]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Rename ok_to_prune() in connected_threat()
[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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237   // Last seconds noise filtering (LSN)
238   const bool UseLSNFiltering = true;
239   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
240   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
241   bool loseOnTime = false;
242
243
244   /// Global variables
245
246   // Iteration counter
247   int Iteration;
248
249   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
250   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
251   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
252
253   // Search window management
254   int AspirationDelta;
255
256   // MultiPV mode
257   int MultiPV;
258
259   // Time managment variables
260   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
261   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
262   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
263   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
264
265   // Log file
266   bool UseLogFile;
267   std::ofstream LogFile;
268
269   // Multi-threads related variables
270   Depth MinimumSplitDepth;
271   int MaxThreadsPerSplitPoint;
272   ThreadsManager TM;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282   /// Local functions
283
284   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
285   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool allowNullmove, int threadID,  Move excludedMove = MOVE_NONE);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int threadID);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
295
296   template <NodeType PvNode>
297   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
298
299   void update_pv(SearchStack* ss, int ply);
300   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss, int ply);
301   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
302   bool value_is_mate(Value value);
303   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
304   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
305   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
306   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
307   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
308   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
309   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
310   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
311
312   int current_search_time();
313   int nps();
314   void poll();
315   void ponderhit();
316   void wait_for_stop_or_ponderhit();
317   void init_ss_array(SearchStack* ss);
318   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value);
319
320 #if !defined(_MSC_VER)
321   void *init_thread(void *threadID);
322 #else
323   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
324 #endif
325
326 }
327
328
329 ////
330 //// Functions
331 ////
332
333 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
334 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
335
336 void init_threads() { TM.init_threads(); }
337 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
338 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
339
340
341 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
342 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
343
344 int perft(Position& pos, Depth depth)
345 {
346     StateInfo st;
347     Move move;
348     int sum = 0;
349     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
350
351     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
352     // the moves, just to count them.
353     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
354     {
355         while (mp.get_next_move()) sum++;
356         return sum;
357     }
358
359     // Loop through all legal moves
360     CheckInfo ci(pos);
361     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
362     {
363         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
364         sum += perft(pos, depth - OnePly);
365         pos.undo_move(move);
366     }
367     return sum;
368 }
369
370
371 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
372 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
373 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
374 /// when a quit command is received during the search.
375
376 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
377            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
378            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
379
380   // Initialize global search variables
381   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
382   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
383   NodesSincePoll = 0;
384   TM.resetNodeCounters();
385   SearchStartTime = get_system_time();
386   ExactMaxTime = maxTime;
387   MaxDepth = maxDepth;
388   MaxNodes = maxNodes;
389   InfiniteSearch = infinite;
390   PonderSearch = ponder;
391   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
392
393   // Look for a book move, only during games, not tests
394   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
395   {
396       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
397           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
398
399       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
400       if (bookMove != MOVE_NONE)
401       {
402           if (PonderSearch)
403               wait_for_stop_or_ponderhit();
404
405           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
406           return true;
407       }
408   }
409
410   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
411   if (button_was_pressed("New Game"))
412       loseOnTime = false;
413
414   // Read UCI option values
415   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
416   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
417       TT.clear();
418
419   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
420   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
421   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
422   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
423   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
424   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
425   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
426   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
427   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
428   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
429   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
430   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
431
432   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
433   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
434   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
435   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
436   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
437
438   if (UseLogFile)
439       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
440
441   read_weights(pos.side_to_move());
442
443   // Set the number of active threads
444   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
445   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
446   {
447       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
448       init_eval(TM.active_threads());
449   }
450
451   // Wake up sleeping threads
452   TM.wake_sleeping_threads();
453
454   // Set thinking time
455   int myTime = time[side_to_move];
456   int myIncrement = increment[side_to_move];
457   if (UseTimeManagement)
458   {
459       if (!movesToGo) // Sudden death time control
460       {
461           if (myIncrement)
462           {
463               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
464               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
465           }
466           else // Blitz game without increment
467           {
468               MaxSearchTime = myTime / 30;
469               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
470           }
471       }
472       else // (x moves) / (y minutes)
473       {
474           if (movesToGo == 1)
475           {
476               MaxSearchTime = myTime / 2;
477               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
478           }
479           else
480           {
481               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
482               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
483           }
484       }
485
486       if (get_option_value_bool("Ponder"))
487       {
488           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
489           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
490       }
491   }
492
493   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
494   // heavy time pressure.
495   if (MaxNodes)
496       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
497   else if (myTime && myTime < 1000)
498       NodesBetweenPolls = 1000;
499   else if (myTime && myTime < 5000)
500       NodesBetweenPolls = 5000;
501   else
502       NodesBetweenPolls = 30000;
503
504   // Write search information to log file
505   if (UseLogFile)
506       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
507               << "infinite: "  << infinite
508               << " ponder: "   << ponder
509               << " time: "     << myTime
510               << " increment: " << myIncrement
511               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
512
513   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
514   if (   UseLSNFiltering
515       && loseOnTime)
516   {
517       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
518        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
519            /* wait here */;
520   }
521
522   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
523   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
524
525   if (UseLSNFiltering)
526   {
527       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
528       // decide to lose on time.
529       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
530           && myTime < LSNTime
531           && myIncrement == 0
532           && movesToGo == 0
533           && v < -LSNValue)
534       {
535           loseOnTime = true;
536       }
537       else if (loseOnTime)
538       {
539           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
540           loseOnTime = false;
541       }
542   }
543
544   if (UseLogFile)
545       LogFile.close();
546
547   TM.put_threads_to_sleep();
548
549   return !Quit;
550 }
551
552
553 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
554
555 void init_search() {
556
557   // Init our reduction lookup tables
558   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
559       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
560       {
561           double    pvRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
562           double nonPVRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 1.5;
563           ReductionMatrix[PV][i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
564           ReductionMatrix[NonPV][i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
565       }
566
567   // Init futility margins array
568   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
569       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
570       {
571           // FIXME: test using log instead of BSR
572           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j + 45;
573       }
574
575   // Init futility move count array
576   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
577       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
578 }
579
580
581 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
582 // new search from the root.
583 void SearchStack::init(int ply) {
584
585   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
586   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
587   reduction = Depth(0);
588   eval = VALUE_NONE;
589 }
590
591 void SearchStack::initKillers() {
592
593   mateKiller = MOVE_NONE;
594   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
595       killers[i] = MOVE_NONE;
596 }
597
598 namespace {
599
600   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
601   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
602   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
603   // reached.
604
605   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
606
607     Position p(pos);
608     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
609     Move EasyMove = MOVE_NONE;
610     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
611
612     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
613     RootMoveList rml(p, searchMoves);
614
615     // Handle special case of searching on a mate/stale position
616     if (rml.move_count() == 0)
617     {
618         if (PonderSearch)
619             wait_for_stop_or_ponderhit();
620
621         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
622     }
623
624     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
625     // so to output information also for iteration 1.
626     cout << "info depth " << 1
627          << "\ninfo depth " << 1
628          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
629          << " time " << current_search_time()
630          << " nodes " << TM.nodes_searched()
631          << " nps " << nps()
632          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
633
634     // Initialize
635     TT.new_search();
636     H.clear();
637     init_ss_array(ss);
638     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
639     p.reset_ply();
640     Iteration = 1;
641
642     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
643     if (   rml.move_count() == 1
644         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
645         EasyMove = rml.get_move(0);
646
647     // Iterative deepening loop
648     while (Iteration < PLY_MAX)
649     {
650         // Initialize iteration
651         Iteration++;
652         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
653
654         cout << "info depth " << Iteration << endl;
655
656         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
657         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
658         {
659             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
660             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
661
662             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
663             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
664
665             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
666             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
667         }
668
669         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
670         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
671
672         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
673         // been overwritten during the search.
674         TT.insert_pv(p, ss->pv);
675
676         if (AbortSearch)
677             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
678
679         //Save info about search result
680         ValueByIteration[Iteration] = value;
681
682         // Drop the easy move if differs from the new best move
683         if (ss->pv[0] != EasyMove)
684             EasyMove = MOVE_NONE;
685
686         if (UseTimeManagement)
687         {
688             // Time to stop?
689             bool stopSearch = false;
690
691             // Stop search early if there is only a single legal move,
692             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
693             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
694                 stopSearch = true;
695
696             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
697             if (  Iteration >= 6
698                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
699                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
700                 stopSearch = true;
701
702             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
703             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
704             if (   Iteration >= 8
705                 && EasyMove == ss->pv[0]
706                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
707                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
708                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
709                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
710                 stopSearch = true;
711
712             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
713             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
714                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
715                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
716
717             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
718             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
719             // move at the next iteration anyway.
720             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
721                 stopSearch = true;
722
723             if (stopSearch)
724             {
725                 if (PonderSearch)
726                     StopOnPonderhit = true;
727                 else
728                     break;
729             }
730         }
731
732         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
733             break;
734     }
735
736     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
737     // best move before we are told to do so.
738     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
739         wait_for_stop_or_ponderhit();
740     else
741         // Print final search statistics
742         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
743              << " nps " << nps()
744              << " time " << current_search_time()
745              << " hashfull " << TT.full() << endl;
746
747     // Print the best move and the ponder move to the standard output
748     if (ss->pv[0] == MOVE_NONE)
749     {
750         ss->pv[0] = rml.get_move(0);
751         ss->pv[1] = MOVE_NONE;
752     }
753
754     assert(ss->pv[0] != MOVE_NONE);
755
756     cout << "bestmove " << ss->pv[0];
757
758     if (ss->pv[1] != MOVE_NONE)
759         cout << " ponder " << ss->pv[1];
760
761     cout << endl;
762
763     if (UseLogFile)
764     {
765         if (dbg_show_mean)
766             dbg_print_mean(LogFile);
767
768         if (dbg_show_hit_rate)
769             dbg_print_hit_rate(LogFile);
770
771         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
772                 << "\nNodes/second: " << nps()
773                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss->pv[0]);
774
775         StateInfo st;
776         p.do_move(ss->pv[0], st);
777         LogFile << "\nPonder move: "
778                 << move_to_san(p, ss->pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
779                 << endl;
780     }
781     return rml.get_move_score(0);
782   }
783
784
785   // root_search() is the function which searches the root node. It is
786   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
787   // scheme, prints some information to the standard output and handles
788   // the fail low/high loops.
789
790   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
791
792     EvalInfo ei;
793     StateInfo st;
794     CheckInfo ci(pos);
795     int64_t nodes;
796     Move move;
797     Depth depth, ext, newDepth;
798     Value value, alpha, beta;
799     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
800     int researchCountFH, researchCountFL;
801
802     researchCountFH = researchCountFL = 0;
803     alpha = *alphaPtr;
804     beta = *betaPtr;
805     isCheck = pos.is_check();
806
807     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
808     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
809     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
810     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
811
812     // Step 5. Evaluate the position statically
813     // At root we do this only to get reference value for child nodes
814     if (!isCheck)
815         ss->eval = evaluate(pos, ei, 0);
816
817     // Step 6. Razoring (omitted at root)
818     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
819     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
820     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
821
822     // Step extra. Fail low loop
823     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
824     // with bigger window until we are not failing low anymore.
825     while (1)
826     {
827         // Sort the moves before to (re)search
828         rml.sort();
829
830         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
831         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
832         {
833             // This is used by time management
834             FirstRootMove = (i == 0);
835
836             // Save the current node count before the move is searched
837             nodes = TM.nodes_searched();
838
839             // Reset beta cut-off counters
840             TM.resetBetaCounters();
841
842             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
843             // the standard output.
844             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
845
846             if (current_search_time() >= 1000)
847                 cout << "info currmove " << move
848                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
849
850             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
851             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
852
853             // Step 11. Decide the new search depth
854             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
855             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
856             newDepth = depth + ext;
857
858             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
859
860             // Step extra. Fail high loop
861             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
862             // high anymore.
863             value = - VALUE_INFINITE;
864
865             while (1)
866             {
867                 // Step 13. Make the move
868                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
869
870                 // Step extra. pv search
871                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
872                 // and for fail high research (value > alpha)
873                 if (i < MultiPV || value > alpha)
874                 {
875                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
876                     if (MultiPV > 1)
877                         alpha = -VALUE_INFINITE;
878
879                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
880                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, 0);
881                 }
882                 else
883                 {
884                     // Step 14. Reduced search
885                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
886                     bool doFullDepthSearch = true;
887
888                     if (    depth >= 3 * OnePly
889                         && !dangerous
890                         && !captureOrPromotion
891                         && !move_is_castle(move))
892                     {
893                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
894                         if (ss->reduction)
895                         {
896                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
897                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, true, 0);
898                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
899                         }
900                     }
901
902                     // Step 15. Full depth search
903                     if (doFullDepthSearch)
904                     {
905                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
906                         ss->reduction = Depth(0);
907                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, true, 0);
908
909                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
910                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
911                         if (value > alpha)
912                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, 0);
913                     }
914                 }
915
916                 // Step 16. Undo move
917                 pos.undo_move(move);
918
919                 // Can we exit fail high loop ?
920                 if (AbortSearch || value < beta)
921                     break;
922
923                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
924                 // the score before research in case we run out of time while researching.
925                 rml.set_move_score(i, value);
926                 update_pv(ss, 0);
927                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
928                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
929
930                 // Print information to the standard output
931                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
932
933                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
934                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
935                 researchCountFH++;
936
937             } // End of fail high loop
938
939             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
940             // was aborted because the user interrupted the search or because we
941             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
942             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
943             // move and/or PV.
944             if (AbortSearch)
945                 break;
946
947             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
948             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
949             int64_t our, their;
950             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
951             rml.set_beta_counters(i, our, their);
952             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
953
954             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
955             assert(value < beta);
956
957             // Step 17. Check for new best move
958             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
959                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
960             else
961             {
962                 // PV move or new best move!
963
964                 // Update PV
965                 rml.set_move_score(i, value);
966                 update_pv(ss, 0);
967                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
968                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
969
970                 if (MultiPV == 1)
971                 {
972                     // We record how often the best move has been changed in each
973                     // iteration. This information is used for time managment: When
974                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
975                     if (i > 0)
976                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
977
978                     // Print information to the standard output
979                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
980
981                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
982                     if (value > alpha)
983                         alpha = value;
984                 }
985                 else // MultiPV > 1
986                 {
987                     rml.sort_multipv(i);
988                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
989                     {
990                         cout << "info multipv " << j + 1
991                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
992                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
993                              << " time " << current_search_time()
994                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
995                              << " nps " << nps()
996                              << " pv ";
997
998                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
999                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1000
1001                         cout << endl;
1002                     }
1003                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1004                 }
1005             } // PV move or new best move
1006
1007             assert(alpha >= *alphaPtr);
1008
1009             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1010
1011             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1012                 StopOnPonderhit = false;
1013         }
1014
1015         // Can we exit fail low loop ?
1016         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1017             break;
1018
1019         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1020         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1021         researchCountFL++;
1022
1023     } // Fail low loop
1024
1025     // Sort the moves before to return
1026     rml.sort();
1027
1028     return alpha;
1029   }
1030
1031
1032   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1033
1034   template <NodeType PvNode>
1035   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth,
1036                bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1037
1038     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1039     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1040     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1041     assert(pos.ply() > 0 && pos.ply() < PLY_MAX);
1042     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1043
1044     Move movesSearched[256];
1045     EvalInfo ei;
1046     StateInfo st;
1047     const TTEntry* tte;
1048     Move ttMove, move;
1049     Depth ext, newDepth;
1050     Value bestValue, value, oldAlpha;
1051     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1052     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1053     bool mateThreat = false;
1054     int moveCount = 0;
1055     int ply = pos.ply();
1056     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1057     oldAlpha = alpha;
1058
1059     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1060     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1061     ss->init(ply);
1062     (ss + 2)->initKillers();
1063
1064     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1065     {
1066         NodesSincePoll = 0;
1067         poll();
1068     }
1069
1070     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1071     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1072         return Value(0);
1073
1074     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1075         return VALUE_DRAW;
1076
1077     // Step 3. Mate distance pruning
1078     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1079     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1080     if (alpha >= beta)
1081         return alpha;
1082
1083     // Step 4. Transposition table lookup
1084
1085     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1086     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1087     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1088
1089     tte = TT.retrieve(posKey);
1090     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1091
1092     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1093     // This is to avoid problems in the following areas:
1094     //
1095     // * Repetition draw detection
1096     // * Fifty move rule detection
1097     // * Searching for a mate
1098     // * Printing of full PV line
1099
1100     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1101     {
1102         // Refresh tte entry to avoid aging
1103         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1104
1105         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1106         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1107     }
1108
1109     // Step 5. Evaluate the position statically
1110     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1111     isCheck = pos.is_check();
1112     if (!isCheck)
1113     {
1114         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1115         {
1116             ss->eval = tte->static_value();
1117             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1118         }
1119         else
1120             ss->eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1121
1122         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1123         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1124     }
1125
1126     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1127     if (   !PvNode
1128         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1129         &&  ttMove == MOVE_NONE
1130         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1131         &&  depth < RazorDepth
1132         && !isCheck
1133         && !value_is_mate(beta)
1134         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1135     {
1136         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1137         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), threadID);
1138         if (v < rbeta)
1139             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1140             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1141             return v;
1142     }
1143
1144     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1145     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1146     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1147     if (   !PvNode
1148         &&  allowNullmove
1149         &&  depth < RazorDepth
1150         && !isCheck
1151         && !value_is_mate(beta)
1152         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1153         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1154         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1155
1156     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1157     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1158     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1159     // NullMoveMargin under beta.
1160     if (   !PvNode
1161         &&  allowNullmove
1162         &&  depth > OnePly
1163         && !isCheck
1164         && !value_is_mate(beta)
1165         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1166         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1167     {
1168         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1169
1170         // Null move dynamic reduction based on depth
1171         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1172
1173         // Null move dynamic reduction based on value
1174         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1175             R++;
1176
1177         pos.do_null_move(st);
1178
1179         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), threadID)
1180                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, false, threadID);
1181         pos.undo_null_move();
1182
1183         if (nullValue >= beta)
1184         {
1185             // Do not return unproven mate scores
1186             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1187                 nullValue = beta;
1188
1189             if (depth < 6 * OnePly)
1190                 return nullValue;
1191
1192             // Do zugzwang verification search
1193             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, false, threadID);
1194             if (v >= beta)
1195                 return nullValue;
1196         } else {
1197             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1198             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1199             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1200             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1201             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1202             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1203             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1204                 mateThreat = true;
1205
1206             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1207             if (   depth < ThreatDepth
1208                 && (ss-1)->reduction
1209                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1210                 return beta - 1;
1211         }
1212     }
1213
1214     // Step 9. Internal iterative deepening
1215     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1216         && (ttMove == MOVE_NONE || (PvNode && tte->depth() <= depth - 4 * OnePly))
1217         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1218     {
1219         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1220         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, false, threadID);
1221         ttMove = ss->pv[ply];
1222         tte = TT.retrieve(posKey);
1223     }
1224
1225     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1226     if (PvNode)
1227         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1228
1229     // Initialize a MovePicker object for the current position
1230     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1231     CheckInfo ci(pos);
1232
1233     // Step 10. Loop through moves
1234     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1235     while (   bestValue < beta
1236            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1237            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1238     {
1239       assert(move_is_ok(move));
1240
1241       if (move == excludedMove)
1242           continue;
1243
1244       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1245       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1246       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1247
1248       // Step 11. Decide the new search depth
1249       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1250
1251       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1252       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1253       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1254       if (   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1255           && tte
1256           && move == tte->move()
1257           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1258           && ext < OnePly
1259           && is_lower_bound(tte->type())
1260           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1261       {
1262           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1263
1264           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1265           {
1266               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1267               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, false, threadID, move);
1268
1269               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1270                   ext = OnePly;
1271           }
1272       }
1273
1274       newDepth = depth - OnePly + ext;
1275
1276       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1277       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1278
1279       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1280       if (   !PvNode
1281           && !isCheck
1282           && !dangerous
1283           && !captureOrPromotion
1284           && !move_is_castle(move)
1285           &&  move != ttMove)
1286       {
1287           // Move count based pruning
1288           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1289               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1290               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1291               continue;
1292
1293           // Value based pruning
1294           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1295           // but fixing this made program slightly weaker.
1296           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1297           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1298                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1299
1300           if (futilityValueScaled < beta)
1301           {
1302               if (futilityValueScaled > bestValue)
1303                   bestValue = futilityValueScaled;
1304               continue;
1305           }
1306       }
1307
1308       // Step 13. Make the move
1309       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1310
1311       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1312       // The first move in list is the expected PV
1313       if (PvNode && moveCount == 1)
1314           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), threadID)
1315                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, threadID);
1316       else
1317       {
1318           // Step 14. Reduced depth search
1319           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1320           bool doFullDepthSearch = true;
1321
1322           if (    depth >= 3 * OnePly
1323               && !dangerous
1324               && !captureOrPromotion
1325               && !move_is_castle(move)
1326               && !move_is_killer(move, ss))
1327           {
1328               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1329               if (ss->reduction)
1330               {
1331                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1332                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), threadID)
1333                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true, threadID);
1334
1335                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1336               }
1337
1338               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1339               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1340               // if the move fails high again then go with full depth search.
1341               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1342               {
1343                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1344
1345                   ss->reduction = OnePly;
1346                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, true, threadID);
1347                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1348               }
1349           }
1350
1351           // Step 15. Full depth search
1352           if (doFullDepthSearch)
1353           {
1354               ss->reduction = Depth(0);
1355               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), threadID)
1356                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, true, threadID);
1357
1358               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1359               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1360               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1361               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1362                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), threadID)
1363                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, threadID);
1364           }
1365       }
1366
1367       // Step 16. Undo move
1368       pos.undo_move(move);
1369
1370       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1371
1372       // Step 17. Check for new best move
1373       if (value > bestValue)
1374       {
1375           bestValue = value;
1376           if (value > alpha)
1377           {
1378               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1379                   alpha = value;
1380
1381               update_pv(ss, ply);
1382
1383               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1384                   ss->mateKiller = move;
1385           }
1386       }
1387
1388       // Step 18. Check for split
1389       if (   TM.active_threads() > 1
1390           && bestValue < beta
1391           && depth >= MinimumSplitDepth
1392           && Iteration <= 99
1393           && TM.available_thread_exists(threadID)
1394           && !AbortSearch
1395           && !TM.thread_should_stop(threadID))
1396           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1397                               mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode);
1398     }
1399
1400     // Step 19. Check for mate and stalemate
1401     // All legal moves have been searched and if there are
1402     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1403     // If one move was excluded return fail low score.
1404     if (!moveCount)
1405         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1406
1407     // Step 20. Update tables
1408     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1409     // history counters, and killer moves.
1410     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1411         return bestValue;
1412
1413     if (bestValue <= oldAlpha)
1414         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1415
1416     else if (bestValue >= beta)
1417     {
1418         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1419         move = ss->pv[ply];
1420         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1421         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1422         {
1423             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1424             update_killers(move, ss);
1425         }
1426     }
1427     else
1428         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss->pv[ply], ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1429
1430     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1431
1432     return bestValue;
1433   }
1434
1435
1436   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1437   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1438   // less than OnePly).
1439
1440   template <NodeType PvNode>
1441   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int threadID) {
1442
1443     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1444     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1445     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1446     assert(depth <= 0);
1447     assert(pos.ply() > 0 && pos.ply() < PLY_MAX);
1448     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1449
1450     EvalInfo ei;
1451     StateInfo st;
1452     Move ttMove, move;
1453     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1454     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1455     const TTEntry* tte = NULL;
1456     int moveCount = 0;
1457     int ply = pos.ply();
1458     Value oldAlpha = alpha;
1459
1460     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1461     ss->init(ply);
1462
1463     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1464     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1465         return VALUE_DRAW;
1466
1467     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1468     // pruning, but only for move ordering.
1469     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1470     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1471
1472     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1473     {
1474         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1475         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1476     }
1477
1478     isCheck = pos.is_check();
1479
1480     // Evaluate the position statically
1481     if (isCheck)
1482         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1483     else if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1484     {
1485         staticValue = tte->static_value();
1486         ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1487     }
1488     else
1489         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1490
1491     if (!isCheck)
1492     {
1493         ss->eval = staticValue;
1494         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1495     }
1496
1497     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1498     // at least beta.
1499     bestValue = staticValue;
1500
1501     if (bestValue >= beta)
1502     {
1503         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1504         if (!isCheck && !tte)
1505             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1506
1507         return bestValue;
1508     }
1509
1510     if (bestValue > alpha)
1511         alpha = bestValue;
1512
1513     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1514     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1515
1516     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1517     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1518     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1519     // and we are near beta) will be generated.
1520     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1521     CheckInfo ci(pos);
1522     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1523     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1524
1525     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1526     while (   alpha < beta
1527            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1528     {
1529       assert(move_is_ok(move));
1530
1531       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1532
1533       // Update current move
1534       moveCount++;
1535       ss->currentMove = move;
1536
1537       // Futility pruning
1538       if (   !PvNode
1539           &&  enoughMaterial
1540           && !isCheck
1541           && !moveIsCheck
1542           &&  move != ttMove
1543           && !move_is_promotion(move)
1544           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1545       {
1546           futilityValue =  futilityBase
1547                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1548                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1549
1550           if (futilityValue < alpha)
1551           {
1552               if (futilityValue > bestValue)
1553                   bestValue = futilityValue;
1554               continue;
1555           }
1556       }
1557
1558       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1559       evasionPrunable =   isCheck
1560                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1561                        && !pos.move_is_capture(move)
1562                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1563                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1564
1565       // Don't search moves with negative SEE values
1566       if (   !PvNode
1567           && (!isCheck || evasionPrunable)
1568           &&  move != ttMove
1569           && !move_is_promotion(move)
1570           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1571           continue;
1572
1573       // Make and search the move
1574       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1575       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, threadID);
1576       pos.undo_move(move);
1577
1578       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1579
1580       // New best move?
1581       if (value > bestValue)
1582       {
1583           bestValue = value;
1584           if (value > alpha)
1585           {
1586               alpha = value;
1587               update_pv(ss, ply);
1588           }
1589        }
1590     }
1591
1592     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1593     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1594     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1595         return value_mated_in(ply);
1596
1597     // Update transposition table
1598     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1599     if (bestValue <= oldAlpha)
1600     {
1601         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1602         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1603         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, d, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1604     }
1605     else if (bestValue >= beta)
1606     {
1607         move = ss->pv[ply];
1608         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1609
1610         // Update killers only for good checking moves
1611         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1612             update_killers(move, ss);
1613     }
1614     else
1615         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss->pv[ply], ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1616
1617     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1618
1619     return bestValue;
1620   }
1621
1622
1623   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1624   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1625   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1626   // table, done a null move search, and searched the first move before
1627   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1628   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1629   // care of after we return from the split point.
1630
1631   template <NodeType PvNode>
1632   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1633
1634     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1635     assert(TM.active_threads() > 1);
1636
1637     StateInfo st;
1638     Move move;
1639     Depth ext, newDepth;
1640     Value value;
1641     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1642     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1643     int moveCount;
1644     value = -VALUE_INFINITE;
1645
1646     Position pos(*sp->pos);
1647     CheckInfo ci(pos);
1648     int ply = pos.ply();
1649     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1650     isCheck = pos.is_check();
1651
1652     // Step 10. Loop through moves
1653     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1654     lock_grab(&(sp->lock));
1655
1656     while (    sp->bestValue < sp->beta
1657            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1658            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1659     {
1660       moveCount = ++sp->moveCount;
1661       lock_release(&(sp->lock));
1662
1663       assert(move_is_ok(move));
1664
1665       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1666       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1667
1668       // Step 11. Decide the new search depth
1669       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1670       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1671
1672       // Update current move
1673       ss->currentMove = move;
1674
1675       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1676       if (   !PvNode
1677           && !isCheck
1678           && !dangerous
1679           && !captureOrPromotion
1680           && !move_is_castle(move))
1681       {
1682           // Move count based pruning
1683           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1684               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1685               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1686           {
1687               lock_grab(&(sp->lock));
1688               continue;
1689           }
1690
1691           // Value based pruning
1692           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1693           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1694                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1695
1696           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1697           {
1698               lock_grab(&(sp->lock));
1699
1700               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1701                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1702               continue;
1703           }
1704       }
1705
1706       // Step 13. Make the move
1707       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1708
1709       // Step 14. Reduced search
1710       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1711       bool doFullDepthSearch = true;
1712
1713       if (   !dangerous
1714           && !captureOrPromotion
1715           && !move_is_castle(move)
1716           && !move_is_killer(move, ss))
1717       {
1718           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1719           if (ss->reduction)
1720           {
1721               Value localAlpha = sp->alpha;
1722               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, true, threadID);
1723               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1724           }
1725
1726           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1727           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1728           // if the move fails high again then go with full depth search.
1729           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1730           {
1731               ss->reduction = OnePly;
1732               Value localAlpha = sp->alpha;
1733               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, true, threadID);
1734               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1735           }
1736       }
1737
1738       // Step 15. Full depth search
1739       if (doFullDepthSearch)
1740       {
1741           ss->reduction = Depth(0);
1742           Value localAlpha = sp->alpha;
1743           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, true, threadID);
1744
1745           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1746               value = -search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, false, threadID);
1747       }
1748
1749       // Step 16. Undo move
1750       pos.undo_move(move);
1751
1752       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1753
1754       // Step 17. Check for new best move
1755       lock_grab(&(sp->lock));
1756
1757       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1758       {
1759           sp->bestValue = value;
1760
1761           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1762           {
1763               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1764                   sp->stopRequest = true;
1765
1766               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1767                   sp->alpha = value;
1768
1769               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, ply);
1770           }
1771       }
1772     }
1773
1774     /* Here we have the lock still grabbed */
1775
1776     sp->slaves[threadID] = 0;
1777
1778     lock_release(&(sp->lock));
1779   }
1780
1781   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1782   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1783   // current node.
1784
1785   void update_pv(SearchStack* ss, int ply) {
1786
1787     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1788
1789     int p;
1790
1791     ss->pv[ply] = ss->currentMove;
1792
1793     for (p = ply + 1; (ss+1)->pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1794         ss->pv[p] = (ss+1)->pv[p];
1795
1796     ss->pv[p] = MOVE_NONE;
1797   }
1798
1799
1800   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1801   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1802   // the PV at the parent node.
1803
1804   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss, int ply) {
1805
1806     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1807
1808     int p;
1809
1810     ss->pv[ply] = pss->pv[ply] = ss->currentMove;
1811
1812     for (p = ply + 1; (ss+1)->pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1813         ss->pv[p] = pss->pv[p] = (ss+1)->pv[p];
1814
1815     ss->pv[p] = pss->pv[p] = MOVE_NONE;
1816   }
1817
1818
1819   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1820   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1821   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1822   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1823   // second move is assumed to be a move from the current position.
1824
1825   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1826
1827     Square f1, t1, f2, t2;
1828     Piece p;
1829
1830     assert(move_is_ok(m1));
1831     assert(move_is_ok(m2));
1832
1833     if (m2 == MOVE_NONE)
1834         return false;
1835
1836     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1837     f2 = move_from(m2);
1838     t1 = move_to(m1);
1839     if (f2 == t1)
1840         return true;
1841
1842     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1843     t2 = move_to(m2);
1844     f1 = move_from(m1);
1845     if (t2 == f1)
1846         return true;
1847
1848     // Case 3: Moving through the vacated square
1849     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1850         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1851       return true;
1852
1853     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1854     p = pos.piece_on(t1);
1855     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1856         return true;
1857
1858     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1859     if (    piece_is_slider(p)
1860         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1861         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1862     {
1863         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1864         // move is the opposite of the checking piece.
1865         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1866         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1867
1868         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1869             return true;
1870     }
1871     return false;
1872   }
1873
1874
1875   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1876   // eventually compensated for the ply.
1877
1878   bool value_is_mate(Value value) {
1879
1880     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1881
1882     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1883           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1884   }
1885
1886
1887   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1888   // killer moves of that ply.
1889
1890   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1891
1892       const Move* k = ss->killers;
1893       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1894           if (*k == m)
1895               return true;
1896
1897       return false;
1898   }
1899
1900
1901   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1902   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1903   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1904   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1905   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1906   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1907   template <NodeType PvNode>
1908   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1909                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1910
1911     assert(m != MOVE_NONE);
1912
1913     Depth result = Depth(0);
1914     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1915
1916     if (*dangerous)
1917     {
1918         if (moveIsCheck)
1919             result += CheckExtension[PvNode];
1920
1921         if (singleEvasion)
1922             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1923
1924         if (mateThreat)
1925             result += MateThreatExtension[PvNode];
1926     }
1927
1928     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1929     {
1930         Color c = pos.side_to_move();
1931         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1932         {
1933             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1934             *dangerous = true;
1935         }
1936         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1937         {
1938             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1939             *dangerous = true;
1940         }
1941     }
1942
1943     if (   captureOrPromotion
1944         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1945         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1946             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1947         && !move_is_promotion(m)
1948         && !move_is_ep(m))
1949     {
1950         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1951         *dangerous = true;
1952     }
1953
1954     if (   PvNode
1955         && captureOrPromotion
1956         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1957         && pos.see_sign(m) >= 0)
1958     {
1959         result += OnePly/2;
1960         *dangerous = true;
1961     }
1962
1963     return Min(result, OnePly);
1964   }
1965
1966
1967   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
1968   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
1969   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
1970   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
1971   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
1972   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
1973   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
1974
1975   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
1976
1977     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
1978   }
1979
1980
1981   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1982   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1983
1984   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1985
1986     assert(move_is_ok(m));
1987     assert(threat && move_is_ok(threat));
1988     assert(!pos.move_is_check(m));
1989     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1990     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1991
1992     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1993
1994     mfrom = move_from(m);
1995     mto = move_to(m);
1996     tfrom = move_from(threat);
1997     tto = move_to(threat);
1998
1999     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2000     if (mfrom == tto)
2001         return true;
2002
2003     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2004     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2005     if (   pos.move_is_capture(threat)
2006         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2007             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2008         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2009         return true;
2010
2011     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2012     // prune safe moves which block its ray.
2013     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2014         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2015         && pos.see_sign(m) >= 0)
2016         return true;
2017
2018     return false;
2019   }
2020
2021
2022   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2023   // can be used at a given point in search.
2024
2025   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2026
2027     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2028
2029     return   (   tte->depth() >= depth
2030               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2031               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2032
2033           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2034               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2035   }
2036
2037
2038   // refine_eval() returns the transposition table score if
2039   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2040
2041   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2042
2043       if (!tte)
2044           return defaultEval;
2045
2046       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2047
2048       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2049           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2050           return v;
2051
2052       return defaultEval;
2053   }
2054
2055
2056   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2057   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2058
2059   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2060                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2061
2062     Move m;
2063
2064     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2065
2066     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2067     {
2068         m = movesSearched[i];
2069
2070         assert(m != move);
2071
2072         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2073             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2074     }
2075   }
2076
2077
2078   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2079   // among the killer moves of that ply.
2080
2081   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2082
2083     if (m == ss->killers[0])
2084         return;
2085
2086     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2087         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2088
2089     ss->killers[0] = m;
2090   }
2091
2092
2093   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2094   // the static position evaluation before and after the move.
2095
2096   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2097
2098     if (   m != MOVE_NULL
2099         && before != VALUE_NONE
2100         && after != VALUE_NONE
2101         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2102         && !move_is_castle(m)
2103         && !move_is_promotion(m))
2104         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2105   }
2106
2107
2108   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2109   // since the beginning of the current search.
2110
2111   int current_search_time() {
2112
2113     return get_system_time() - SearchStartTime;
2114   }
2115
2116
2117   // nps() computes the current nodes/second count.
2118
2119   int nps() {
2120
2121     int t = current_search_time();
2122     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2123   }
2124
2125
2126   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2127   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2128   // search.
2129
2130   void poll() {
2131
2132     static int lastInfoTime;
2133     int t = current_search_time();
2134
2135     //  Poll for input
2136     if (Bioskey())
2137     {
2138         // We are line oriented, don't read single chars
2139         std::string command;
2140
2141         if (!std::getline(std::cin, command))
2142             command = "quit";
2143
2144         if (command == "quit")
2145         {
2146             AbortSearch = true;
2147             PonderSearch = false;
2148             Quit = true;
2149             return;
2150         }
2151         else if (command == "stop")
2152         {
2153             AbortSearch = true;
2154             PonderSearch = false;
2155         }
2156         else if (command == "ponderhit")
2157             ponderhit();
2158     }
2159
2160     // Print search information
2161     if (t < 1000)
2162         lastInfoTime = 0;
2163
2164     else if (lastInfoTime > t)
2165         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2166         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2167         lastInfoTime = 0;
2168
2169     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2170     {
2171         lastInfoTime = t;
2172
2173         if (dbg_show_mean)
2174             dbg_print_mean();
2175
2176         if (dbg_show_hit_rate)
2177             dbg_print_hit_rate();
2178
2179         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2180              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2181     }
2182
2183     // Should we stop the search?
2184     if (PonderSearch)
2185         return;
2186
2187     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2188                            && !AspirationFailLow
2189                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2190
2191     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2192                      || stillAtFirstMove;
2193
2194     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2195         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2196         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2197         AbortSearch = true;
2198   }
2199
2200
2201   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2202   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2203   // it correctly predicted the opponent's move.
2204
2205   void ponderhit() {
2206
2207     int t = current_search_time();
2208     PonderSearch = false;
2209
2210     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2211                            && !AspirationFailLow
2212                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2213
2214     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2215                      || stillAtFirstMove;
2216
2217     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2218         AbortSearch = true;
2219   }
2220
2221
2222   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2223
2224   void init_ss_array(SearchStack* ss) {
2225
2226     for (int i = 0; i < 3; i++, ss++)
2227     {
2228         ss->init(i);
2229         ss->initKillers();
2230     }
2231   }
2232
2233
2234   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2235   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2236   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2237   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2238   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2239   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2240
2241   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2242
2243     std::string command;
2244
2245     while (true)
2246     {
2247         if (!std::getline(std::cin, command))
2248             command = "quit";
2249
2250         if (command == "quit")
2251         {
2252             Quit = true;
2253             break;
2254         }
2255         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2256             break;
2257     }
2258   }
2259
2260
2261   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2262   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2263
2264   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value) {
2265
2266     cout << "info depth " << Iteration
2267          << " score " << value_to_string(value)
2268          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2269             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2270          << " time "  << current_search_time()
2271          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2272          << " nps "   << nps()
2273          << " pv ";
2274
2275     for (int j = 0; ss->pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2276         cout << ss->pv[j] << " ";
2277
2278     cout << endl;
2279
2280     if (UseLogFile)
2281     {
2282         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2283             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2284
2285         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2286                              TM.nodes_searched(), value, type, ss->pv) << endl;
2287     }
2288   }
2289
2290
2291   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2292   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2293   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2294   // threads and one for Windows threads.
2295
2296 #if !defined(_MSC_VER)
2297
2298   void* init_thread(void *threadID) {
2299
2300     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2301     return NULL;
2302   }
2303
2304 #else
2305
2306   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2307
2308     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2309     return 0;
2310   }
2311
2312 #endif
2313
2314
2315   /// The ThreadsManager class
2316
2317   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2318   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2319   // counters used to sort the moves at root.
2320
2321   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2322
2323     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2324         threads[i].nodes = 0ULL;
2325   }
2326
2327   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2328
2329     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2330         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2331   }
2332
2333   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2334
2335     int64_t result = 0ULL;
2336     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2337         result += threads[i].nodes;
2338
2339     return result;
2340   }
2341
2342   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2343
2344     our = their = 0UL;
2345     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2346     {
2347         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2348         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2349     }
2350   }
2351
2352
2353   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2354   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2355   // object for which the current thread is the master.
2356
2357   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2358
2359     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2360
2361     while (true)
2362     {
2363         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2364         // master should exit as last one.
2365         if (AllThreadsShouldExit)
2366         {
2367             assert(!sp);
2368             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2369             return;
2370         }
2371
2372         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2373         // instead of wasting CPU time polling for work.
2374         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2375         {
2376             assert(!sp);
2377             assert(threadID != 0);
2378             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2379
2380 #if !defined(_MSC_VER)
2381             lock_grab(&WaitLock);
2382             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2383                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2384             lock_release(&WaitLock);
2385 #else
2386             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2387 #endif
2388         }
2389
2390         // If thread has just woken up, mark it as available
2391         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2392             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2393
2394         // If this thread has been assigned work, launch a search
2395         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2396         {
2397             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2398
2399             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2400
2401             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2402                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2403             else
2404                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2405
2406             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2407
2408             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2409         }
2410
2411         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2412         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2413         int i = 0;
2414         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2415
2416         if (i == ActiveThreads)
2417         {
2418             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2419             // be sure sp->lock has been released before to return.
2420             lock_grab(&(sp->lock));
2421             lock_release(&(sp->lock));
2422
2423             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2424
2425             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2426             return;
2427         }
2428     }
2429   }
2430
2431
2432   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2433   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2434   // objects.
2435
2436   void ThreadsManager::init_threads() {
2437
2438     volatile int i;
2439     bool ok;
2440
2441 #if !defined(_MSC_VER)
2442     pthread_t pthread[1];
2443 #endif
2444
2445     // Initialize global locks
2446     lock_init(&MPLock, NULL);
2447     lock_init(&WaitLock, NULL);
2448
2449 #if !defined(_MSC_VER)
2450     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2451 #else
2452     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2453         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2454 #endif
2455
2456     // Initialize SplitPointStack locks
2457     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2458         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2459             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2460
2461     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2462     AllThreadsShouldExit = false;
2463
2464     // Threads will be put to sleep as soon as created
2465     AllThreadsShouldSleep = true;
2466
2467     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2468     ActiveThreads = 1;
2469     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2470     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2471         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2472
2473     // Launch the helper threads
2474     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2475     {
2476
2477 #if !defined(_MSC_VER)
2478         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2479 #else
2480         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2481 #endif
2482
2483         if (!ok)
2484         {
2485             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2486             Application::exit_with_failure();
2487         }
2488
2489         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2490         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2491     }
2492   }
2493
2494
2495   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2496   // helper threads exit cleanly.
2497
2498   void ThreadsManager::exit_threads() {
2499
2500     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2501     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2502     wake_sleeping_threads();
2503
2504     // This makes the threads to exit idle_loop()
2505     AllThreadsShouldExit = true;
2506
2507     // Wait for thread termination
2508     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2509         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2510
2511     // Now we can safely destroy the locks
2512     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2513         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2514             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2515
2516     lock_destroy(&WaitLock);
2517     lock_destroy(&MPLock);
2518   }
2519
2520
2521   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2522   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2523   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2524
2525   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2526
2527     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2528
2529     SplitPoint* sp;
2530
2531     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2532     return sp != NULL;
2533   }
2534
2535
2536   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2537   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2538   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2539   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2540   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2541   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2542   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2543
2544   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2545
2546     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2547     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2548     assert(ActiveThreads > 1);
2549
2550     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2551         return false;
2552
2553     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2554     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2555
2556     if (localActiveSplitPoints == 0)
2557         // No active split points means that the thread is available as
2558         // a slave for any other thread.
2559         return true;
2560
2561     if (ActiveThreads == 2)
2562         return true;
2563
2564     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2565     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2566     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2567     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2568         return true;
2569
2570     return false;
2571   }
2572
2573
2574   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2575   // a slave for the thread with threadID "master".
2576
2577   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2578
2579     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2580     assert(ActiveThreads > 1);
2581
2582     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2583         if (thread_is_available(i, master))
2584             return true;
2585
2586     return false;
2587   }
2588
2589
2590   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2591   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2592   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2593   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2594   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2595   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2596   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2597   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2598   // split() returns.
2599
2600   template <bool Fake>
2601   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, Value* alpha, const Value beta,
2602                              Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount,
2603                              MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2604     assert(p.is_ok());
2605     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2606     assert(*bestValue <= *alpha);
2607     assert(*alpha < beta);
2608     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2609     assert(depth > Depth(0));
2610     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2611     assert(ActiveThreads > 1);
2612
2613     lock_grab(&MPLock);
2614
2615     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2616     // active split points, don't split.
2617     if (   !available_thread_exists(master)
2618         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2619     {
2620         lock_release(&MPLock);
2621         return;
2622     }
2623
2624     // Pick the next available split point object from the split point stack
2625     SplitPoint* splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2626
2627     // Initialize the split point object
2628     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2629     splitPoint->stopRequest = false;
2630     splitPoint->depth = depth;
2631     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2632     splitPoint->alpha = *alpha;
2633     splitPoint->beta = beta;
2634     splitPoint->pvNode = pvNode;
2635     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2636     splitPoint->mp = mp;
2637     splitPoint->moveCount = *moveCount;
2638     splitPoint->pos = &p;
2639     splitPoint->parentSstack = ss;
2640     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2641         splitPoint->slaves[i] = 0;
2642
2643     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2644     threads[master].activeSplitPoints++;
2645
2646     // If we are here it means we are not available
2647     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2648
2649     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2650
2651     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2652     for (int i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2653         if (thread_is_available(i, master))
2654         {
2655             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2656             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2657             splitPoint->slaves[i] = 1;
2658             workersCnt++;
2659         }
2660
2661     assert(Fake || workersCnt > 1);
2662
2663     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2664     lock_release(&MPLock);
2665
2666     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2667     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2668     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2669         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2670         {
2671             memcpy(splitPoint->sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2672
2673             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2674
2675             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2676         }
2677
2678     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2679     // which it will instantly launch a search, because its state is
2680     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2681     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2682     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2683     idle_loop(master, splitPoint);
2684
2685     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2686     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2687     lock_grab(&MPLock);
2688
2689     *alpha = splitPoint->alpha;
2690     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2691     threads[master].activeSplitPoints--;
2692     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2693
2694     lock_release(&MPLock);
2695   }
2696
2697
2698   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2699   // to start a new search from the root.
2700
2701   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2702
2703     assert(AllThreadsShouldSleep);
2704     assert(ActiveThreads > 0);
2705
2706     AllThreadsShouldSleep = false;
2707
2708     if (ActiveThreads == 1)
2709         return;
2710
2711 #if !defined(_MSC_VER)
2712     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2713     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2714     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2715 #else
2716     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2717         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2718 #endif
2719
2720   }
2721
2722
2723   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2724   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2725   // finished the job and should be idle.
2726
2727   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2728
2729     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2730
2731     // This makes the threads to go to sleep
2732     AllThreadsShouldSleep = true;
2733   }
2734
2735   /// The RootMoveList class
2736
2737   // RootMoveList c'tor
2738
2739   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2740
2741     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2742     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2743     StateInfo st;
2744     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2745
2746     // Generate all legal moves
2747     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2748
2749     // Add each move to the moves[] array
2750     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2751     {
2752         bool includeMove = includeAllMoves;
2753
2754         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2755             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2756
2757         if (!includeMove)
2758             continue;
2759
2760         // Find a quick score for the move
2761         init_ss_array(ss);
2762         pos.do_move(cur->move, st);
2763         moves[count].move = cur->move;
2764         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 0);
2765         moves[count].pv[0] = cur->move;
2766         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2767         pos.undo_move(cur->move);
2768         count++;
2769     }
2770     sort();
2771   }
2772
2773
2774   // RootMoveList simple methods definitions
2775
2776   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2777
2778     moves[moveNum].nodes = nodes;
2779     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2780   }
2781
2782   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2783
2784     moves[moveNum].ourBeta = our;
2785     moves[moveNum].theirBeta = their;
2786   }
2787
2788   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2789
2790     int j;
2791
2792     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2793         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2794
2795     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2796   }
2797
2798
2799   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2800   // iteration.
2801
2802   void RootMoveList::sort() {
2803
2804     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2805   }
2806
2807
2808   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2809   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2810   // correctly in MultiPV mode.
2811
2812   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2813
2814     int i,j;
2815
2816     for (i = 1; i <= n; i++)
2817     {
2818         RootMove rm = moves[i];
2819         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2820             moves[j] = moves[j - 1];
2821
2822         moves[j] = rm;
2823     }
2824   }
2825
2826 } // namspace