Use Use templetized operations for Score and Value
[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     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
80
81     void resetNodeCounters();
82     void resetBetaCounters();
83     int64_t nodes_searched() const;
84     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
85     bool available_thread_exists(int master) const;
86     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
87     bool thread_should_stop(int threadID) const;
88     void wake_sleeping_threads();
89     void put_threads_to_sleep();
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     friend void poll();
98
99     int ActiveThreads;
100     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
101     Thread threads[MAX_THREADS];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237
238   /// Global variables
239
240   // Iteration counter
241   int Iteration;
242
243   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
244   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
246
247   // Search window management
248   int AspirationDelta;
249
250   // MultiPV mode
251   int MultiPV;
252
253   // Time managment variables
254   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257   TimeManager TimeMgr;
258
259   // Log file
260   bool UseLogFile;
261   std::ofstream LogFile;
262
263   // Multi-threads related variables
264   Depth MinimumSplitDepth;
265   int MaxThreadsPerSplitPoint;
266   ThreadsManager ThreadsMgr;
267
268   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
269   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
270   int NodesSincePoll;
271   int NodesBetweenPolls = 30000;
272
273   // History table
274   History H;
275
276   /// Local functions
277
278   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
279   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
280
281   template <NodeType PvNode>
282   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
283
284   template <NodeType PvNode>
285   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
292
293   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
294   bool value_is_mate(Value value);
295   Value value_to_tt(Value v, int ply);
296   Value value_from_tt(Value v, int ply);
297   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
298   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
299   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
300   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
301   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
302   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
303   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
304
305   int current_search_time();
306   std::string value_to_uci(Value v);
307   int nps();
308   void poll();
309   void ponderhit();
310   void wait_for_stop_or_ponderhit();
311   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
312   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
313   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
314   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
315
316 #if !defined(_MSC_VER)
317   void *init_thread(void *threadID);
318 #else
319   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
320 #endif
321
322 }
323
324
325 ////
326 //// Functions
327 ////
328
329 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
330 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
331
332 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
333 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
334 int64_t nodes_searched() { return ThreadsMgr.nodes_searched(); }
335
336
337 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
338
339 void init_search() {
340
341   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
342   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
343   int mc; // moveCount
344
345   // Init reductions array
346   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
347   {
348       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
349       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
350       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
351       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
352   }
353
354   // Init futility margins array
355   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
356       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
357
358   // Init futility move count array
359   for (d = 0; d < 32; d++)
360       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
361 }
362
363
364 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
365 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
366
367 int perft(Position& pos, Depth depth)
368 {
369     MoveStack mlist[256];
370     StateInfo st;
371     Move m;
372     int sum = 0;
373
374     // Generate all legal moves
375     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
376
377     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
378     // the moves, just to count them.
379     if (depth <= ONE_PLY)
380         return int(last - mlist);
381
382     // Loop through all legal moves
383     CheckInfo ci(pos);
384     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
385     {
386         m = cur->move;
387         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
388         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
389         pos.undo_move(m);
390     }
391     return sum;
392 }
393
394
395 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
396 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
397 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
398 /// when a quit command is received during the search.
399
400 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
401            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
402
403   // Initialize global search variables
404   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
405   NodesSincePoll = 0;
406   ThreadsMgr.resetNodeCounters();
407   SearchStartTime = get_system_time();
408   ExactMaxTime = maxTime;
409   MaxDepth = maxDepth;
410   MaxNodes = maxNodes;
411   InfiniteSearch = infinite;
412   PonderSearch = ponder;
413   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
414
415   // Look for a book move, only during games, not tests
416   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
417   {
418       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
419           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
420
421       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
422       if (bookMove != MOVE_NONE)
423       {
424           if (PonderSearch)
425               wait_for_stop_or_ponderhit();
426
427           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
428           return true;
429       }
430   }
431
432   // Read UCI option values
433   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
434   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
435       TT.clear();
436
437   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
438   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
439   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
440   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
441   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
442   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
443   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
444   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
445   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
446   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
447   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
448   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
449
450   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * ONE_PLY;
451   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
452   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
453   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
454   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
455
456   if (UseLogFile)
457       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
458
459   read_weights(pos.side_to_move());
460
461   // Set the number of active threads
462   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
463   if (newActiveThreads != ThreadsMgr.active_threads())
464   {
465       ThreadsMgr.set_active_threads(newActiveThreads);
466       init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
467   }
468
469   // Wake up sleeping threads
470   ThreadsMgr.wake_sleeping_threads();
471
472   // Set thinking time
473   int myTime = time[pos.side_to_move()];
474   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
475   if (UseTimeManagement)
476       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
477
478   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
479   // heavy time pressure.
480   if (MaxNodes)
481       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
482   else if (myTime && myTime < 1000)
483       NodesBetweenPolls = 1000;
484   else if (myTime && myTime < 5000)
485       NodesBetweenPolls = 5000;
486   else
487       NodesBetweenPolls = 30000;
488
489   // Write search information to log file
490   if (UseLogFile)
491       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
492               << "infinite: "  << infinite
493               << " ponder: "   << ponder
494               << " time: "     << myTime
495               << " increment: " << myIncrement
496               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
497
498   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
499   id_loop(pos, searchMoves);
500
501   if (UseLogFile)
502       LogFile.close();
503
504   ThreadsMgr.put_threads_to_sleep();
505
506   return !Quit;
507 }
508
509
510 namespace {
511
512   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
513   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
514   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
515   // reached.
516
517   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
518
519     Position p(pos, pos.thread());
520     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
521     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
522     Move EasyMove = MOVE_NONE;
523     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
524
525     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
526     RootMoveList rml(p, searchMoves);
527
528     // Handle special case of searching on a mate/stale position
529     if (rml.move_count() == 0)
530     {
531         if (PonderSearch)
532             wait_for_stop_or_ponderhit();
533
534         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
535     }
536
537     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
538     // so to output information also for iteration 1.
539     cout << "info depth " << 1
540          << "\ninfo depth " << 1
541          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
542          << " time " << current_search_time()
543          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
544          << " nps " << nps()
545          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
546
547     // Initialize
548     TT.new_search();
549     H.clear();
550     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
551     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
552     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
553     Iteration = 1;
554
555     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
556     if (   rml.move_count() == 1
557         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
558         EasyMove = rml.get_move(0);
559
560     // Iterative deepening loop
561     while (Iteration < PLY_MAX)
562     {
563         // Initialize iteration
564         Iteration++;
565         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
566
567         cout << "info depth " << Iteration << endl;
568
569         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
570         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
571         {
572             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
573             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
574
575             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
576             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
577
578             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
579             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
580         }
581
582         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
583         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
584
585         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
586         // been overwritten during the search.
587         insert_pv_in_tt(p, pv);
588
589         if (AbortSearch)
590             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
591
592         //Save info about search result
593         ValueByIteration[Iteration] = value;
594
595         // Drop the easy move if differs from the new best move
596         if (pv[0] != EasyMove)
597             EasyMove = MOVE_NONE;
598
599         if (UseTimeManagement)
600         {
601             // Time to stop?
602             bool stopSearch = false;
603
604             // Stop search early if there is only a single legal move,
605             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
606             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
607                 stopSearch = true;
608
609             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
610             if (  Iteration >= 6
611                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
612                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
613                 stopSearch = true;
614
615             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
616             int64_t nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
617             if (   Iteration >= 8
618                 && EasyMove == pv[0]
619                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
620                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
621                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
622                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
623                 stopSearch = true;
624
625             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
626             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
627                 TimeMgr.pv_unstability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
628                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
629
630             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
631             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
632             // move at the next iteration anyway.
633             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
634                 stopSearch = true;
635
636             if (stopSearch)
637             {
638                 if (PonderSearch)
639                     StopOnPonderhit = true;
640                 else
641                     break;
642             }
643         }
644
645         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
646             break;
647     }
648
649     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
650     // best move before we are told to do so.
651     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
652         wait_for_stop_or_ponderhit();
653     else
654         // Print final search statistics
655         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
656              << " nps " << nps()
657              << " time " << current_search_time() << endl;
658
659     // Print the best move and the ponder move to the standard output
660     if (pv[0] == MOVE_NONE)
661     {
662         pv[0] = rml.get_move(0);
663         pv[1] = MOVE_NONE;
664     }
665
666     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
667
668     cout << "bestmove " << pv[0];
669
670     if (pv[1] != MOVE_NONE)
671         cout << " ponder " << pv[1];
672
673     cout << endl;
674
675     if (UseLogFile)
676     {
677         if (dbg_show_mean)
678             dbg_print_mean(LogFile);
679
680         if (dbg_show_hit_rate)
681             dbg_print_hit_rate(LogFile);
682
683         LogFile << "\nNodes: " << ThreadsMgr.nodes_searched()
684                 << "\nNodes/second: " << nps()
685                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
686
687         StateInfo st;
688         p.do_move(pv[0], st);
689         LogFile << "\nPonder move: "
690                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
691                 << endl;
692     }
693     return rml.get_move_score(0);
694   }
695
696
697   // root_search() is the function which searches the root node. It is
698   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
699   // scheme, prints some information to the standard output and handles
700   // the fail low/high loops.
701
702   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
703
704     EvalInfo ei;
705     StateInfo st;
706     CheckInfo ci(pos);
707     int64_t nodes;
708     Move move;
709     Depth depth, ext, newDepth;
710     Value value, alpha, beta;
711     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
712     int researchCountFH, researchCountFL;
713
714     researchCountFH = researchCountFL = 0;
715     alpha = *alphaPtr;
716     beta = *betaPtr;
717     isCheck = pos.is_check();
718     depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
719
720     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
721     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
722
723     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
724     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
725     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
726
727     // Step 5. Evaluate the position statically
728     // At root we do this only to get reference value for child nodes
729     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
730
731     // Step 6. Razoring (omitted at root)
732     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
733     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
734     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
735
736     // Step extra. Fail low loop
737     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
738     // with bigger window until we are not failing low anymore.
739     while (1)
740     {
741         // Sort the moves before to (re)search
742         rml.sort();
743
744         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
745         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
746         {
747             // This is used by time management
748             FirstRootMove = (i == 0);
749
750             // Save the current node count before the move is searched
751             nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
752
753             // Reset beta cut-off counters
754             ThreadsMgr.resetBetaCounters();
755
756             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
757             // the standard output.
758             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
759
760             if (current_search_time() >= 1000)
761                 cout << "info currmove " << move
762                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
763
764             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
765             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
766
767             // Step 11. Decide the new search depth
768             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
769             newDepth = depth + ext;
770
771             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
772
773             // Step extra. Fail high loop
774             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
775             // high anymore.
776             value = - VALUE_INFINITE;
777
778             while (1)
779             {
780                 // Step 13. Make the move
781                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
782
783                 // Step extra. pv search
784                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
785                 // and for fail high research (value > alpha)
786                 if (i < MultiPV || value > alpha)
787                 {
788                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
789                     if (MultiPV > 1)
790                         alpha = -VALUE_INFINITE;
791
792                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
793                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
794                 }
795                 else
796                 {
797                     // Step 14. Reduced search
798                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
799                     bool doFullDepthSearch = true;
800
801                     if (    depth >= 3 * ONE_PLY
802                         && !dangerous
803                         && !captureOrPromotion
804                         && !move_is_castle(move))
805                     {
806                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
807                         if (ss->reduction)
808                         {
809                             assert(newDepth-ss->reduction >= ONE_PLY);
810
811                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
812                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
813                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
814                         }
815
816                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
817                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
818                         // if the move fails high again then go with full depth search.
819                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
820                         {
821                             assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
822
823                             ss->reduction = ONE_PLY;
824                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
825                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
826                         }
827                         ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
828                     }
829
830                     // Step 15. Full depth search
831                     if (doFullDepthSearch)
832                     {
833                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
834                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
835
836                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
837                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
838                         if (value > alpha)
839                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
840                     }
841                 }
842
843                 // Step 16. Undo move
844                 pos.undo_move(move);
845
846                 // Can we exit fail high loop ?
847                 if (AbortSearch || value < beta)
848                     break;
849
850                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
851                 // the score before research in case we run out of time while researching.
852                 rml.set_move_score(i, value);
853                 ss->bestMove = move;
854                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
855                 rml.set_move_pv(i, pv);
856
857                 // Print information to the standard output
858                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
859
860                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
861                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
862                 researchCountFH++;
863
864             } // End of fail high loop
865
866             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
867             // was aborted because the user interrupted the search or because we
868             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
869             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
870             // move and/or PV.
871             if (AbortSearch)
872                 break;
873
874             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
875             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
876             int64_t our, their;
877             ThreadsMgr.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
878             rml.set_beta_counters(i, our, their);
879             rml.set_move_nodes(i, ThreadsMgr.nodes_searched() - nodes);
880
881             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
882             assert(value < beta);
883
884             // Step 17. Check for new best move
885             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
886                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
887             else
888             {
889                 // PV move or new best move!
890
891                 // Update PV
892                 rml.set_move_score(i, value);
893                 ss->bestMove = move;
894                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
895                 rml.set_move_pv(i, pv);
896
897                 if (MultiPV == 1)
898                 {
899                     // We record how often the best move has been changed in each
900                     // iteration. This information is used for time managment: When
901                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
902                     if (i > 0)
903                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
904
905                     // Print information to the standard output
906                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
907
908                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
909                     if (value > alpha)
910                         alpha = value;
911                 }
912                 else // MultiPV > 1
913                 {
914                     rml.sort_multipv(i);
915                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
916                     {
917                         cout << "info multipv " << j + 1
918                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
919                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
920                              << " time " << current_search_time()
921                              << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
922                              << " nps " << nps()
923                              << " pv ";
924
925                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
926                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
927
928                         cout << endl;
929                     }
930                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
931                 }
932             } // PV move or new best move
933
934             assert(alpha >= *alphaPtr);
935
936             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
937
938             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
939                 StopOnPonderhit = false;
940         }
941
942         // Can we exit fail low loop ?
943         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
944             break;
945
946         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
947         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
948         researchCountFL++;
949
950     } // Fail low loop
951
952     // Sort the moves before to return
953     rml.sort();
954
955     return alpha;
956   }
957
958
959   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
960
961   template <NodeType PvNode>
962   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
963
964     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
965     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
966     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
967     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
968     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
969
970     Move movesSearched[256];
971     EvalInfo ei;
972     StateInfo st;
973     const TTEntry *tte;
974     Key posKey;
975     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
976     Depth ext, newDepth;
977     Value bestValue, value, oldAlpha;
978     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
979     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
980     bool mateThreat = false;
981     int moveCount = 0;
982     int threadID = pos.thread();
983     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
984     oldAlpha = alpha;
985
986     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
987     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(threadID);
988     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
989     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
990
991     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
992     {
993         NodesSincePoll = 0;
994         poll();
995     }
996
997     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
998     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
999         return Value(0);
1000
1001     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1002         return VALUE_DRAW;
1003
1004     // Step 3. Mate distance pruning
1005     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1006     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1007     if (alpha >= beta)
1008         return alpha;
1009
1010     // Step 4. Transposition table lookup
1011
1012     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1013     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1014     excludedMove = ss->excludedMove;
1015     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1016
1017     tte = TT.retrieve(posKey);
1018     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1019
1020     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1021     // This is to avoid problems in the following areas:
1022     //
1023     // * Repetition draw detection
1024     // * Fifty move rule detection
1025     // * Searching for a mate
1026     // * Printing of full PV line
1027
1028     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1029     {
1030         // Refresh tte entry to avoid aging
1031         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1032
1033         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1034         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1035     }
1036
1037     // Step 5. Evaluate the position statically and
1038     // update gain statistics of parent move.
1039     isCheck = pos.is_check();
1040     if (isCheck)
1041         ss->eval = VALUE_NONE;
1042     else if (tte)
1043     {
1044         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1045
1046         ss->eval = tte->static_value();
1047         ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1048         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1049     }
1050     else
1051     {
1052         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ei);
1053         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1054     }
1055
1056     // Save gain for the parent non-capture move
1057     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1058
1059     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1060     if (   !PvNode
1061         &&  depth < RazorDepth
1062         && !isCheck
1063         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1064         &&  ttMove == MOVE_NONE
1065         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1066         && !value_is_mate(beta)
1067         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1068     {
1069         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1070         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1071         if (v < rbeta)
1072             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1073             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1074             return v;
1075     }
1076
1077     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1078     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1079     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1080     if (   !PvNode
1081         && !ss->skipNullMove
1082         &&  depth < RazorDepth
1083         && !isCheck
1084         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1085         && !value_is_mate(beta)
1086         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1087         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1088
1089     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1090     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1091     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1092     // NullMoveMargin under beta.
1093     if (   !PvNode
1094         && !ss->skipNullMove
1095         &&  depth > ONE_PLY
1096         && !isCheck
1097         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * ONE_PLY ? NullMoveMargin : 0)
1098         && !value_is_mate(beta)
1099         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1100     {
1101         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1102
1103         // Null move dynamic reduction based on depth
1104         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1105
1106         // Null move dynamic reduction based on value
1107         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1108             R++;
1109
1110         pos.do_null_move(st);
1111         (ss+1)->skipNullMove = true;
1112
1113         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1114                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1115         (ss+1)->skipNullMove = false;
1116         pos.undo_null_move();
1117
1118         if (nullValue >= beta)
1119         {
1120             // Do not return unproven mate scores
1121             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1122                 nullValue = beta;
1123
1124             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1125                 return nullValue;
1126
1127             // Do verification search at high depths
1128             ss->skipNullMove = true;
1129             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1130             ss->skipNullMove = false;
1131
1132             if (v >= beta)
1133                 return nullValue;
1134         }
1135         else
1136         {
1137             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1138             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1139             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1140             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1141             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1142             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1143             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1144                 mateThreat = true;
1145
1146             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1147             if (   depth < ThreatDepth
1148                 && (ss-1)->reduction
1149                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1150                 return beta - 1;
1151         }
1152     }
1153
1154     // Step 9. Internal iterative deepening
1155     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1156         &&  ttMove == MOVE_NONE
1157         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1158     {
1159         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1160
1161         ss->skipNullMove = true;
1162         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1163         ss->skipNullMove = false;
1164
1165         ttMove = ss->bestMove;
1166         tte = TT.retrieve(posKey);
1167     }
1168
1169     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1170     if (PvNode)
1171         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1172
1173     // Initialize a MovePicker object for the current position
1174     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1175     CheckInfo ci(pos);
1176     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1177     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1178     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1179                            && tte
1180                            && tte->move()
1181                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1182                            && is_lower_bound(tte->type())
1183                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1184
1185     // Step 10. Loop through moves
1186     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1187     while (   bestValue < beta
1188            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1189            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1190     {
1191       assert(move_is_ok(move));
1192
1193       if (move == excludedMove)
1194           continue;
1195
1196       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1197       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1198
1199       // Step 11. Decide the new search depth
1200       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1201
1202       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1203       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1204       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1205       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1206       if (   singularExtensionNode
1207           && move == tte->move()
1208           && ext < ONE_PLY)
1209       {
1210           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1211
1212           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1213           {
1214               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1215               ss->excludedMove = move;
1216               ss->skipNullMove = true;
1217               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1218               ss->skipNullMove = false;
1219               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1220               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1221               if (v < b)
1222                   ext = ONE_PLY;
1223           }
1224       }
1225
1226       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1227
1228       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1229       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1230
1231       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1232       if (   !PvNode
1233           && !captureOrPromotion
1234           && !isCheck
1235           && !dangerous
1236           &&  move != ttMove
1237           && !move_is_castle(move))
1238       {
1239           // Move count based pruning
1240           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1241               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1242               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1243               continue;
1244
1245           // Value based pruning
1246           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1247           // but fixing this made program slightly weaker.
1248           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1249           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1250                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1251
1252           if (futilityValueScaled < beta)
1253           {
1254               if (futilityValueScaled > bestValue)
1255                   bestValue = futilityValueScaled;
1256               continue;
1257           }
1258       }
1259
1260       // Step 13. Make the move
1261       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1262
1263       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1264       // The first move in list is the expected PV
1265       if (PvNode && moveCount == 1)
1266           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1267                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1268       else
1269       {
1270           // Step 14. Reduced depth search
1271           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1272           bool doFullDepthSearch = true;
1273
1274           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1275               && !captureOrPromotion
1276               && !dangerous
1277               && !move_is_castle(move)
1278               && !move_is_killer(move, ss))
1279           {
1280               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1281               if (ss->reduction)
1282               {
1283                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1284                   value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1285                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1286
1287                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1288               }
1289
1290               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1291               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1292               // if the move fails high again then go with full depth search.
1293               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1294               {
1295                   assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1296
1297                   ss->reduction = ONE_PLY;
1298                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1299                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1300               }
1301               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1302           }
1303
1304           // Step 15. Full depth search
1305           if (doFullDepthSearch)
1306           {
1307               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1308                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1309
1310               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1311               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1312               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1313               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1314                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1315                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1316           }
1317       }
1318
1319       // Step 16. Undo move
1320       pos.undo_move(move);
1321
1322       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1323
1324       // Step 17. Check for new best move
1325       if (value > bestValue)
1326       {
1327           bestValue = value;
1328           if (value > alpha)
1329           {
1330               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1331                   alpha = value;
1332
1333               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1334                   ss->mateKiller = move;
1335
1336               ss->bestMove = move;
1337           }
1338       }
1339
1340       // Step 18. Check for split
1341       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1342           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1343           && bestValue < beta
1344           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1345           && !AbortSearch
1346           && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID)
1347           && Iteration <= 99)
1348           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1349                                       threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1350     }
1351
1352     // Step 19. Check for mate and stalemate
1353     // All legal moves have been searched and if there are
1354     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1355     // If one move was excluded return fail low score.
1356     if (!moveCount)
1357         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1358
1359     // Step 20. Update tables
1360     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1361     // history counters, and killer moves.
1362     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1363         return bestValue;
1364
1365     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1366     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1367     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1368
1369     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1370     if (bestValue >= beta)
1371     {
1372         ThreadsMgr.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1373         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1374         {
1375             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1376             update_killers(move, ss);
1377         }
1378     }
1379
1380     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1381
1382     return bestValue;
1383   }
1384
1385
1386   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1387   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1388   // less than ONE_PLY).
1389
1390   template <NodeType PvNode>
1391   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1392
1393     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1394     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1395     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1396     assert(depth <= 0);
1397     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1398     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1399
1400     EvalInfo ei;
1401     StateInfo st;
1402     Move ttMove, move;
1403     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1404     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1405     const TTEntry* tte;
1406     Value oldAlpha = alpha;
1407
1408     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(pos.thread());
1409     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1410
1411     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1412     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1413         return VALUE_DRAW;
1414
1415     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1416     // pruning, but only for move ordering.
1417     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1418     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1419
1420     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1421     {
1422         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1423         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1424     }
1425
1426     isCheck = pos.is_check();
1427
1428     // Evaluate the position statically
1429     if (isCheck)
1430     {
1431         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1432         ss->eval = VALUE_NONE;
1433         deepChecks = enoughMaterial = false;
1434     }
1435     else
1436     {
1437         if (tte)
1438         {
1439             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1440
1441             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1442             bestValue = tte->static_value();
1443         }
1444         else
1445             bestValue = evaluate(pos, ei);
1446
1447         ss->eval = bestValue;
1448         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1449
1450         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1451         if (bestValue >= beta)
1452         {
1453             if (!tte)
1454                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1455
1456             return bestValue;
1457         }
1458
1459         if (PvNode && bestValue > alpha)
1460             alpha = bestValue;
1461
1462         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1463         deepChecks = (depth == -ONE_PLY && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1464
1465         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1466         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1467         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1468     }
1469
1470     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1471     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1472     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -ONE_PLY
1473     // and we are near beta) will be generated.
1474     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? DEPTH_ZERO : depth, H);
1475     CheckInfo ci(pos);
1476
1477     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1478     while (   alpha < beta
1479            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1480     {
1481       assert(move_is_ok(move));
1482
1483       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1484
1485       // Futility pruning
1486       if (   !PvNode
1487           && !isCheck
1488           && !moveIsCheck
1489           &&  move != ttMove
1490           &&  enoughMaterial
1491           && !move_is_promotion(move)
1492           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1493       {
1494           futilityValue =  futilityBase
1495                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1496                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1497
1498           if (futilityValue < alpha)
1499           {
1500               if (futilityValue > bestValue)
1501                   bestValue = futilityValue;
1502               continue;
1503           }
1504       }
1505
1506       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1507       evasionPrunable =   isCheck
1508                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1509                        && !pos.move_is_capture(move)
1510                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1511                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1512
1513       // Don't search moves with negative SEE values
1514       if (   !PvNode
1515           && (!isCheck || evasionPrunable)
1516           &&  move != ttMove
1517           && !move_is_promotion(move)
1518           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1519           continue;
1520
1521       // Update current move
1522       ss->currentMove = move;
1523
1524       // Make and search the move
1525       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1526       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1527       pos.undo_move(move);
1528
1529       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1530
1531       // New best move?
1532       if (value > bestValue)
1533       {
1534           bestValue = value;
1535           if (value > alpha)
1536           {
1537               alpha = value;
1538               ss->bestMove = move;
1539           }
1540        }
1541     }
1542
1543     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1544     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1545     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1546         return value_mated_in(ply);
1547
1548     // Update transposition table
1549     Depth d = (depth == DEPTH_ZERO ? DEPTH_ZERO : DEPTH_ZERO - ONE_PLY);
1550     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1551     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1552
1553     // Update killers only for checking moves that fails high
1554     if (    bestValue >= beta
1555         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1556         update_killers(ss->bestMove, ss);
1557
1558     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1559
1560     return bestValue;
1561   }
1562
1563
1564   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1565   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1566   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1567   // table, done a null move search, and searched the first move before
1568   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1569   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1570   // care of after we return from the split point.
1571
1572   template <NodeType PvNode>
1573   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1574
1575     assert(threadID >= 0 && threadID < ThreadsMgr.active_threads());
1576     assert(ThreadsMgr.active_threads() > 1);
1577
1578     StateInfo st;
1579     Move move;
1580     Depth ext, newDepth;
1581     Value value;
1582     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1583     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1584     int moveCount;
1585     value = -VALUE_INFINITE;
1586
1587     Position pos(*sp->pos, threadID);
1588     CheckInfo ci(pos);
1589     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1590     isCheck = pos.is_check();
1591
1592     // Step 10. Loop through moves
1593     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1594     lock_grab(&(sp->lock));
1595
1596     while (    sp->bestValue < sp->beta
1597            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1598            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1599     {
1600       moveCount = ++sp->moveCount;
1601       lock_release(&(sp->lock));
1602
1603       assert(move_is_ok(move));
1604
1605       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1606       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1607
1608       // Step 11. Decide the new search depth
1609       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1610       newDepth = sp->depth - ONE_PLY + ext;
1611
1612       // Update current move
1613       ss->currentMove = move;
1614
1615       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1616       if (   !PvNode
1617           && !captureOrPromotion
1618           && !isCheck
1619           && !dangerous
1620           && !move_is_castle(move))
1621       {
1622           // Move count based pruning
1623           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1624               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1625               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1626           {
1627               lock_grab(&(sp->lock));
1628               continue;
1629           }
1630
1631           // Value based pruning
1632           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1633           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1634                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1635
1636           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1637           {
1638               lock_grab(&(sp->lock));
1639
1640               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1641                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1642               continue;
1643           }
1644       }
1645
1646       // Step 13. Make the move
1647       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1648
1649       // Step 14. Reduced search
1650       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1651       bool doFullDepthSearch = true;
1652
1653       if (   !captureOrPromotion
1654           && !dangerous
1655           && !move_is_castle(move)
1656           && !move_is_killer(move, ss))
1657       {
1658           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1659           if (ss->reduction)
1660           {
1661               Value localAlpha = sp->alpha;
1662               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1663               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1664                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1665
1666               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1667           }
1668
1669           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1670           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1671           // if the move fails high again then go with full depth search.
1672           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1673           {
1674               assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1675
1676               ss->reduction = ONE_PLY;
1677               Value localAlpha = sp->alpha;
1678               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1679               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1680           }
1681           ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1682       }
1683
1684       // Step 15. Full depth search
1685       if (doFullDepthSearch)
1686       {
1687           Value localAlpha = sp->alpha;
1688           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1689                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1690
1691           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1692           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1693           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1694           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1695               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1696                                          : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1697       }
1698
1699       // Step 16. Undo move
1700       pos.undo_move(move);
1701
1702       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1703
1704       // Step 17. Check for new best move
1705       lock_grab(&(sp->lock));
1706
1707       if (value > sp->bestValue && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1708       {
1709           sp->bestValue = value;
1710
1711           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1712           {
1713               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1714                   sp->stopRequest = true;
1715
1716               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1717                   sp->alpha = value;
1718
1719               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1720           }
1721       }
1722     }
1723
1724     /* Here we have the lock still grabbed */
1725
1726     sp->slaves[threadID] = 0;
1727
1728     lock_release(&(sp->lock));
1729   }
1730
1731
1732   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1733   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1734   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1735   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1736   // second move is assumed to be a move from the current position.
1737
1738   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1739
1740     Square f1, t1, f2, t2;
1741     Piece p;
1742
1743     assert(move_is_ok(m1));
1744     assert(move_is_ok(m2));
1745
1746     if (m2 == MOVE_NONE)
1747         return false;
1748
1749     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1750     f2 = move_from(m2);
1751     t1 = move_to(m1);
1752     if (f2 == t1)
1753         return true;
1754
1755     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1756     t2 = move_to(m2);
1757     f1 = move_from(m1);
1758     if (t2 == f1)
1759         return true;
1760
1761     // Case 3: Moving through the vacated square
1762     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1763         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1764       return true;
1765
1766     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1767     p = pos.piece_on(t1);
1768     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1769         return true;
1770
1771     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1772     if (    piece_is_slider(p)
1773         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1774         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1775     {
1776         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1777         // move is the opposite of the checking piece.
1778         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1779         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1780
1781         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1782             return true;
1783     }
1784     return false;
1785   }
1786
1787
1788   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1789   // compensated for the ply.
1790
1791   bool value_is_mate(Value value) {
1792
1793     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1794
1795     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1796           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1797   }
1798
1799
1800   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1801   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1802   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1803
1804   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1805
1806     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1807       return v + ply;
1808
1809     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1810       return v - ply;
1811
1812     return v;
1813   }
1814
1815
1816   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1817   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1818
1819   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1820
1821     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1822       return v - ply;
1823
1824     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1825       return v + ply;
1826
1827     return v;
1828   }
1829
1830
1831   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1832
1833   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1834
1835       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1836           return true;
1837
1838       return false;
1839   }
1840
1841
1842   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1843   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1844   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1845   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1846   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1847   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1848   template <NodeType PvNode>
1849   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1850                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1851
1852     assert(m != MOVE_NONE);
1853
1854     Depth result = DEPTH_ZERO;
1855     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1856
1857     if (*dangerous)
1858     {
1859         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1860             result += CheckExtension[PvNode];
1861
1862         if (singleEvasion)
1863             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1864
1865         if (mateThreat)
1866             result += MateThreatExtension[PvNode];
1867     }
1868
1869     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1870     {
1871         Color c = pos.side_to_move();
1872         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1873         {
1874             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1875             *dangerous = true;
1876         }
1877         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1878         {
1879             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1880             *dangerous = true;
1881         }
1882     }
1883
1884     if (   captureOrPromotion
1885         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1886         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1887             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1888         && !move_is_promotion(m)
1889         && !move_is_ep(m))
1890     {
1891         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1892         *dangerous = true;
1893     }
1894
1895     if (   PvNode
1896         && captureOrPromotion
1897         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1898         && pos.see_sign(m) >= 0)
1899     {
1900         result += ONE_PLY / 2;
1901         *dangerous = true;
1902     }
1903
1904     return Min(result, ONE_PLY);
1905   }
1906
1907
1908   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1909   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1910
1911   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1912
1913     assert(move_is_ok(m));
1914     assert(threat && move_is_ok(threat));
1915     assert(!pos.move_is_check(m));
1916     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1917     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1918
1919     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1920
1921     mfrom = move_from(m);
1922     mto = move_to(m);
1923     tfrom = move_from(threat);
1924     tto = move_to(threat);
1925
1926     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1927     if (mfrom == tto)
1928         return true;
1929
1930     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1931     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1932     if (   pos.move_is_capture(threat)
1933         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1934             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1935         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1936         return true;
1937
1938     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1939     // prune safe moves which block its ray.
1940     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1941         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1942         && pos.see_sign(m) >= 0)
1943         return true;
1944
1945     return false;
1946   }
1947
1948
1949   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1950   // can be used at a given point in search.
1951
1952   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1953
1954     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1955
1956     return   (   tte->depth() >= depth
1957               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1958               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1959
1960           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
1961               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
1962   }
1963
1964
1965   // refine_eval() returns the transposition table score if
1966   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1967
1968   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1969
1970       assert(tte);
1971
1972       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1973
1974       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
1975           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
1976           return v;
1977
1978       return defaultEval;
1979   }
1980
1981
1982   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1983   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1984
1985   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1986                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1987
1988     Move m;
1989
1990     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
1991
1992     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1993     {
1994         m = movesSearched[i];
1995
1996         assert(m != move);
1997
1998         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
1999             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2000     }
2001   }
2002
2003
2004   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2005   // among the killer moves of that ply.
2006
2007   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2008
2009     if (m == ss->killers[0])
2010         return;
2011
2012     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2013     ss->killers[0] = m;
2014   }
2015
2016
2017   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2018   // the static position evaluation before and after the move.
2019
2020   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2021
2022     if (   m != MOVE_NULL
2023         && before != VALUE_NONE
2024         && after != VALUE_NONE
2025         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
2026         && !move_is_special(m))
2027         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2028   }
2029
2030
2031   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2032   // since the beginning of the current search.
2033
2034   int current_search_time() {
2035
2036     return get_system_time() - SearchStartTime;
2037   }
2038
2039
2040   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2041
2042   std::string value_to_uci(Value v) {
2043
2044     std::stringstream s;
2045
2046     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
2047       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2048     else
2049       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2050
2051     return s.str();
2052   }
2053
2054   // nps() computes the current nodes/second count.
2055
2056   int nps() {
2057
2058     int t = current_search_time();
2059     return (t > 0 ? int((ThreadsMgr.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2060   }
2061
2062
2063   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2064   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2065   // search.
2066
2067   void poll() {
2068
2069     static int lastInfoTime;
2070     int t = current_search_time();
2071
2072     //  Poll for input
2073     if (Bioskey())
2074     {
2075         // We are line oriented, don't read single chars
2076         std::string command;
2077
2078         if (!std::getline(std::cin, command))
2079             command = "quit";
2080
2081         if (command == "quit")
2082         {
2083             AbortSearch = true;
2084             PonderSearch = false;
2085             Quit = true;
2086             return;
2087         }
2088         else if (command == "stop")
2089         {
2090             AbortSearch = true;
2091             PonderSearch = false;
2092         }
2093         else if (command == "ponderhit")
2094             ponderhit();
2095     }
2096
2097     // Print search information
2098     if (t < 1000)
2099         lastInfoTime = 0;
2100
2101     else if (lastInfoTime > t)
2102         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2103         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2104         lastInfoTime = 0;
2105
2106     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2107     {
2108         lastInfoTime = t;
2109
2110         if (dbg_show_mean)
2111             dbg_print_mean();
2112
2113         if (dbg_show_hit_rate)
2114             dbg_print_hit_rate();
2115
2116         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched() << " nps " << nps()
2117              << " time " << t << endl;
2118     }
2119
2120     // Should we stop the search?
2121     if (PonderSearch)
2122         return;
2123
2124     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2125                            && !AspirationFailLow
2126                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2127
2128     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2129                      || stillAtFirstMove;
2130
2131     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2132         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2133         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && ThreadsMgr.nodes_searched() >= MaxNodes))
2134         AbortSearch = true;
2135   }
2136
2137
2138   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2139   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2140   // it correctly predicted the opponent's move.
2141
2142   void ponderhit() {
2143
2144     int t = current_search_time();
2145     PonderSearch = false;
2146
2147     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2148                            && !AspirationFailLow
2149                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2150
2151     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2152                      || stillAtFirstMove;
2153
2154     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2155         AbortSearch = true;
2156   }
2157
2158
2159   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2160   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2161
2162   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2163
2164     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2165     {
2166         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2167         ss->skipNullMove = false;
2168         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
2169
2170         if (i < 3)
2171             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2172     }
2173   }
2174
2175
2176   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2177   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2178   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2179   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2180   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2181   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2182
2183   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2184
2185     std::string command;
2186
2187     while (true)
2188     {
2189         if (!std::getline(std::cin, command))
2190             command = "quit";
2191
2192         if (command == "quit")
2193         {
2194             Quit = true;
2195             break;
2196         }
2197         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2198             break;
2199     }
2200   }
2201
2202
2203   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2204   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2205
2206   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2207
2208     cout << "info depth " << Iteration
2209          << " score "     << value_to_uci(value)
2210          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2211          << " time "  << current_search_time()
2212          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
2213          << " nps "   << nps()
2214          << " pv ";
2215
2216     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2217         cout << *m << " ";
2218
2219     cout << endl;
2220
2221     if (UseLogFile)
2222     {
2223         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2224                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2225
2226         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2227                              ThreadsMgr.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2228     }
2229   }
2230
2231
2232   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2233   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2234   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2235
2236   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2237
2238     StateInfo st;
2239     TTEntry* tte;
2240     Position p(pos, pos.thread());
2241     EvalInfo ei;
2242     Value v;
2243
2244     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2245     {
2246         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2247         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2248         {
2249             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, ei));
2250             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
2251         }
2252         p.do_move(pv[i], st);
2253     }
2254   }
2255
2256
2257   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2258   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2259   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2260   // long PV to print that is important for position analysis.
2261
2262   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2263
2264     StateInfo st;
2265     TTEntry* tte;
2266     Position p(pos, pos.thread());
2267     int ply = 0;
2268
2269     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2270
2271     pv[ply] = bestMove;
2272     p.do_move(pv[ply++], st);
2273
2274     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2275            && tte->move() != MOVE_NONE
2276            && move_is_legal(p, tte->move())
2277            && ply < PLY_MAX
2278            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2279     {
2280         pv[ply] = tte->move();
2281         p.do_move(pv[ply++], st);
2282     }
2283     pv[ply] = MOVE_NONE;
2284   }
2285
2286
2287   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2288   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2289   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2290   // threads and one for Windows threads.
2291
2292 #if !defined(_MSC_VER)
2293
2294   void* init_thread(void *threadID) {
2295
2296     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2297     return NULL;
2298   }
2299
2300 #else
2301
2302   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2303
2304     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2305     return 0;
2306   }
2307
2308 #endif
2309
2310
2311   /// The ThreadsManager class
2312
2313   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2314   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2315   // counters used to sort the moves at root.
2316
2317   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2318
2319     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2320         threads[i].nodes = 0ULL;
2321   }
2322
2323   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2324
2325     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2326         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2327   }
2328
2329   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2330
2331     int64_t result = 0ULL;
2332     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2333         result += threads[i].nodes;
2334
2335     return result;
2336   }
2337
2338   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2339
2340     our = their = 0UL;
2341     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2342     {
2343         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2344         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2345     }
2346   }
2347
2348
2349   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2350   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2351   // object for which the current thread is the master.
2352
2353   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2354
2355     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2356
2357     while (true)
2358     {
2359         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2360         // master should exit as last one.
2361         if (AllThreadsShouldExit)
2362         {
2363             assert(!sp);
2364             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2365             return;
2366         }
2367
2368         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2369         // instead of wasting CPU time polling for work.
2370         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2371         {
2372             assert(!sp);
2373             assert(threadID != 0);
2374             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2375
2376 #if !defined(_MSC_VER)
2377             lock_grab(&WaitLock);
2378             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2379                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2380             lock_release(&WaitLock);
2381 #else
2382             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2383 #endif
2384         }
2385
2386         // If thread has just woken up, mark it as available
2387         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2388             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2389
2390         // If this thread has been assigned work, launch a search
2391         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2392         {
2393             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2394
2395             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2396
2397             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2398                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2399             else
2400                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2401
2402             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2403
2404             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2405         }
2406
2407         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2408         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2409         int i = 0;
2410         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2411
2412         if (i == ActiveThreads)
2413         {
2414             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2415             // be sure sp->lock has been released before to return.
2416             lock_grab(&(sp->lock));
2417             lock_release(&(sp->lock));
2418
2419             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2420
2421             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2422             return;
2423         }
2424     }
2425   }
2426
2427
2428   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2429   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2430   // objects.
2431
2432   void ThreadsManager::init_threads() {
2433
2434     volatile int i;
2435     bool ok;
2436
2437 #if !defined(_MSC_VER)
2438     pthread_t pthread[1];
2439 #endif
2440
2441     // Initialize global locks
2442     lock_init(&MPLock);
2443     lock_init(&WaitLock);
2444
2445 #if !defined(_MSC_VER)
2446     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2447 #else
2448     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2449         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2450 #endif
2451
2452     // Initialize splitPoints[] locks
2453     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2454         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2455             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2456
2457     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2458     AllThreadsShouldExit = false;
2459
2460     // Threads will be put to sleep as soon as created
2461     AllThreadsShouldSleep = true;
2462
2463     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2464     ActiveThreads = 1;
2465     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2466     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2467         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2468
2469     // Launch the helper threads
2470     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2471     {
2472
2473 #if !defined(_MSC_VER)
2474         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2475 #else
2476         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2477 #endif
2478
2479         if (!ok)
2480         {
2481             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2482             Application::exit_with_failure();
2483         }
2484
2485         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2486         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2487     }
2488   }
2489
2490
2491   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2492   // helper threads exit cleanly.
2493
2494   void ThreadsManager::exit_threads() {
2495
2496     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2497     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2498     wake_sleeping_threads();
2499
2500     // This makes the threads to exit idle_loop()
2501     AllThreadsShouldExit = true;
2502
2503     // Wait for thread termination
2504     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2505         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2506
2507     // Now we can safely destroy the locks
2508     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2509         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2510             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2511
2512     lock_destroy(&WaitLock);
2513     lock_destroy(&MPLock);
2514   }
2515
2516
2517   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2518   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2519   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2520
2521   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2522
2523     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2524
2525     SplitPoint* sp;
2526
2527     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2528     return sp != NULL;
2529   }
2530
2531
2532   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2533   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2534   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2535   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2536   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2537   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2538   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2539
2540   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2541
2542     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2543     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2544     assert(ActiveThreads > 1);
2545
2546     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2547         return false;
2548
2549     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2550     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2551
2552     if (localActiveSplitPoints == 0)
2553         // No active split points means that the thread is available as
2554         // a slave for any other thread.
2555         return true;
2556
2557     if (ActiveThreads == 2)
2558         return true;
2559
2560     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2561     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2562     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2563     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2564         return true;
2565
2566     return false;
2567   }
2568
2569
2570   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2571   // a slave for the thread with threadID "master".
2572
2573   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2574
2575     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2576     assert(ActiveThreads > 1);
2577
2578     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2579         if (thread_is_available(i, master))
2580             return true;
2581
2582     return false;
2583   }
2584
2585
2586   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2587   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2588   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2589   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2590   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2591   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2592   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2593   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2594   // split() returns.
2595
2596   template <bool Fake>
2597   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2598                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2599                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2600     assert(p.is_ok());
2601     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2602     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2603     assert(*bestValue <= *alpha);
2604     assert(*alpha < beta);
2605     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2606     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2607     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2608     assert(ActiveThreads > 1);
2609
2610     int i, master = p.thread();
2611     Thread& masterThread = threads[master];
2612
2613     lock_grab(&MPLock);
2614
2615     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2616     // active split points, don't split.
2617     if (   !available_thread_exists(master)
2618         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2619     {
2620         lock_release(&MPLock);
2621         return;
2622     }
2623
2624     // Pick the next available split point object from the split point stack
2625     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2626
2627     // Initialize the split point object
2628     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2629     splitPoint.stopRequest = false;
2630     splitPoint.ply = ply;
2631     splitPoint.depth = depth;
2632     splitPoint.threatMove = threatMove;
2633     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2634     splitPoint.alpha = *alpha;
2635     splitPoint.beta = beta;
2636     splitPoint.pvNode = pvNode;
2637     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2638     splitPoint.mp = mp;
2639     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2640     splitPoint.pos = &p;
2641     splitPoint.parentSstack = ss;
2642     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2643         splitPoint.slaves[i] = 0;
2644
2645     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2646
2647     // If we are here it means we are not available
2648     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2649
2650     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2651
2652     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2653     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2654         if (thread_is_available(i, master))
2655         {
2656             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2657             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2658             splitPoint.slaves[i] = 1;
2659             workersCnt++;
2660         }
2661
2662     assert(Fake || workersCnt > 1);
2663
2664     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2665     lock_release(&MPLock);
2666
2667     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2668     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2669     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2670         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2671         {
2672             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2673
2674             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2675
2676             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2677         }
2678
2679     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2680     // which it will instantly launch a search, because its state is
2681     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2682     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2683     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2684     idle_loop(master, &splitPoint);
2685
2686     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2687     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2688     lock_grab(&MPLock);
2689
2690     *alpha = splitPoint.alpha;
2691     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2692     masterThread.activeSplitPoints--;
2693     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2694
2695     lock_release(&MPLock);
2696   }
2697
2698
2699   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2700   // to start a new search from the root.
2701
2702   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2703
2704     assert(AllThreadsShouldSleep);
2705     assert(ActiveThreads > 0);
2706
2707     AllThreadsShouldSleep = false;
2708
2709     if (ActiveThreads == 1)
2710         return;
2711
2712 #if !defined(_MSC_VER)
2713     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2714     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2715     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2716 #else
2717     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2718         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2719 #endif
2720
2721   }
2722
2723
2724   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2725   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2726   // finished the job and should be idle.
2727
2728   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2729
2730     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2731
2732     // This makes the threads to go to sleep
2733     AllThreadsShouldSleep = true;
2734   }
2735
2736   /// The RootMoveList class
2737
2738   // RootMoveList c'tor
2739
2740   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2741
2742     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2743     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2744     StateInfo st;
2745     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2746
2747     // Initialize search stack
2748     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2749     ss[0].currentMove = ss[0].bestMove = MOVE_NONE;
2750     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2751
2752     // Generate all legal moves
2753     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2754
2755     // Add each move to the moves[] array
2756     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2757     {
2758         bool includeMove = includeAllMoves;
2759
2760         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2761             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2762
2763         if (!includeMove)
2764             continue;
2765
2766         // Find a quick score for the move
2767         pos.do_move(cur->move, st);
2768         ss[0].currentMove = cur->move;
2769         moves[count].move = cur->move;
2770         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2771         moves[count].pv[0] = cur->move;
2772         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2773         pos.undo_move(cur->move);
2774         count++;
2775     }
2776     sort();
2777   }
2778
2779
2780   // RootMoveList simple methods definitions
2781
2782   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2783
2784     moves[moveNum].nodes = nodes;
2785     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2786   }
2787
2788   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2789
2790     moves[moveNum].ourBeta = our;
2791     moves[moveNum].theirBeta = their;
2792   }
2793
2794   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2795
2796     int j;
2797
2798     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2799         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2800
2801     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2802   }
2803
2804
2805   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2806   // iteration.
2807
2808   void RootMoveList::sort() {
2809
2810     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2811   }
2812
2813
2814   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2815   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2816   // correctly in MultiPV mode.
2817
2818   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2819
2820     int i,j;
2821
2822     for (i = 1; i <= n; i++)
2823     {
2824         RootMove rm = moves[i];
2825         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2826             moves[j] = moves[j - 1];
2827
2828         moves[j] = rm;
2829     }
2830   }
2831
2832 } // namspace