]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
00fa04dd44a8408258b3261a7b71402a6f4781a7
[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 "timeman.h"
42 #include "thread.h"
43 #include "tt.h"
44 #include "ucioption.h"
45
46 using std::cout;
47 using std::endl;
48
49 ////
50 //// Local definitions
51 ////
52
53 namespace {
54
55   // Types
56   enum NodeType { NonPV, PV };
57
58   // Set to true to force running with one thread.
59   // Used for debugging SMP code.
60   const bool FakeSplit = false;
61
62   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
63   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
64   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
65   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
66
67   class ThreadsManager {
68     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
69        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
70        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
71     */
72   public:
73     void init_threads();
74     void exit_threads();
75
76     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
77     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
78     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
79
80     void resetNodeCounters();
81     int64_t nodes_searched() const;
82     bool available_thread_exists(int master) const;
83     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
84     bool thread_should_stop(int threadID) const;
85     void wake_sleeping_thread(int threadID);
86     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
87
88     template <bool Fake>
89     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
90                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
91
92   private:
93     friend void poll();
94
95     int ActiveThreads;
96     volatile bool AllThreadsShouldExit;
97     Thread threads[MAX_THREADS];
98     Lock MPLock;
99     WaitCondition WaitCond[MAX_THREADS];
100   };
101
102
103   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
104   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
105   // in the case of moves which fail low).
106
107   struct RootMove {
108
109     RootMove() : mp_score(0), nodes(0) {}
110
111     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
112     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
113     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
114     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
115     bool operator<(const RootMove& m) const {
116
117         return score != m.score ? score < m.score : mp_score <= m.mp_score;
118     }
119
120     Move move;
121     Value score;
122     int mp_score;
123     int64_t nodes;
124     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
125   };
126
127
128   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
129   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
130
131   class RootMoveList {
132
133   public:
134     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
135
136     Move move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
137     Move move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
138     int move_count() const { return count; }
139     Value move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
140     int64_t move_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].nodes; }
141     void add_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) { moves[moveNum].nodes += nodes; }
142     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
143
144     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
145     void score_moves(const Position& pos);
146     void sort();
147     void sort_multipv(int n);
148
149   private:
150     RootMove moves[MOVES_MAX];
151     int count;
152   };
153
154
155   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
156   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
157   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
158   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
159   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
160   // operator<<() that will use it to properly format castling moves.
161   enum set960 {};
162
163   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& m) {
164
165     os.iword(0) = int(m);
166     return os;
167   }
168
169
170   /// Adjustments
171
172   // Step 6. Razoring
173
174   // Maximum depth for razoring
175   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
176
177   // Dynamic razoring margin based on depth
178   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
179
180   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
181   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
182
183   // Step 9. Internal iterative deepening
184
185   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
186   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
187
188   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
189   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
190   const Value IIDMargin = Value(0x100);
191
192   // Step 11. Decide the new search depth
193
194   // Extensions. Configurable UCI options
195   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
196   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
197   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
198
199   // Minimum depth for use of singular extension
200   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
201
202   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
203   // remaining ones we will extend it.
204   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
205
206   // Step 12. Futility pruning
207
208   // Futility margin for quiescence search
209   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
210
211   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
212   Value FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
213   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
214
215   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE; }
216   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
217
218   // Step 14. Reduced search
219
220   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
221   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
222
223   template <NodeType PV>
224   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
225
226   // Common adjustments
227
228   // Search depth at iteration 1
229   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
230
231   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
232   // better than the second best move.
233   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
234
235
236   /// Global variables
237
238   // Iteration counter
239   int Iteration;
240
241   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
242   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
243   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
244
245   // Search window management
246   int AspirationDelta;
247
248   // MultiPV mode
249   int MultiPV;
250
251   // Time managment variables
252   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
253   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
254   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
255   TimeManager TimeMgr;
256
257   // Log file
258   bool UseLogFile;
259   std::ofstream LogFile;
260
261   // Multi-threads related variables
262   Depth MinimumSplitDepth;
263   int MaxThreadsPerSplitPoint;
264   ThreadsManager ThreadsMgr;
265
266   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
267   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
268   int NodesSincePoll;
269   int NodesBetweenPolls = 30000;
270
271   // History table
272   History H;
273
274   /// Local functions
275
276   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
277   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
278
279   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
280   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
281
282   template <NodeType PvNode>
283   inline Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
284       return search<PvNode, false>(pos, ss, alpha, beta, depth, ply);
285   }
286
287   template <NodeType PvNode>
288   void sp_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value, Value beta, Depth depth, int ply);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
295
296   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
297   bool value_is_mate(Value value);
298   Value value_to_tt(Value v, int ply);
299   Value value_from_tt(Value v, int ply);
300   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
301   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
302   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
303   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
304   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
305   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
306
307   int current_search_time();
308   std::string value_to_uci(Value v);
309   int nps();
310   void poll();
311   void ponderhit();
312   void wait_for_stop_or_ponderhit();
313   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
314   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
315   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
316   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
317
318 #if !defined(_MSC_VER)
319   void *init_thread(void *threadID);
320 #else
321   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
322 #endif
323
324 }
325
326
327 ////
328 //// Functions
329 ////
330
331 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
332 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
333
334 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
335 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
336 int64_t nodes_searched() { return ThreadsMgr.nodes_searched(); }
337
338
339 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
340
341 void init_search() {
342
343   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
344   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
345   int mc; // moveCount
346
347   // Init reductions array
348   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
349   {
350       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
351       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
352       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
353       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
354   }
355
356   // Init futility margins array
357   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
358       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
359
360   // Init futility move count array
361   for (d = 0; d < 32; d++)
362       FutilityMoveCountArray[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
363 }
364
365
366 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
367 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
368
369 int perft(Position& pos, Depth depth)
370 {
371     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
372     StateInfo st;
373     Move m;
374     int sum = 0;
375
376     // Generate all legal moves
377     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
378
379     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
380     // the moves, just to count them.
381     if (depth <= ONE_PLY)
382         return int(last - mlist);
383
384     // Loop through all legal moves
385     CheckInfo ci(pos);
386     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
387     {
388         m = cur->move;
389         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
390         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
391         pos.undo_move(m);
392     }
393     return sum;
394 }
395
396
397 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
398 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
399 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
400 /// when a quit command is received during the search.
401
402 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
403            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
404
405   // Initialize global search variables
406   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
407   NodesSincePoll = 0;
408   ThreadsMgr.resetNodeCounters();
409   SearchStartTime = get_system_time();
410   ExactMaxTime = maxTime;
411   MaxDepth = maxDepth;
412   MaxNodes = maxNodes;
413   InfiniteSearch = infinite;
414   PonderSearch = ponder;
415   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
416
417   // Look for a book move, only during games, not tests
418   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
419   {
420       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
421           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
422
423       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
424       if (bookMove != MOVE_NONE)
425       {
426           if (PonderSearch)
427               wait_for_stop_or_ponderhit();
428
429           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
430           return true;
431       }
432   }
433
434   // Read UCI option values
435   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
436   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
437       TT.clear();
438
439   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
440   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
441   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
442   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
443   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
444   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
445   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
446   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
447   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
448   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
449   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
450   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
451
452   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * ONE_PLY;
453   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
454   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
455   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
456
457   if (UseLogFile)
458       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
459
460   read_weights(pos.side_to_move());
461
462   // Set the number of active threads
463   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
464   if (newActiveThreads != ThreadsMgr.active_threads())
465   {
466       ThreadsMgr.set_active_threads(newActiveThreads);
467       init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
468   }
469
470   // Set thinking time
471   int myTime = time[pos.side_to_move()];
472   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
473   if (UseTimeManagement)
474       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
475
476   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
477   // heavy time pressure.
478   if (MaxNodes)
479       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
480   else if (myTime && myTime < 1000)
481       NodesBetweenPolls = 1000;
482   else if (myTime && myTime < 5000)
483       NodesBetweenPolls = 5000;
484   else
485       NodesBetweenPolls = 30000;
486
487   // Write search information to log file
488   if (UseLogFile)
489       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
490               << "infinite: "  << infinite
491               << " ponder: "   << ponder
492               << " time: "     << myTime
493               << " increment: " << myIncrement
494               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
495
496   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
497   id_loop(pos, searchMoves);
498
499   if (UseLogFile)
500       LogFile.close();
501
502   return !Quit;
503 }
504
505
506 namespace {
507
508   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
509   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
510   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
511   // reached.
512
513   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
514
515     Position p(pos, pos.thread());
516     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
517     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
518     Move EasyMove = MOVE_NONE;
519     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
520
521     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
522     RootMoveList rml(p, searchMoves);
523
524     // Handle special case of searching on a mate/stale position
525     if (rml.move_count() == 0)
526     {
527         if (PonderSearch)
528             wait_for_stop_or_ponderhit();
529
530         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
531     }
532
533     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
534     // so to output information also for iteration 1.
535     cout << set960(p.is_chess960()) // Is enough to set once at the beginning
536          << "info depth " << 1
537          << "\ninfo depth " << 1
538          << " score " << value_to_uci(rml.move_score(0))
539          << " time " << current_search_time()
540          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
541          << " nps " << nps()
542          << " pv " << rml.move(0) << "\n";
543
544     // Initialize
545     TT.new_search();
546     H.clear();
547     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
548     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
549     ValueByIteration[1] = rml.move_score(0);
550     Iteration = 1;
551
552     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
553     if (   rml.move_count() == 1
554         || rml.move_score(0) > rml.move_score(1) + EasyMoveMargin)
555         EasyMove = rml.move(0);
556
557     // Iterative deepening loop
558     while (Iteration < PLY_MAX)
559     {
560         // Initialize iteration
561         Iteration++;
562         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
563
564         cout << "info depth " << Iteration << endl;
565
566         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
567         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
568         {
569             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
570             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
571
572             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
573             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
574
575             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
576             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
577         }
578
579         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
580         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
581
582         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
583         // been overwritten during the search.
584         insert_pv_in_tt(p, pv);
585
586         if (AbortSearch)
587             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
588
589         //Save info about search result
590         ValueByIteration[Iteration] = value;
591
592         // Drop the easy move if differs from the new best move
593         if (pv[0] != EasyMove)
594             EasyMove = MOVE_NONE;
595
596         if (UseTimeManagement)
597         {
598             // Time to stop?
599             bool stopSearch = false;
600
601             // Stop search early if there is only a single legal move,
602             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
603             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
604                 stopSearch = true;
605
606             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
607             if (  Iteration >= 6
608                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
609                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
610                 stopSearch = true;
611
612             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
613             int64_t nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
614             if (   Iteration >= 8
615                 && EasyMove == pv[0]
616                 && (  (   rml.move_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
617                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
618                     ||(   rml.move_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
619                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
620                 stopSearch = true;
621
622             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
623             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
624                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
625                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
626
627             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
628             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
629             // move at the next iteration anyway.
630             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
631                 stopSearch = true;
632
633             if (stopSearch)
634             {
635                 if (PonderSearch)
636                     StopOnPonderhit = true;
637                 else
638                     break;
639             }
640         }
641
642         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
643             break;
644     }
645
646     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
647     // best move before we are told to do so.
648     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
649         wait_for_stop_or_ponderhit();
650     else
651         // Print final search statistics
652         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
653              << " nps " << nps()
654              << " time " << current_search_time() << endl;
655
656     // Print the best move and the ponder move to the standard output
657     if (pv[0] == MOVE_NONE)
658     {
659         pv[0] = rml.move(0);
660         pv[1] = MOVE_NONE;
661     }
662
663     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
664
665     cout << "bestmove " << pv[0];
666
667     if (pv[1] != MOVE_NONE)
668         cout << " ponder " << pv[1];
669
670     cout << endl;
671
672     if (UseLogFile)
673     {
674         if (dbg_show_mean)
675             dbg_print_mean(LogFile);
676
677         if (dbg_show_hit_rate)
678             dbg_print_hit_rate(LogFile);
679
680         LogFile << "\nNodes: " << ThreadsMgr.nodes_searched()
681                 << "\nNodes/second: " << nps()
682                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
683
684         StateInfo st;
685         p.do_move(pv[0], st);
686         LogFile << "\nPonder move: "
687                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
688                 << endl;
689     }
690     return rml.move_score(0);
691   }
692
693
694   // root_search() is the function which searches the root node. It is
695   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
696   // scheme, prints some information to the standard output and handles
697   // the fail low/high loops.
698
699   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
700
701     StateInfo st;
702     CheckInfo ci(pos);
703     int64_t nodes;
704     Move move;
705     Depth depth, ext, newDepth;
706     Value value, evalMargin, alpha, beta;
707     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
708     int researchCountFH, researchCountFL;
709
710     researchCountFH = researchCountFL = 0;
711     alpha = *alphaPtr;
712     beta = *betaPtr;
713     isCheck = pos.is_check();
714     depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
715
716     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
717     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
718
719     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
720     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
721     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
722
723     // Step 5. Evaluate the position statically
724     // At root we do this only to get reference value for child nodes
725     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, evalMargin);
726
727     // Step 6. Razoring (omitted at root)
728     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
729     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
730     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
731
732     // Step extra. Fail low loop
733     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
734     // with bigger window until we are not failing low anymore.
735     while (1)
736     {
737         // Sort the moves before to (re)search
738         rml.score_moves(pos);
739         rml.sort();
740
741         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
742         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
743         {
744             // This is used by time management
745             FirstRootMove = (i == 0);
746
747             // Save the current node count before the move is searched
748             nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
749
750             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
751             // the standard output.
752             move = ss->currentMove = rml.move(i);
753
754             if (current_search_time() >= 1000)
755                 cout << "info currmove " << move
756                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
757
758             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
759             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
760
761             // Step 11. Decide the new search depth
762             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
763             newDepth = depth + ext;
764
765             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
766
767             // Step extra. Fail high loop
768             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
769             // high anymore.
770             value = - VALUE_INFINITE;
771
772             while (1)
773             {
774                 // Step 13. Make the move
775                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
776
777                 // Step extra. pv search
778                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
779                 // and for fail high research (value > alpha)
780                 if (i < MultiPV || value > alpha)
781                 {
782                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
783                     if (MultiPV > 1)
784                         alpha = -VALUE_INFINITE;
785
786                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
787                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
788                 }
789                 else
790                 {
791                     // Step 14. Reduced search
792                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
793                     bool doFullDepthSearch = true;
794
795                     if (    depth >= 3 * ONE_PLY
796                         && !dangerous
797                         && !captureOrPromotion
798                         && !move_is_castle(move))
799                     {
800                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
801                         if (ss->reduction)
802                         {
803                             assert(newDepth-ss->reduction >= ONE_PLY);
804
805                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
806                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
807                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
808                         }
809
810                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
811                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
812                         // if the move fails high again then go with full depth search.
813                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
814                         {
815                             assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
816
817                             ss->reduction = ONE_PLY;
818                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
819                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
820                         }
821                         ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
822                     }
823
824                     // Step 15. Full depth search
825                     if (doFullDepthSearch)
826                     {
827                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
828                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
829
830                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
831                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
832                         if (value > alpha)
833                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
834                     }
835                 }
836
837                 // Step 16. Undo move
838                 pos.undo_move(move);
839
840                 // Can we exit fail high loop ?
841                 if (AbortSearch || value < beta)
842                     break;
843
844                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
845                 // the score before research in case we run out of time while researching.
846                 rml.set_move_score(i, value);
847                 ss->bestMove = move;
848                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
849                 rml.set_move_pv(i, pv);
850
851                 // Print information to the standard output
852                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
853
854                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
855                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
856                 researchCountFH++;
857
858             } // End of fail high loop
859
860             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
861             // was aborted because the user interrupted the search or because we
862             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
863             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
864             // move and/or PV.
865             if (AbortSearch)
866                 break;
867
868             // Remember searched nodes counts for this move
869             rml.add_move_nodes(i, ThreadsMgr.nodes_searched() - nodes);
870
871             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
872             assert(value < beta);
873
874             // Step 17. Check for new best move
875             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
876                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
877             else
878             {
879                 // PV move or new best move!
880
881                 // Update PV
882                 rml.set_move_score(i, value);
883                 ss->bestMove = move;
884                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
885                 rml.set_move_pv(i, pv);
886
887                 if (MultiPV == 1)
888                 {
889                     // We record how often the best move has been changed in each
890                     // iteration. This information is used for time managment: When
891                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
892                     if (i > 0)
893                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
894
895                     // Print information to the standard output
896                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
897
898                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
899                     if (value > alpha)
900                         alpha = value;
901                 }
902                 else // MultiPV > 1
903                 {
904                     rml.sort_multipv(i);
905                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
906                     {
907                         cout << "info multipv " << j + 1
908                              << " score " << value_to_uci(rml.move_score(j))
909                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
910                              << " time " << current_search_time()
911                              << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
912                              << " nps " << nps()
913                              << " pv ";
914
915                         for (int k = 0; rml.move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
916                             cout << rml.move_pv(j, k) << " ";
917
918                         cout << endl;
919                     }
920                     alpha = rml.move_score(Min(i, MultiPV - 1));
921                 }
922             } // PV move or new best move
923
924             assert(alpha >= *alphaPtr);
925
926             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
927
928             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
929                 StopOnPonderhit = false;
930         }
931
932         // Can we exit fail low loop ?
933         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
934             break;
935
936         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
937         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
938         researchCountFL++;
939
940     } // Fail low loop
941
942     // Sort the moves before to return
943     rml.sort();
944
945     return alpha;
946   }
947
948
949   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
950   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
951   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
952   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
953   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
954   // here: This is taken care of after we return from the split point.
955
956   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
957   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
958
959     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
960     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
961     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
962     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
963     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
964
965     Move movesSearched[MOVES_MAX];
966     StateInfo st;
967     const TTEntry *tte;
968     Key posKey;
969     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
970     Depth ext, newDepth;
971     Value bestValue, value, evalMargin, oldAlpha;
972     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
973     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
974     bool mateThreat = false;
975     int moveCount = 0;
976     int threadID = pos.thread();
977     SplitPoint* sp = NULL;
978     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
979     oldAlpha = alpha;
980     isCheck = pos.is_check();
981
982     if (SpNode)
983     {
984         sp = ss->sp;
985         tte = NULL;
986         evalMargin = VALUE_ZERO;
987         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
988         threatMove = sp->threatMove;
989         mateThreat = sp->mateThreat;
990         goto split_point_start;
991     }
992
993     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
994     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(threadID);
995     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
996     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
997
998     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
999     {
1000         NodesSincePoll = 0;
1001         poll();
1002     }
1003
1004     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1005     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1006         return VALUE_DRAW;
1007
1008     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1009         return VALUE_DRAW;
1010
1011     // Step 3. Mate distance pruning
1012     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1013     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1014     if (alpha >= beta)
1015         return alpha;
1016
1017     // Step 4. Transposition table lookup
1018
1019     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1020     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1021     excludedMove = ss->excludedMove;
1022     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1023
1024     tte = TT.retrieve(posKey);
1025     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1026
1027     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1028     // This is to avoid problems in the following areas:
1029     //
1030     // * Repetition draw detection
1031     // * Fifty move rule detection
1032     // * Searching for a mate
1033     // * Printing of full PV line
1034
1035     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1036     {
1037         // Refresh tte entry to avoid aging
1038         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->static_value_margin());
1039
1040         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1041         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1042     }
1043
1044     // Step 5. Evaluate the position statically and
1045     // update gain statistics of parent move.
1046     if (isCheck)
1047         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1048     else if (tte)
1049     {
1050         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1051
1052         ss->eval = tte->static_value();
1053         evalMargin = tte->static_value_margin();
1054         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1055     }
1056     else
1057     {
1058         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, evalMargin);
1059         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1060     }
1061
1062     // Save gain for the parent non-capture move
1063     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1064
1065     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1066     if (   !PvNode
1067         &&  depth < RazorDepth
1068         && !isCheck
1069         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1070         &&  ttMove == MOVE_NONE
1071         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1072         && !value_is_mate(beta)
1073         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1074     {
1075         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1076         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1077         if (v < rbeta)
1078             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1079             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1080             return v;
1081     }
1082
1083     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1084     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1085     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1086     if (   !PvNode
1087         && !ss->skipNullMove
1088         &&  depth < RazorDepth
1089         && !isCheck
1090         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1091         && !value_is_mate(beta)
1092         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1093         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1094
1095     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1096     if (   !PvNode
1097         && !ss->skipNullMove
1098         &&  depth > ONE_PLY
1099         && !isCheck
1100         &&  refinedValue >= beta
1101         && !value_is_mate(beta)
1102         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1103     {
1104         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1105
1106         // Null move dynamic reduction based on depth
1107         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1108
1109         // Null move dynamic reduction based on value
1110         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1111             R++;
1112
1113         pos.do_null_move(st);
1114         (ss+1)->skipNullMove = true;
1115
1116         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1117                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1118         (ss+1)->skipNullMove = false;
1119         pos.undo_null_move();
1120
1121         if (nullValue >= beta)
1122         {
1123             // Do not return unproven mate scores
1124             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1125                 nullValue = beta;
1126
1127             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1128                 return nullValue;
1129
1130             // Do verification search at high depths
1131             ss->skipNullMove = true;
1132             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1133             ss->skipNullMove = false;
1134
1135             if (v >= beta)
1136                 return nullValue;
1137         }
1138         else
1139         {
1140             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1141             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1142             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1143             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1144             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1145             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1146             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1147                 mateThreat = true;
1148
1149             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1150             if (   depth < ThreatDepth
1151                 && (ss-1)->reduction
1152                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1153                 return beta - 1;
1154         }
1155     }
1156
1157     // Step 9. Internal iterative deepening
1158     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1159         &&  ttMove == MOVE_NONE
1160         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1161     {
1162         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1163
1164         ss->skipNullMove = true;
1165         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1166         ss->skipNullMove = false;
1167
1168         ttMove = ss->bestMove;
1169         tte = TT.retrieve(posKey);
1170     }
1171
1172     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1173     if (PvNode)
1174         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1175
1176 split_point_start: // At split points actual search starts from here
1177
1178     // Initialize a MovePicker object for the current position
1179     // FIXME currently MovePicker() c'tor is needless called also in SplitPoint
1180     MovePicker mpBase = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1181     MovePicker& mp = SpNode ? *sp->mp : mpBase;
1182     CheckInfo ci(pos);
1183     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1184     singleEvasion = !SpNode && isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1185     futilityBase = ss->eval + evalMargin;
1186     singularExtensionNode =  !SpNode
1187                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1188                            && tte
1189                            && tte->move()
1190                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1191                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
1192                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1193     if (SpNode)
1194     {
1195         lock_grab(&(sp->lock));
1196         bestValue = sp->bestValue;
1197     }
1198
1199     // Step 10. Loop through moves
1200     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1201     while (   bestValue < beta
1202            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1203            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1204     {
1205       if (SpNode)
1206       {
1207           moveCount = ++sp->moveCount;
1208           lock_release(&(sp->lock));
1209       }
1210
1211       assert(move_is_ok(move));
1212
1213       if (move == excludedMove)
1214           continue;
1215
1216       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1217       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1218
1219       // Step 11. Decide the new search depth
1220       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1221
1222       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1223       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1224       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1225       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1226       if (   singularExtensionNode
1227           && move == tte->move()
1228           && ext < ONE_PLY)
1229       {
1230           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1231
1232           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1233           {
1234               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1235               ss->excludedMove = move;
1236               ss->skipNullMove = true;
1237               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1238               ss->skipNullMove = false;
1239               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1240               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1241               if (v < b)
1242                   ext = ONE_PLY;
1243           }
1244       }
1245
1246       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1247
1248       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1249       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1250
1251       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1252       if (   !PvNode
1253           && !captureOrPromotion
1254           && !isCheck
1255           && !dangerous
1256           &&  move != ttMove
1257           && !move_is_castle(move))
1258       {
1259           // Move count based pruning
1260           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1261               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1262               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)) // FIXME bestValue is racy
1263           {
1264               if (SpNode)
1265                   lock_grab(&(sp->lock));
1266
1267               continue;
1268           }
1269
1270           // Value based pruning
1271           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1272           // but fixing this made program slightly weaker.
1273           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1274           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1275                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1276
1277           if (futilityValueScaled < beta)
1278           {
1279               if (SpNode)
1280               {
1281                   lock_grab(&(sp->lock));
1282                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1283                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1284               }
1285               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1286                   bestValue = futilityValueScaled;
1287
1288               continue;
1289           }
1290       }
1291
1292       // Step 13. Make the move
1293       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1294
1295       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1296       // The first move in list is the expected PV
1297       if (!SpNode && PvNode && moveCount == 1)
1298           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1299                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1300       else
1301       {
1302           // Step 14. Reduced depth search
1303           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1304           bool doFullDepthSearch = true;
1305
1306           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1307               && !captureOrPromotion
1308               && !dangerous
1309               && !move_is_castle(move)
1310               && !(ss->killers[0] == move || ss->killers[1] == move))
1311           {
1312               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1313               if (ss->reduction)
1314               {
1315                   alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1316                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1317                   value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1318                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1319
1320                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1321               }
1322
1323               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1324               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1325               // if the move fails high again then go with full depth search.
1326               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1327               {
1328                   assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1329
1330                   ss->reduction = ONE_PLY;
1331                   alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1332                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1333                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1334               }
1335               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1336           }
1337
1338           // Step 15. Full depth search
1339           if (doFullDepthSearch)
1340           {
1341               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1342               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1343                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1344
1345               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1346               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1347               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1348               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1349                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1350                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1351           }
1352       }
1353
1354       // Step 16. Undo move
1355       pos.undo_move(move);
1356
1357       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1358
1359       // Step 17. Check for new best move
1360       if (SpNode)
1361       {
1362           lock_grab(&(sp->lock));
1363           bestValue = sp->bestValue;
1364           alpha = sp->alpha;
1365       }
1366
1367       if (value > bestValue && !(SpNode && ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID)))
1368       {
1369           bestValue = value;
1370
1371           if (SpNode)
1372               sp->bestValue = value;
1373
1374           if (value > alpha)
1375           {
1376               if (SpNode && (!PvNode || value >= beta))
1377                   sp->stopRequest = true;
1378
1379               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1380               {
1381                   alpha = value;
1382                   if (SpNode)
1383                       sp->alpha = value;
1384               }
1385
1386               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1387                   ss->mateKiller = move;
1388
1389               ss->bestMove = move;
1390
1391               if (SpNode)
1392                   sp->parentSstack->bestMove = move;
1393           }
1394       }
1395
1396       // Step 18. Check for split
1397       if (   !SpNode
1398           && depth >= MinimumSplitDepth
1399           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1400           && bestValue < beta
1401           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1402           && !AbortSearch
1403           && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID)
1404           && Iteration <= 99)
1405           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1406                                       threatMove, mateThreat, moveCount, &mp, PvNode);
1407     }
1408
1409     if (SpNode)
1410     {
1411         /* Here we have the lock still grabbed */
1412         sp->slaves[threadID] = 0;
1413         lock_release(&(sp->lock));
1414         return bestValue;
1415     }
1416
1417     // Step 19. Check for mate and stalemate
1418     // All legal moves have been searched and if there are
1419     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1420     // If one move was excluded return fail low score.
1421     if (!moveCount)
1422         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1423
1424     // Step 20. Update tables
1425     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1426     // history counters, and killer moves.
1427     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1428         return bestValue;
1429
1430     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1431     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1432     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, evalMargin);
1433
1434     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1435     if (    bestValue >= beta
1436         && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1437     {
1438             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1439             update_killers(move, ss);
1440     }
1441
1442     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1443
1444     return bestValue;
1445   }
1446
1447
1448   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1449   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1450   // less than ONE_PLY).
1451
1452   template <NodeType PvNode>
1453   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1454
1455     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1456     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1457     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1458     assert(depth <= 0);
1459     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1460     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1461
1462     StateInfo st;
1463     Move ttMove, move;
1464     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1465     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1466     const TTEntry* tte;
1467     Value oldAlpha = alpha;
1468
1469     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(pos.thread());
1470     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1471
1472     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1473     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1474         return VALUE_DRAW;
1475
1476     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1477     // pruning, but only for move ordering.
1478     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1479     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1480
1481     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1482     {
1483         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1484         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1485     }
1486
1487     isCheck = pos.is_check();
1488
1489     // Evaluate the position statically
1490     if (isCheck)
1491     {
1492         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1493         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1494         deepChecks = enoughMaterial = false;
1495     }
1496     else
1497     {
1498         if (tte)
1499         {
1500             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1501
1502             evalMargin = tte->static_value_margin();
1503             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1504         }
1505         else
1506             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1507
1508         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1509
1510         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1511         if (bestValue >= beta)
1512         {
1513             if (!tte)
1514                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1515
1516             return bestValue;
1517         }
1518
1519         if (PvNode && bestValue > alpha)
1520             alpha = bestValue;
1521
1522         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1523         deepChecks = (depth == -ONE_PLY && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1524
1525         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1526         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1527         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1528     }
1529
1530     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1531     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1532     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -ONE_PLY
1533     // and we are near beta) will be generated.
1534     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? DEPTH_ZERO : depth, H);
1535     CheckInfo ci(pos);
1536
1537     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1538     while (   alpha < beta
1539            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1540     {
1541       assert(move_is_ok(move));
1542
1543       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1544
1545       // Futility pruning
1546       if (   !PvNode
1547           && !isCheck
1548           && !moveIsCheck
1549           &&  move != ttMove
1550           &&  enoughMaterial
1551           && !move_is_promotion(move)
1552           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1553       {
1554           futilityValue =  futilityBase
1555                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1556                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1557
1558           if (futilityValue < alpha)
1559           {
1560               if (futilityValue > bestValue)
1561                   bestValue = futilityValue;
1562               continue;
1563           }
1564       }
1565
1566       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1567       evasionPrunable =   isCheck
1568                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1569                        && !pos.move_is_capture(move)
1570                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1571
1572       // Don't search moves with negative SEE values
1573       if (   !PvNode
1574           && (!isCheck || evasionPrunable)
1575           &&  move != ttMove
1576           && !move_is_promotion(move)
1577           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1578           continue;
1579
1580       // Update current move
1581       ss->currentMove = move;
1582
1583       // Make and search the move
1584       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1585       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1586       pos.undo_move(move);
1587
1588       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1589
1590       // New best move?
1591       if (value > bestValue)
1592       {
1593           bestValue = value;
1594           if (value > alpha)
1595           {
1596               alpha = value;
1597               ss->bestMove = move;
1598           }
1599        }
1600     }
1601
1602     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1603     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1604     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1605         return value_mated_in(ply);
1606
1607     // Update transposition table
1608     Depth d = (depth == DEPTH_ZERO ? DEPTH_ZERO : DEPTH_ZERO - ONE_PLY);
1609     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1610     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, d, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1611
1612     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1613
1614     return bestValue;
1615   }
1616
1617
1618   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1619   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1620   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1621   // table, done a null move search, and searched the first move before
1622   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1623   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1624   // care of after we return from the split point.
1625
1626   template <NodeType PvNode>
1627   void sp_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value, Value beta, Depth depth, int ply) {
1628
1629     StateInfo st;
1630     Move move;
1631     Depth ext, newDepth;
1632     Value value;
1633     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1634     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1635     int moveCount;
1636     value = -VALUE_INFINITE;
1637     SplitPoint* sp = ss->sp;
1638     Move threatMove = sp->threatMove;
1639     MovePicker& mp = *sp->mp;
1640     int threadID = pos.thread();
1641
1642     CheckInfo ci(pos);
1643     isCheck = pos.is_check();
1644
1645     // Step 10. Loop through moves
1646     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1647     lock_grab(&(sp->lock));
1648
1649     while (    sp->bestValue < beta
1650            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1651            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1652     {
1653       moveCount = ++sp->moveCount;
1654       lock_release(&(sp->lock));
1655
1656       assert(move_is_ok(move));
1657
1658       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1659       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1660
1661       // Step 11. Decide the new search depth
1662       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1663       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1664
1665       // Update current move
1666       ss->currentMove = move;
1667
1668       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1669       if (   !PvNode
1670           && !captureOrPromotion
1671           && !isCheck
1672           && !dangerous
1673           && !move_is_castle(move))
1674       {
1675           // Move count based pruning
1676           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1677               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1678               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1679           {
1680               lock_grab(&(sp->lock));
1681               continue;
1682           }
1683
1684           // Value based pruning
1685           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1686           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1687                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1688
1689           if (futilityValueScaled < beta)
1690           {
1691               lock_grab(&(sp->lock));
1692
1693               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1694                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1695               continue;
1696           }
1697       }
1698
1699       // Step 13. Make the move
1700       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1701
1702       // Step 14. Reduced search
1703       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1704       bool doFullDepthSearch = true;
1705
1706       if (   !captureOrPromotion
1707           && !dangerous
1708           && !move_is_castle(move)
1709           && !(ss->killers[0] == move || ss->killers[1] == move))
1710       {
1711           ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1712           if (ss->reduction)
1713           {
1714               Value localAlpha = sp->alpha;
1715               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1716               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1717                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, ply+1);
1718
1719               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1720           }
1721
1722           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1723           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1724           // if the move fails high again then go with full depth search.
1725           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1726           {
1727               assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1728
1729               ss->reduction = ONE_PLY;
1730               Value localAlpha = sp->alpha;
1731               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1732               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1733           }
1734           ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1735       }
1736
1737       // Step 15. Full depth search
1738       if (doFullDepthSearch)
1739       {
1740           Value localAlpha = sp->alpha;
1741           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1742                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, ply+1);
1743
1744           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1745           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1746           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1747           if (PvNode && value > localAlpha && value < beta)
1748               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -sp->alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1749                                          : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -sp->alpha, newDepth, ply+1);
1750       }
1751
1752       // Step 16. Undo move
1753       pos.undo_move(move);
1754
1755       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1756
1757       // Step 17. Check for new best move
1758       lock_grab(&(sp->lock));
1759
1760       if (value > sp->bestValue && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1761       {
1762           sp->bestValue = value;
1763           if (value > sp->alpha)
1764           {
1765               if (!PvNode || value >= beta)
1766                   sp->stopRequest = true;
1767
1768               if (PvNode && value < beta) // We want always sp->alpha < beta
1769                   sp->alpha = value;
1770
1771               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1772           }
1773       }
1774     }
1775
1776     /* Here we have the lock still grabbed */
1777
1778     sp->slaves[threadID] = 0;
1779
1780     lock_release(&(sp->lock));
1781   }
1782
1783
1784   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1785   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1786   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1787   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1788   // second move is assumed to be a move from the current position.
1789
1790   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1791
1792     Square f1, t1, f2, t2;
1793     Piece p;
1794
1795     assert(move_is_ok(m1));
1796     assert(move_is_ok(m2));
1797
1798     if (m2 == MOVE_NONE)
1799         return false;
1800
1801     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1802     f2 = move_from(m2);
1803     t1 = move_to(m1);
1804     if (f2 == t1)
1805         return true;
1806
1807     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1808     t2 = move_to(m2);
1809     f1 = move_from(m1);
1810     if (t2 == f1)
1811         return true;
1812
1813     // Case 3: Moving through the vacated square
1814     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1815         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1816       return true;
1817
1818     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1819     p = pos.piece_on(t1);
1820     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1821         return true;
1822
1823     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1824     if (    piece_is_slider(p)
1825         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1826         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1827     {
1828         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1829         // move is the opposite of the checking piece.
1830         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1831         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1832
1833         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1834             return true;
1835     }
1836     return false;
1837   }
1838
1839
1840   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1841   // compensated for the ply.
1842
1843   bool value_is_mate(Value value) {
1844
1845     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1846
1847     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1848           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1849   }
1850
1851
1852   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1853   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1854   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1855
1856   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1857
1858     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1859       return v + ply;
1860
1861     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1862       return v - ply;
1863
1864     return v;
1865   }
1866
1867
1868   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1869   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1870
1871   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1872
1873     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1874       return v - ply;
1875
1876     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1877       return v + ply;
1878
1879     return v;
1880   }
1881
1882
1883   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1884   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1885   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1886   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1887   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1888   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1889   template <NodeType PvNode>
1890   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1891                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1892
1893     assert(m != MOVE_NONE);
1894
1895     Depth result = DEPTH_ZERO;
1896     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1897
1898     if (*dangerous)
1899     {
1900         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1901             result += CheckExtension[PvNode];
1902
1903         if (singleEvasion)
1904             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1905
1906         if (mateThreat)
1907             result += MateThreatExtension[PvNode];
1908     }
1909
1910     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1911     {
1912         Color c = pos.side_to_move();
1913         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1914         {
1915             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1916             *dangerous = true;
1917         }
1918         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1919         {
1920             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1921             *dangerous = true;
1922         }
1923     }
1924
1925     if (   captureOrPromotion
1926         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1927         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1928             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1929         && !move_is_promotion(m)
1930         && !move_is_ep(m))
1931     {
1932         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1933         *dangerous = true;
1934     }
1935
1936     if (   PvNode
1937         && captureOrPromotion
1938         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1939         && pos.see_sign(m) >= 0)
1940     {
1941         result += ONE_PLY / 2;
1942         *dangerous = true;
1943     }
1944
1945     return Min(result, ONE_PLY);
1946   }
1947
1948
1949   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1950   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1951
1952   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1953
1954     assert(move_is_ok(m));
1955     assert(threat && move_is_ok(threat));
1956     assert(!pos.move_is_check(m));
1957     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1958     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1959
1960     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1961
1962     mfrom = move_from(m);
1963     mto = move_to(m);
1964     tfrom = move_from(threat);
1965     tto = move_to(threat);
1966
1967     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1968     if (mfrom == tto)
1969         return true;
1970
1971     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1972     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1973     if (   pos.move_is_capture(threat)
1974         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1975             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1976         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1977         return true;
1978
1979     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1980     // prune safe moves which block its ray.
1981     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1982         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1983         && pos.see_sign(m) >= 0)
1984         return true;
1985
1986     return false;
1987   }
1988
1989
1990   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1991   // can be used at a given point in search.
1992
1993   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1994
1995     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1996
1997     return   (   tte->depth() >= depth
1998               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1999               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2000
2001           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
2002               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
2003   }
2004
2005
2006   // refine_eval() returns the transposition table score if
2007   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2008
2009   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2010
2011       assert(tte);
2012
2013       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2014
2015       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
2016           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
2017           return v;
2018
2019       return defaultEval;
2020   }
2021
2022
2023   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2024   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2025
2026   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2027                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2028     Move m;
2029
2030     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2031
2032     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2033     {
2034         m = movesSearched[i];
2035
2036         assert(m != move);
2037
2038         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2039             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2040     }
2041   }
2042
2043
2044   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2045   // among the killer moves of that ply.
2046
2047   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2048
2049     if (m == ss->killers[0])
2050         return;
2051
2052     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2053     ss->killers[0] = m;
2054   }
2055
2056
2057   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2058   // the static position evaluation before and after the move.
2059
2060   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2061
2062     if (   m != MOVE_NULL
2063         && before != VALUE_NONE
2064         && after != VALUE_NONE
2065         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
2066         && !move_is_special(m))
2067         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2068   }
2069
2070
2071   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2072   // since the beginning of the current search.
2073
2074   int current_search_time() {
2075
2076     return get_system_time() - SearchStartTime;
2077   }
2078
2079
2080   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2081
2082   std::string value_to_uci(Value v) {
2083
2084     std::stringstream s;
2085
2086     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
2087       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2088     else
2089       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2090
2091     return s.str();
2092   }
2093
2094   // nps() computes the current nodes/second count.
2095
2096   int nps() {
2097
2098     int t = current_search_time();
2099     return (t > 0 ? int((ThreadsMgr.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2100   }
2101
2102
2103   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2104   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2105   // search.
2106
2107   void poll() {
2108
2109     static int lastInfoTime;
2110     int t = current_search_time();
2111
2112     //  Poll for input
2113     if (Bioskey())
2114     {
2115         // We are line oriented, don't read single chars
2116         std::string command;
2117
2118         if (!std::getline(std::cin, command))
2119             command = "quit";
2120
2121         if (command == "quit")
2122         {
2123             AbortSearch = true;
2124             PonderSearch = false;
2125             Quit = true;
2126             return;
2127         }
2128         else if (command == "stop")
2129         {
2130             AbortSearch = true;
2131             PonderSearch = false;
2132         }
2133         else if (command == "ponderhit")
2134             ponderhit();
2135     }
2136
2137     // Print search information
2138     if (t < 1000)
2139         lastInfoTime = 0;
2140
2141     else if (lastInfoTime > t)
2142         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2143         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2144         lastInfoTime = 0;
2145
2146     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2147     {
2148         lastInfoTime = t;
2149
2150         if (dbg_show_mean)
2151             dbg_print_mean();
2152
2153         if (dbg_show_hit_rate)
2154             dbg_print_hit_rate();
2155
2156         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched() << " nps " << nps()
2157              << " time " << t << endl;
2158     }
2159
2160     // Should we stop the search?
2161     if (PonderSearch)
2162         return;
2163
2164     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2165                            && !AspirationFailLow
2166                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2167
2168     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2169                      || stillAtFirstMove;
2170
2171     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2172         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2173         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && ThreadsMgr.nodes_searched() >= MaxNodes))
2174         AbortSearch = true;
2175   }
2176
2177
2178   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2179   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2180   // it correctly predicted the opponent's move.
2181
2182   void ponderhit() {
2183
2184     int t = current_search_time();
2185     PonderSearch = false;
2186
2187     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2188                            && !AspirationFailLow
2189                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2190
2191     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2192                      || stillAtFirstMove;
2193
2194     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2195         AbortSearch = true;
2196   }
2197
2198
2199   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2200   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2201
2202   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2203
2204     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2205     {
2206         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2207         ss->skipNullMove = false;
2208         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
2209         ss->sp = NULL;
2210
2211         if (i < 3)
2212             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2213     }
2214   }
2215
2216
2217   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2218   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2219   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2220   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2221   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2222   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2223
2224   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2225
2226     std::string command;
2227
2228     while (true)
2229     {
2230         if (!std::getline(std::cin, command))
2231             command = "quit";
2232
2233         if (command == "quit")
2234         {
2235             Quit = true;
2236             break;
2237         }
2238         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2239             break;
2240     }
2241   }
2242
2243
2244   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2245   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2246
2247   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2248
2249     cout << "info depth " << Iteration
2250          << " score "     << value_to_uci(value)
2251          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2252          << " time "  << current_search_time()
2253          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
2254          << " nps "   << nps()
2255          << " pv ";
2256
2257     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2258         cout << *m << " ";
2259
2260     cout << endl;
2261
2262     if (UseLogFile)
2263     {
2264         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2265                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2266
2267         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2268                              ThreadsMgr.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2269     }
2270   }
2271
2272
2273   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2274   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2275   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2276
2277   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2278
2279     StateInfo st;
2280     TTEntry* tte;
2281     Position p(pos, pos.thread());
2282     Value v, m = VALUE_NONE;
2283
2284     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2285     {
2286         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2287         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2288         {
2289             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, m));
2290             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, m);
2291         }
2292         p.do_move(pv[i], st);
2293     }
2294   }
2295
2296
2297   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2298   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2299   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2300   // long PV to print that is important for position analysis.
2301
2302   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2303
2304     StateInfo st;
2305     TTEntry* tte;
2306     Position p(pos, pos.thread());
2307     int ply = 0;
2308
2309     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2310
2311     pv[ply] = bestMove;
2312     p.do_move(pv[ply++], st);
2313
2314     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2315            && tte->move() != MOVE_NONE
2316            && move_is_legal(p, tte->move())
2317            && ply < PLY_MAX
2318            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2319     {
2320         pv[ply] = tte->move();
2321         p.do_move(pv[ply++], st);
2322     }
2323     pv[ply] = MOVE_NONE;
2324   }
2325
2326
2327   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2328   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2329   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2330   // threads and one for Windows threads.
2331
2332 #if !defined(_MSC_VER)
2333
2334   void* init_thread(void *threadID) {
2335
2336     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2337     return NULL;
2338   }
2339
2340 #else
2341
2342   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2343
2344     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2345     return 0;
2346   }
2347
2348 #endif
2349
2350
2351   /// The ThreadsManager class
2352
2353   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2354   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2355   // counters used to sort the moves at root.
2356
2357   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2358
2359     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2360         threads[i].nodes = 0ULL;
2361   }
2362
2363   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2364
2365     int64_t result = 0ULL;
2366     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2367         result += threads[i].nodes;
2368
2369     return result;
2370   }
2371
2372
2373   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2374   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2375   // object for which the current thread is the master.
2376
2377   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2378
2379     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2380
2381     while (true)
2382     {
2383         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2384         // master should exit as last one.
2385         if (AllThreadsShouldExit)
2386         {
2387             assert(!sp);
2388             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2389             return;
2390         }
2391
2392         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2393         // instead of wasting CPU time polling for work.
2394         while (   threadID >= ActiveThreads
2395                || threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING
2396                || (!sp && threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE))
2397         {
2398             assert(!sp);
2399             assert(threadID != 0);
2400
2401             if (AllThreadsShouldExit)
2402                 break;
2403
2404             lock_grab(&MPLock);
2405
2406             // Retest condition under lock protection
2407             if (!(   threadID >= ActiveThreads
2408                   || threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING
2409                   || (!sp && threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE)))
2410             {
2411                 lock_release(&MPLock);
2412                 continue;
2413             }
2414
2415             // Put thread to sleep
2416             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2417             cond_wait(&WaitCond[threadID], &MPLock);
2418             lock_release(&MPLock);
2419         }
2420
2421         // If this thread has been assigned work, launch a search
2422         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2423         {
2424             assert(!AllThreadsShouldExit);
2425
2426             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2427
2428             // Here we call search() with SplitPoint template parameter set to true
2429             SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2430             Position pos(*tsp->pos, threadID);
2431             SearchStack* ss = tsp->sstack[threadID] + 1;
2432             ss->sp = tsp;
2433
2434             if (tsp->pvNode)
2435                 //search<PV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2436                 sp_search<PV>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2437             else
2438                 //search<NonPV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2439                 sp_search<NonPV>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2440
2441             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2442
2443             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2444         }
2445
2446         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2447         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2448         int i = 0;
2449         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2450
2451         if (i == ActiveThreads)
2452         {
2453             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2454             // be sure sp->lock has been released before to return.
2455             lock_grab(&(sp->lock));
2456             lock_release(&(sp->lock));
2457
2458             // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2459             // because here is all finished is not possible master is booked.
2460             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2461
2462             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2463             return;
2464         }
2465     }
2466   }
2467
2468
2469   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2470   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2471   // objects.
2472
2473   void ThreadsManager::init_threads() {
2474
2475     volatile int i;
2476     bool ok;
2477
2478     // Initialize global locks
2479     lock_init(&MPLock);
2480
2481     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2482         cond_init(&WaitCond[i]);
2483
2484     // Initialize splitPoints[] locks
2485     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2486         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2487             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2488
2489     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2490     AllThreadsShouldExit = false;
2491
2492     // Threads will be put all threads to sleep as soon as created
2493     ActiveThreads = 1;
2494
2495     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_INITIALIZING
2496     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2497     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2498         threads[i].state = THREAD_INITIALIZING;
2499
2500     // Launch the helper threads
2501     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2502     {
2503
2504 #if !defined(_MSC_VER)
2505         pthread_t pthread[1];
2506         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2507 #else
2508         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2509 #endif
2510
2511         if (!ok)
2512         {
2513             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2514             Application::exit_with_failure();
2515         }
2516
2517         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2518         while (threads[i].state == THREAD_INITIALIZING) {}
2519     }
2520   }
2521
2522
2523   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2524   // helper threads exit cleanly.
2525
2526   void ThreadsManager::exit_threads() {
2527
2528     AllThreadsShouldExit = true; // Let the woken up threads to exit idle_loop()
2529
2530     // Wake up all the threads and waits for termination
2531     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2532     {
2533         wake_sleeping_thread(i);
2534         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2535     }
2536
2537     // Now we can safely destroy the locks
2538     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2539         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2540             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2541
2542     lock_destroy(&MPLock);
2543
2544     // Now we can safely destroy the wait conditions
2545     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2546         cond_destroy(&WaitCond[i]);
2547   }
2548
2549
2550   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2551   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2552   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2553
2554   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2555
2556     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2557
2558     SplitPoint* sp = threads[threadID].splitPoint;
2559
2560     for ( ; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2561     return sp != NULL;
2562   }
2563
2564
2565   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2566   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2567   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2568   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2569   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2570   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2571   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2572
2573   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2574
2575     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2576     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2577     assert(ActiveThreads > 1);
2578
2579     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2580         return false;
2581
2582     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2583     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2584
2585     // No active split points means that the thread is available as
2586     // a slave for any other thread.
2587     if (localActiveSplitPoints == 0 || ActiveThreads == 2)
2588         return true;
2589
2590     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2591     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2592     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2593     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2594         return true;
2595
2596     return false;
2597   }
2598
2599
2600   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2601   // a slave for the thread with threadID "master".
2602
2603   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2604
2605     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2606     assert(ActiveThreads > 1);
2607
2608     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2609         if (thread_is_available(i, master))
2610             return true;
2611
2612     return false;
2613   }
2614
2615
2616   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2617   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2618   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2619   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2620   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2621   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2622   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2623   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2624   // split() returns.
2625
2626   template <bool Fake>
2627   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2628                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2629                              bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2630     assert(p.is_ok());
2631     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2632     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2633     assert(*bestValue <= *alpha);
2634     assert(*alpha < beta);
2635     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2636     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2637     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2638     assert(ActiveThreads > 1);
2639
2640     int i, master = p.thread();
2641     Thread& masterThread = threads[master];
2642
2643     lock_grab(&MPLock);
2644
2645     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2646     // active split points, don't split.
2647     if (   !available_thread_exists(master)
2648         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2649     {
2650         lock_release(&MPLock);
2651         return;
2652     }
2653
2654     // Pick the next available split point object from the split point stack
2655     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2656
2657     // Initialize the split point object
2658     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2659     splitPoint.stopRequest = false;
2660     splitPoint.ply = ply;
2661     splitPoint.depth = depth;
2662     splitPoint.threatMove = threatMove;
2663     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2664     splitPoint.alpha = *alpha;
2665     splitPoint.beta = beta;
2666     splitPoint.pvNode = pvNode;
2667     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2668     splitPoint.mp = mp;
2669     splitPoint.moveCount = moveCount;
2670     splitPoint.pos = &p;
2671     splitPoint.parentSstack = ss;
2672     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2673         splitPoint.slaves[i] = 0;
2674
2675     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2676
2677     // If we are here it means we are not available
2678     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2679
2680     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2681
2682     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2683     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2684         if (thread_is_available(i, master))
2685         {
2686             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2687             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2688             splitPoint.slaves[i] = 1;
2689             workersCnt++;
2690         }
2691
2692     assert(Fake || workersCnt > 1);
2693
2694     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2695     lock_release(&MPLock);
2696
2697     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2698     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2699     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2700         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2701         {
2702             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2703
2704             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2705
2706             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2707             if (i != master)
2708                 wake_sleeping_thread(i);
2709         }
2710
2711     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2712     // which it will instantly launch a search, because its state is
2713     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2714     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2715     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2716     idle_loop(master, &splitPoint);
2717
2718     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2719     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2720     lock_grab(&MPLock);
2721
2722     *alpha = splitPoint.alpha;
2723     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2724     masterThread.activeSplitPoints--;
2725     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2726
2727     lock_release(&MPLock);
2728   }
2729
2730
2731   // wake_sleeping_thread() wakes up all sleeping threads when it is time
2732   // to start a new search from the root.
2733
2734   void ThreadsManager::wake_sleeping_thread(int threadID) {
2735
2736      lock_grab(&MPLock);
2737      cond_signal(&WaitCond[threadID]);
2738      lock_release(&MPLock);
2739   }
2740
2741
2742   /// The RootMoveList class
2743
2744   // RootMoveList c'tor
2745
2746   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2747
2748     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2749     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
2750     StateInfo st;
2751     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2752
2753     // Initialize search stack
2754     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2755     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2756     count = 0;
2757
2758     // Generate all legal moves
2759     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2760
2761     // Add each move to the moves[] array
2762     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2763     {
2764         bool includeMove = includeAllMoves;
2765
2766         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2767             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2768
2769         if (!includeMove)
2770             continue;
2771
2772         // Find a quick score for the move
2773         moves[count].move = ss[0].currentMove = moves[count].pv[0] = cur->move;
2774         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2775         pos.do_move(cur->move, st);
2776         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2777         pos.undo_move(cur->move);
2778         count++;
2779     }
2780     sort();
2781   }
2782
2783   // Score root moves using the standard way used in main search, the moves
2784   // are scored according to the order in which are returned by MovePicker.
2785
2786   void RootMoveList::score_moves(const Position& pos)
2787   {
2788       Move move;
2789       int score = 1000;
2790       MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, ONE_PLY, H);
2791
2792       while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
2793           for (int i = 0; i < count; i++)
2794               if (moves[i].move == move)
2795               {
2796                   moves[i].mp_score = score--;
2797                   break;
2798               }
2799   }
2800
2801   // RootMoveList simple methods definitions
2802
2803   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2804
2805     int j;
2806
2807     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2808         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2809
2810     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2811   }
2812
2813
2814   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2815   // iteration.
2816
2817   void RootMoveList::sort() {
2818
2819     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2820   }
2821
2822
2823   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2824   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2825   // correctly in MultiPV mode.
2826
2827   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2828
2829     int i,j;
2830
2831     for (i = 1; i <= n; i++)
2832     {
2833         RootMove rm = moves[i];
2834         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2835             moves[j] = moves[j - 1];
2836
2837         moves[j] = rm;
2838     }
2839   }
2840
2841 } // namespace