 0)
1784       << " time "  << t;
1785
1786     return s.str();
1787   }
1788
1789   // pv_to_uci() returns a string with information on the current PV line
1790   // formatted according to UCI specification.
1791
1792   string pv_to_uci(const Move pv[], int pvNum, bool chess960) {
1793
1794     std::stringstream s;
1795
1796     s << " multipv " << pvNum << " pv " << set960(chess960);
1797
1798     for ( ; *pv != MOVE_NONE; pv++)
1799         s << *pv << " ";
1800
1801     return s.str();
1802   }
1803
1804   // depth_to_uci() returns a string with information on the current depth and
1805   // seldepth formatted according to UCI specification.
1806
1807   string depth_to_uci(Depth depth) {
1808
1809     std::stringstream s;
1810
1811     // Retrieve max searched depth among threads
1812     int selDepth = 0;
1813     for (int i = 0; i < Threads.size(); i++)
1814         if (Threads[i].maxPly > selDepth)
1815             selDepth = Threads[i].maxPly;
1816
1817      s << " depth " << depth / ONE_PLY << " seldepth " << selDepth;
1818
1819     return s.str();
1820   }
1821
1822   string time_to_string(int millisecs) {
1823
1824     const int MSecMinute = 1000 * 60;
1825     const int MSecHour   = 1000 * 60 * 60;
1826
1827     int hours = millisecs / MSecHour;
1828     int minutes =  (millisecs % MSecHour) / MSecMinute;
1829     int seconds = ((millisecs % MSecHour) % MSecMinute) / 1000;
1830
1831     std::stringstream s;
1832
1833     if (hours)
1834         s << hours << ':';
1835
1836     s << std::setfill('0') << std::setw(2) << minutes << ':' << std::setw(2) << seconds;
1837     return s.str();
1838   }
1839
1840   string score_to_string(Value v) {
1841
1842     std::stringstream s;
1843
1844     if (v >= VALUE_MATE_IN_PLY_MAX)
1845         s << "#" << (VALUE_MATE - v + 1) / 2;
1846     else if (v <= VALUE_MATED_IN_PLY_MAX)
1847         s << "-#" << (VALUE_MATE + v) / 2;
1848     else
1849         s << std::setprecision(2) << std::fixed << std::showpos << float(v) / PawnValueMidgame;
1850
1851     return s.str();
1852   }
1853
1854   // pretty_pv() creates a human-readable string from a position and a PV.
1855   // It is used to write search information to the log file (which is created
1856   // when the UCI parameter "Use Search Log" is "true").
1857
1858   string pretty_pv(Position& pos, int depth, Value value, int time, Move pv[]) {
1859
1860     const int64_t K = 1000;
1861     const int64_t M = 1000000;
1862     const int startColumn = 28;
1863     const size_t maxLength = 80 - startColumn;
1864
1865     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
1866     Move* m = pv;
1867     string san;
1868     std::stringstream s;
1869     size_t length = 0;
1870
1871     // First print depth, score, time and searched nodes...
1872     s << set960(pos.is_chess960())
1873       << std::setw(2) << depth
1874       << std::setw(8) << score_to_string(value)
1875       << std::setw(8) << time_to_string(time);
1876
1877     if (pos.nodes_searched() < M)
1878         s << std::setw(8) << pos.nodes_searched() / 1 << "  ";
1879     else if (pos.nodes_searched() < K * M)
1880         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / K << "K  ";
1881     else
1882         s << std::setw(7) << pos.nodes_searched() / M << "M  ";
1883
1884     // ...then print the full PV line in short algebraic notation
1885     while (*m != MOVE_NONE)
1886     {
1887         san = move_to_san(pos, *m);
1888         length += san.length() + 1;
1889
1890         if (length > maxLength)
1891         {
1892             length = san.length() + 1;
1893             s << "\n" + string(startColumn, ' ');
1894         }
1895         s << san << ' ';
1896
1897         pos.do_move(*m++, *st++);
1898     }
1899
1900     // Restore original position before to leave
1901     while (m != pv) pos.undo_move(*--m);
1902
1903     return s.str();
1904   }
1905
1906   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
1907   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
1908   // search.
1909
1910   void poll(const Position& pos) {
1911
1912     static int lastInfoTime;
1913     int t = current_search_time();
1914
1915     //  Poll for input
1916     if (input_available())
1917     {
1918         // We are line oriented, don't read single chars
1919         string command;
1920
1921         if (!std::getline(std::cin, command) || command == "quit")
1922         {
1923             // Quit the program as soon as possible
1924             Limits.ponder = false;
1925             QuitRequest = StopRequest = true;
1926             return;
1927         }
1928         else if (command == "stop")
1929         {
1930             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
1931             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
1932             Limits.ponder = false;
1933             StopRequest = true;
1934         }
1935         else if (command == "ponderhit")
1936         {
1937             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
1938             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
1939             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
1940             Limits.ponder = false;
1941
1942             if (StopOnPonderhit)
1943                 StopRequest = true;
1944         }
1945     }
1946
1947     // Print search information
1948     if (t < 1000)
1949         lastInfoTime = 0;
1950
1951     else if (lastInfoTime > t)
1952         // HACK: Must be a new search where we searched less than
1953         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
1954         lastInfoTime = 0;
1955
1956     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
1957     {
1958         lastInfoTime = t;
1959
1960         dbg_print_mean();
1961         dbg_print_hit_rate();
1962
1963         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
1964         SendSearchedNodes = true;
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.move_is_pl(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.move_is_pl(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.move_is_pl(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 // ThreadsManager::idle_loop() is where the threads are parked when they have no work
2153 // to do. The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2154 // object for which the current thread is the master.
2155
2156 void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2157
2158   assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2159
2160   int i;
2161   bool allFinished;
2162
2163   while (true)
2164   {
2165       // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2166       // master should exit as last one.
2167       if (allThreadsShouldExit)
2168       {
2169           assert(!sp);
2170           threads[threadID].state = Thread::TERMINATED;
2171           return;
2172       }
2173
2174       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2175       // instead of wasting CPU time polling for work.
2176       while (   threadID >= activeThreads
2177              || threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING
2178              || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE))
2179       {
2180           assert(!sp || useSleepingThreads);
2181           assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2182
2183           if (threads[threadID].state == Thread::INITIALIZING)
2184               threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2185
2186           // Grab the lock to avoid races with Thread::wake_up()
2187           lock_grab(&threads[threadID].sleepLock);
2188
2189           // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2190           for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2191           allFinished = (i == activeThreads);
2192
2193           if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2194           {
2195               lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2196               break;
2197           }
2198
2199           // Do sleep here after retesting sleep conditions
2200           if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE)
2201               cond_wait(&threads[threadID].sleepCond, &threads[threadID].sleepLock);
2202
2203           lock_release(&threads[threadID].sleepLock);
2204       }
2205
2206       // If this thread has been assigned work, launch a search
2207       if (threads[threadID].state == Thread::WORKISWAITING)
2208       {
2209           assert(!allThreadsShouldExit);
2210
2211           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2212
2213           // Copy split point position and search stack and call search()
2214           // with SplitPoint template parameter set to true.
2215           SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2216           SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2217           Position pos(*tsp->pos, threadID);
2218
2219           memcpy(ss, tsp->ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2220           (ss+1)->sp = tsp;
2221
2222           if (tsp->pvNode)
2223               search<SplitPointPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2224           else
2225               search<SplitPointNonPV>(pos, ss+1, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth);
2226
2227           assert(threads[threadID].state == Thread::SEARCHING);
2228
2229           threads[threadID].state = Thread::AVAILABLE;
2230
2231           // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2232           // case we are the last slave of the split point.
2233           if (   useSleepingThreads
2234               && threadID != tsp->master
2235               && threads[tsp->master].state == Thread::AVAILABLE)
2236               threads[tsp->master].wake_up();
2237       }
2238
2239       // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2240       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2241       for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->is_slave[i]; i++) {}
2242       allFinished = (i == activeThreads);
2243
2244       if (allFinished)
2245       {
2246           // Because sp->slaves[] 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
2251           // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2252           // because here is all finished is not possible master is booked.
2253           assert(threads[threadID].state == Thread::AVAILABLE);
2254
2255           threads[threadID].state = Thread::SEARCHING;
2256           return;
2257       }
2258   }
2259 }