Templetize reduction() functions
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
86     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
87                Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
88
89   private:
90     friend void poll();
91
92     int ActiveThreads;
93     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
94     Thread threads[MAX_THREADS];
95     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
96
97     Lock MPLock, WaitLock;
98
99 #if !defined(_MSC_VER)
100     pthread_cond_t WaitCond;
101 #else
102     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
103 #endif
104
105   };
106
107
108   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
109   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
110   // in the case of moves which fail low).
111
112   struct RootMove {
113
114     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
115
116     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
117     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
118     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
119     // have equal score but m1 has the higher node count.
120     bool operator<(const RootMove& m) const {
121
122         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
123     }
124
125     Move move;
126     Value score;
127     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
128     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
129   };
130
131
132   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
133   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
134
135   class RootMoveList {
136
137   public:
138     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
139
140     int move_count() const { return count; }
141     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
142     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
143     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
144     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
145     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
146
147     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
148     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
149     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
150     void sort();
151     void sort_multipv(int n);
152
153   private:
154     static const int MaxRootMoves = 500;
155     RootMove moves[MaxRootMoves];
156     int count;
157   };
158
159
160   /// Adjustments
161
162   // Step 6. Razoring
163
164   // Maximum depth for razoring
165   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
166
167   // Dynamic razoring margin based on depth
168   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
169
170   // Step 8. Null move search with verification search
171
172   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
173   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
174   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
175
176   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
177   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
178
179   // Step 9. Internal iterative deepening
180
181   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
182   const Depth IIDDepthAtPVNodes = 5 * OnePly;
183   const Depth IIDDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
184
185   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
186   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
187   const Value IIDMargin = Value(0x100);
188
189   // Step 11. Decide the new search depth
190
191   // Extensions. Configurable UCI options
192   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
193   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
194   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
195
196   // Minimum depth for use of singular extension
197   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
198
199   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
200   // remaining ones we will extend it.
201   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
202
203   // Step 12. Futility pruning
204
205   // Futility margin for quiescence search
206   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
207
208   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
209   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
210   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
211
212   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
213   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
214
215   // Step 14. Reduced search
216
217   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
218   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
219
220   template <NodeType PV>
221   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
222
223   // Common adjustments
224
225   // Search depth at iteration 1
226   const Depth InitialDepth = OnePly;
227
228   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
229   // better than the second best move.
230   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
231
232   // Last seconds noise filtering (LSN)
233   const bool UseLSNFiltering = true;
234   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
235   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
236   bool loseOnTime = false;
237
238
239   /// Global variables
240
241   // Iteration counter
242   int Iteration;
243
244   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
245   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
246   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
247
248   // Search window management
249   int AspirationDelta;
250
251   // MultiPV mode
252   int MultiPV;
253
254   // Time managment variables
255   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
256   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
257   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
258   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
259
260   // Log file
261   bool UseLogFile;
262   std::ofstream LogFile;
263
264   // Multi-threads related variables
265   Depth MinimumSplitDepth;
266   int MaxThreadsPerSplitPoint;
267   ThreadsManager TM;
268
269   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
270   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
271   int NodesSincePoll;
272   int NodesBetweenPolls = 30000;
273
274   // History table
275   History H;
276
277   /// Local functions
278
279   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
280   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
281
282   template <NodeType PvNode>
283   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID,  Move excludedMove = MOVE_NONE);
284
285   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
286   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
287   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
288   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
289   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
290   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
291   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
292   bool value_is_mate(Value value);
293   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
294   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
295   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
296   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
297   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
298   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
299   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
300   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
301   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
302
303   int current_search_time();
304   int nps();
305   void poll();
306   void ponderhit();
307   void wait_for_stop_or_ponderhit();
308   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
309   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
310
311 #if !defined(_MSC_VER)
312   void *init_thread(void *threadID);
313 #else
314   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
315 #endif
316
317 }
318
319
320 ////
321 //// Functions
322 ////
323
324 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
325 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
326
327 void init_threads() { TM.init_threads(); }
328 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
329 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
330
331
332 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
333 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
334
335 int perft(Position& pos, Depth depth)
336 {
337     StateInfo st;
338     Move move;
339     int sum = 0;
340     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
341
342     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
343     // the moves, just to count them.
344     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
345     {
346         while (mp.get_next_move()) sum++;
347         return sum;
348     }
349
350     // Loop through all legal moves
351     CheckInfo ci(pos);
352     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
353     {
354         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
355         sum += perft(pos, depth - OnePly);
356         pos.undo_move(move);
357     }
358     return sum;
359 }
360
361
362 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
363 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
364 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
365 /// when a quit command is received during the search.
366
367 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
368            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
369            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
370
371   // Initialize global search variables
372   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
373   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
374   NodesSincePoll = 0;
375   TM.resetNodeCounters();
376   SearchStartTime = get_system_time();
377   ExactMaxTime = maxTime;
378   MaxDepth = maxDepth;
379   MaxNodes = maxNodes;
380   InfiniteSearch = infinite;
381   PonderSearch = ponder;
382   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
383
384   // Look for a book move, only during games, not tests
385   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
386   {
387       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
388           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
389
390       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
391       if (bookMove != MOVE_NONE)
392       {
393           if (PonderSearch)
394               wait_for_stop_or_ponderhit();
395
396           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
397           return true;
398       }
399   }
400
401   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
402   if (button_was_pressed("New Game"))
403       loseOnTime = false;
404
405   // Read UCI option values
406   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
407   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
408       TT.clear();
409
410   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
411   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
412   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
413   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
414   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
415   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
416   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
417   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
418   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
419   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
420   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
421   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
422
423   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
424   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
425   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
426   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
427   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
428
429   if (UseLogFile)
430       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
431
432   read_weights(pos.side_to_move());
433
434   // Set the number of active threads
435   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
436   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
437   {
438       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
439       init_eval(TM.active_threads());
440   }
441
442   // Wake up sleeping threads
443   TM.wake_sleeping_threads();
444
445   // Set thinking time
446   int myTime = time[side_to_move];
447   int myIncrement = increment[side_to_move];
448   if (UseTimeManagement)
449   {
450       if (!movesToGo) // Sudden death time control
451       {
452           if (myIncrement)
453           {
454               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
455               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
456           }
457           else // Blitz game without increment
458           {
459               MaxSearchTime = myTime / 30;
460               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
461           }
462       }
463       else // (x moves) / (y minutes)
464       {
465           if (movesToGo == 1)
466           {
467               MaxSearchTime = myTime / 2;
468               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
469           }
470           else
471           {
472               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
473               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
474           }
475       }
476
477       if (get_option_value_bool("Ponder"))
478       {
479           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
480           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
481       }
482   }
483
484   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
485   // heavy time pressure.
486   if (MaxNodes)
487       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
488   else if (myTime && myTime < 1000)
489       NodesBetweenPolls = 1000;
490   else if (myTime && myTime < 5000)
491       NodesBetweenPolls = 5000;
492   else
493       NodesBetweenPolls = 30000;
494
495   // Write search information to log file
496   if (UseLogFile)
497       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
498               << "infinite: "  << infinite
499               << " ponder: "   << ponder
500               << " time: "     << myTime
501               << " increment: " << myIncrement
502               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
503
504   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
505   if (   UseLSNFiltering
506       && loseOnTime)
507   {
508       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
509        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
510            /* wait here */;
511   }
512
513   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
514   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
515
516   if (UseLSNFiltering)
517   {
518       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
519       // decide to lose on time.
520       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
521           && myTime < LSNTime
522           && myIncrement == 0
523           && movesToGo == 0
524           && v < -LSNValue)
525       {
526           loseOnTime = true;
527       }
528       else if (loseOnTime)
529       {
530           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
531           loseOnTime = false;
532       }
533   }
534
535   if (UseLogFile)
536       LogFile.close();
537
538   TM.put_threads_to_sleep();
539
540   return !Quit;
541 }
542
543
544 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
545
546 void init_search() {
547
548   // Init our reduction lookup tables
549   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
550       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
551       {
552           double    pvRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
553           double nonPVRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 1.5;
554           ReductionMatrix[PV][i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
555           ReductionMatrix[NonPV][i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
556       }
557
558   // Init futility margins array
559   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
560       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
561       {
562           // FIXME: test using log instead of BSR
563           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j + 45;
564       }
565
566   // Init futility move count array
567   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
568       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
569 }
570
571
572 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
573 // new search from the root.
574 void SearchStack::init(int ply) {
575
576   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
577   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
578   reduction = Depth(0);
579   eval = VALUE_NONE;
580 }
581
582 void SearchStack::initKillers() {
583
584   mateKiller = MOVE_NONE;
585   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
586       killers[i] = MOVE_NONE;
587 }
588
589 namespace {
590
591   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
592   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
593   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
594   // reached.
595
596   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
597
598     Position p(pos);
599     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
600     Move EasyMove = MOVE_NONE;
601     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
602
603     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
604     RootMoveList rml(p, searchMoves);
605
606     // Handle special case of searching on a mate/stale position
607     if (rml.move_count() == 0)
608     {
609         if (PonderSearch)
610             wait_for_stop_or_ponderhit();
611
612         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
613     }
614
615     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
616     // so to output information also for iteration 1.
617     cout << "info depth " << 1
618          << "\ninfo depth " << 1
619          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
620          << " time " << current_search_time()
621          << " nodes " << TM.nodes_searched()
622          << " nps " << nps()
623          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
624
625     // Initialize
626     TT.new_search();
627     H.clear();
628     init_ss_array(ss);
629     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
630     Iteration = 1;
631
632     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
633     if (   rml.move_count() == 1
634         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
635         EasyMove = rml.get_move(0);
636
637     // Iterative deepening loop
638     while (Iteration < PLY_MAX)
639     {
640         // Initialize iteration
641         Iteration++;
642         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
643
644         cout << "info depth " << Iteration << endl;
645
646         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
647         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
648         {
649             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
650             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
651
652             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
653             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
654
655             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
656             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
657         }
658
659         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
660         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
661
662         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
663         // been overwritten during the search.
664         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
665
666         if (AbortSearch)
667             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
668
669         //Save info about search result
670         ValueByIteration[Iteration] = value;
671
672         // Drop the easy move if differs from the new best move
673         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
674             EasyMove = MOVE_NONE;
675
676         if (UseTimeManagement)
677         {
678             // Time to stop?
679             bool stopSearch = false;
680
681             // Stop search early if there is only a single legal move,
682             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
683             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
684                 stopSearch = true;
685
686             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
687             if (  Iteration >= 6
688                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
689                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
690                 stopSearch = true;
691
692             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
693             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
694             if (   Iteration >= 8
695                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
696                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
697                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
698                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
699                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
700                 stopSearch = true;
701
702             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
703             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
704                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
705                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
706
707             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
708             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
709             // move at the next iteration anyway.
710             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
711                 stopSearch = true;
712
713             if (stopSearch)
714             {
715                 if (PonderSearch)
716                     StopOnPonderhit = true;
717                 else
718                     break;
719             }
720         }
721
722         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
723             break;
724     }
725
726     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
727     // best move before we are told to do so.
728     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
729         wait_for_stop_or_ponderhit();
730     else
731         // Print final search statistics
732         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
733              << " nps " << nps()
734              << " time " << current_search_time()
735              << " hashfull " << TT.full() << endl;
736
737     // Print the best move and the ponder move to the standard output
738     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
739     {
740         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
741         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
742     }
743
744     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
745
746     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
747
748     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
749         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
750
751     cout << endl;
752
753     if (UseLogFile)
754     {
755         if (dbg_show_mean)
756             dbg_print_mean(LogFile);
757
758         if (dbg_show_hit_rate)
759             dbg_print_hit_rate(LogFile);
760
761         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
762                 << "\nNodes/second: " << nps()
763                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
764
765         StateInfo st;
766         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
767         LogFile << "\nPonder move: "
768                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
769                 << endl;
770     }
771     return rml.get_move_score(0);
772   }
773
774
775   // root_search() is the function which searches the root node. It is
776   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
777   // scheme, prints some information to the standard output and handles
778   // the fail low/high loops.
779
780   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
781
782     EvalInfo ei;
783     StateInfo st;
784     CheckInfo ci(pos);
785     int64_t nodes;
786     Move move;
787     Depth depth, ext, newDepth;
788     Value value, alpha, beta;
789     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
790     int researchCountFH, researchCountFL;
791
792     researchCountFH = researchCountFL = 0;
793     alpha = *alphaPtr;
794     beta = *betaPtr;
795     isCheck = pos.is_check();
796
797     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
798     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
799     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
800     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
801
802     // Step 5. Evaluate the position statically
803     // At root we do this only to get reference value for child nodes
804     if (!isCheck)
805         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
806     else
807         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
808
809     // Step 6. Razoring (omitted at root)
810     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
811     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
812     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
813
814     // Step extra. Fail low loop
815     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
816     // with bigger window until we are not failing low anymore.
817     while (1)
818     {
819         // Sort the moves before to (re)search
820         rml.sort();
821
822         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
823         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
824         {
825             // This is used by time management
826             FirstRootMove = (i == 0);
827
828             // Save the current node count before the move is searched
829             nodes = TM.nodes_searched();
830
831             // Reset beta cut-off counters
832             TM.resetBetaCounters();
833
834             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
835             // the standard output.
836             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
837
838             if (current_search_time() >= 1000)
839                 cout << "info currmove " << move
840                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
841
842             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
843             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
844
845             // Step 11. Decide the new search depth
846             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
847             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
848             newDepth = depth + ext;
849
850             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
851
852             // Step extra. Fail high loop
853             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
854             // high anymore.
855             value = - VALUE_INFINITE;
856
857             while (1)
858             {
859                 // Step 13. Make the move
860                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
861
862                 // Step extra. pv search
863                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
864                 // and for fail high research (value > alpha)
865                 if (i < MultiPV || value > alpha)
866                 {
867                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
868                     if (MultiPV > 1)
869                         alpha = -VALUE_INFINITE;
870
871                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
872                     value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
873                 }
874                 else
875                 {
876                     // Step 14. Reduced search
877                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
878                     bool doFullDepthSearch = true;
879
880                     if (    depth >= 3 * OnePly
881                         && !dangerous
882                         && !captureOrPromotion
883                         && !move_is_castle(move))
884                     {
885                         ss[0].reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
886                         if (ss[0].reduction)
887                         {
888                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
889                             value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
890                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
891                         }
892                     }
893
894                     // Step 15. Full depth search
895                     if (doFullDepthSearch)
896                     {
897                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
898                         ss[0].reduction = Depth(0);
899                         value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1, true, 0);
900
901                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
902                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
903                         if (value > alpha)
904                             value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
905                     }
906                 }
907
908                 // Step 16. Undo move
909                 pos.undo_move(move);
910
911                 // Can we exit fail high loop ?
912                 if (AbortSearch || value < beta)
913                     break;
914
915                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
916                 // the score before research in case we run out of time while researching.
917                 rml.set_move_score(i, value);
918                 update_pv(ss, 0);
919                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
920                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
921
922                 // Print information to the standard output
923                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
924
925                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
926                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
927                 researchCountFH++;
928
929             } // End of fail high loop
930
931             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
932             // was aborted because the user interrupted the search or because we
933             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
934             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
935             // move and/or PV.
936             if (AbortSearch)
937                 break;
938
939             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
940             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
941             int64_t our, their;
942             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
943             rml.set_beta_counters(i, our, their);
944             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
945
946             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
947             assert(value < beta);
948
949             // Step 17. Check for new best move
950             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
951                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
952             else
953             {
954                 // PV move or new best move!
955
956                 // Update PV
957                 rml.set_move_score(i, value);
958                 update_pv(ss, 0);
959                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
960                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
961
962                 if (MultiPV == 1)
963                 {
964                     // We record how often the best move has been changed in each
965                     // iteration. This information is used for time managment: When
966                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
967                     if (i > 0)
968                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
969
970                     // Print information to the standard output
971                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
972
973                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
974                     if (value > alpha)
975                         alpha = value;
976                 }
977                 else // MultiPV > 1
978                 {
979                     rml.sort_multipv(i);
980                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
981                     {
982                         cout << "info multipv " << j + 1
983                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
984                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
985                              << " time " << current_search_time()
986                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
987                              << " nps " << nps()
988                              << " pv ";
989
990                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
991                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
992
993                         cout << endl;
994                     }
995                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
996                 }
997             } // PV move or new best move
998
999             assert(alpha >= *alphaPtr);
1000
1001             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1002
1003             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1004                 StopOnPonderhit = false;
1005         }
1006
1007         // Can we exit fail low loop ?
1008         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1009             break;
1010
1011         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1012         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1013         researchCountFL++;
1014
1015     } // Fail low loop
1016
1017     // Sort the moves before to return
1018     rml.sort();
1019
1020     return alpha;
1021   }
1022
1023
1024   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1025
1026   template <NodeType PvNode>
1027   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1028                Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1029
1030     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1031     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1032     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1033     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1034
1035     Move movesSearched[256];
1036     EvalInfo ei;
1037     StateInfo st;
1038     const TTEntry* tte;
1039     Move ttMove, move;
1040     Depth ext, newDepth;
1041     Value bestValue, value, oldAlpha;
1042     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1043     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1044     bool mateThreat = false;
1045     int moveCount = 0;
1046     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1047     oldAlpha = alpha;
1048
1049     if (depth < OnePly)
1050         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1051
1052     // Step 1. Initialize node and poll
1053     // Polling can abort search.
1054     init_node(ss, ply, threadID);
1055
1056     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1057     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1058         return Value(0);
1059
1060     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1061         return VALUE_DRAW;
1062
1063     // Step 3. Mate distance pruning
1064     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1065     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1066     if (alpha >= beta)
1067         return alpha;
1068
1069     // Step 4. Transposition table lookup
1070
1071     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1072     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1073     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1074
1075     tte = TT.retrieve(posKey);
1076     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1077
1078     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1079     // This is to avoid problems in the following areas:
1080     //
1081     // * Repetition draw detection
1082     // * Fifty move rule detection
1083     // * Searching for a mate
1084     // * Printing of full PV line
1085
1086     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1087     {
1088         // Refresh tte entry to avoid aging
1089         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove);
1090
1091         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1092         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1093     }
1094
1095     // Step 5. Evaluate the position statically
1096     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1097     isCheck = pos.is_check();
1098     if (!isCheck)
1099     {
1100         if (!PvNode && tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1101             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1102         else
1103             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1104
1105         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1106         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1107     }
1108
1109     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1110     if (   !PvNode
1111         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1112         &&  ttMove == MOVE_NONE
1113         &&  ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1114         &&  depth < RazorDepth
1115         && !isCheck
1116         && !value_is_mate(beta)
1117         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1118     {
1119         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1120         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1121         if (v < rbeta)
1122             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1123             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1124             return v;
1125     }
1126
1127     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1128     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1129     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1130     if (   !PvNode
1131         &&  allowNullmove
1132         &&  depth < RazorDepth
1133         && !isCheck
1134         && !value_is_mate(beta)
1135         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1136         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1137         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1138
1139     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1140     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1141     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1142     // NullMoveMargin under beta.
1143     if (   !PvNode
1144         &&  allowNullmove
1145         &&  depth > OnePly
1146         && !isCheck
1147         && !value_is_mate(beta)
1148         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1149         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1150     {
1151         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1152
1153         // Null move dynamic reduction based on depth
1154         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1155
1156         // Null move dynamic reduction based on value
1157         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1158             R++;
1159
1160         pos.do_null_move(st);
1161
1162         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1163
1164         pos.undo_null_move();
1165
1166         if (nullValue >= beta)
1167         {
1168             // Do not return unproven mate scores
1169             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1170                 nullValue = beta;
1171
1172             if (depth < 6 * OnePly)
1173                 return nullValue;
1174
1175             // Do zugzwang verification search
1176             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1177             if (v >= beta)
1178                 return nullValue;
1179         } else {
1180             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1181             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1182             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1183             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1184             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1185             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1186             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1187                 mateThreat = true;
1188
1189             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1190             if (   depth < ThreatDepth
1191                 && ss[ply - 1].reduction
1192                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1193                 return beta - 1;
1194         }
1195     }
1196
1197     // Step 9. Internal iterative deepening
1198     // We have different rules for PV nodes and non-pv nodes
1199     if (   PvNode
1200         && depth >= IIDDepthAtPVNodes
1201         && ttMove == MOVE_NONE)
1202     {
1203         search<PV>(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, false, threadID);
1204         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1205         tte = TT.retrieve(posKey);
1206     }
1207
1208     if (   !PvNode
1209         && depth >= IIDDepthAtNonPVNodes
1210         && ttMove == MOVE_NONE
1211         && !isCheck
1212         && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1213     {
1214         search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth/2, ply, false, threadID);
1215         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1216         tte = TT.retrieve(posKey);
1217     }
1218
1219     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1220     if (PvNode)
1221         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1222
1223     // Initialize a MovePicker object for the current position
1224     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1225     CheckInfo ci(pos);
1226
1227     // Step 10. Loop through moves
1228     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1229     while (   bestValue < beta
1230            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1231            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1232     {
1233       assert(move_is_ok(move));
1234
1235       if (move == excludedMove)
1236           continue;
1237
1238       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1239       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1240       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1241
1242       // Step 11. Decide the new search depth
1243       ext = extension(pos, move, PvNode, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1244
1245       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1246       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1247       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1248       if (   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1249           && tte
1250           && move == tte->move()
1251           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1252           && ext < OnePly
1253           && is_lower_bound(tte->type())
1254           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1255       {
1256           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1257
1258           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1259           {
1260               Value excValue = search<NonPV>(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin - 1, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1261
1262               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1263                   ext = OnePly;
1264           }
1265       }
1266
1267       newDepth = depth - OnePly + ext;
1268
1269       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1270       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1271
1272       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1273       if (   !PvNode
1274           && !isCheck
1275           && !dangerous
1276           && !captureOrPromotion
1277           && !move_is_castle(move)
1278           &&  move != ttMove)
1279       {
1280           // Move count based pruning
1281           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1282               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1283               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1284               continue;
1285
1286           // Value based pruning
1287           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount); // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1288           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1289                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1290
1291           if (futilityValueScaled < beta)
1292           {
1293               if (futilityValueScaled > bestValue)
1294                   bestValue = futilityValueScaled;
1295               continue;
1296           }
1297       }
1298
1299       // Step 13. Make the move
1300       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1301
1302       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1303       // The first move in list is the expected PV
1304       if (PvNode && moveCount == 1)
1305           value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1306       else
1307       {
1308         // Step 14. Reduced search
1309         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1310         bool doFullDepthSearch = true;
1311
1312         if (    depth >= 3 * OnePly
1313             && !dangerous
1314             && !captureOrPromotion
1315             && !move_is_castle(move)
1316             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1317         {
1318             ss[ply].reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1319             if (ss[ply].reduction)
1320             {
1321                 value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1322                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1323             }
1324         }
1325
1326         // Step 15. Full depth search
1327         if (doFullDepthSearch)
1328         {
1329             ss[ply].reduction = Depth(0);
1330             value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1331
1332             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1333             if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1334                 value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1335         }
1336       }
1337
1338       // Step 16. Undo move
1339       pos.undo_move(move);
1340
1341       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1342
1343       // Step 17. Check for new best move
1344       if (value > bestValue)
1345       {
1346           bestValue = value;
1347           if (value > alpha)
1348           {
1349               alpha = value;
1350               update_pv(ss, ply);
1351               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1352                   ss[ply].mateKiller = move;
1353           }
1354       }
1355
1356       // Step 18. Check for split
1357       if (   TM.active_threads() > 1
1358           && bestValue < beta
1359           && depth >= MinimumSplitDepth
1360           && Iteration <= 99
1361           && TM.available_thread_exists(threadID)
1362           && !AbortSearch
1363           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1364           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1365                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode))
1366           break;
1367     }
1368
1369     // Step 19. Check for mate and stalemate
1370     // All legal moves have been searched and if there are
1371     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1372     // If one move was excluded return fail low score.
1373     if (!moveCount)
1374         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1375
1376     // Step 20. Update tables
1377     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1378     // history counters, and killer moves.
1379     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1380         return bestValue;
1381
1382     if (bestValue <= oldAlpha)
1383         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1384
1385     else if (bestValue >= beta)
1386     {
1387         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1388         move = ss[ply].pv[ply];
1389         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1390         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1391         {
1392             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1393             update_killers(move, ss[ply]);
1394         }
1395     }
1396     else
1397         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1398
1399     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1400
1401     return bestValue;
1402   }
1403
1404
1405   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1406   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1407   // less than OnePly).
1408
1409   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1410                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1411
1412     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1413     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1414     assert(depth <= 0);
1415     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1416     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1417
1418     EvalInfo ei;
1419     StateInfo st;
1420     Move ttMove, move;
1421     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1422     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1423     const TTEntry* tte = NULL;
1424     int moveCount = 0;
1425     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1426     Value oldAlpha = alpha;
1427
1428     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1429     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1430     init_node(ss, ply, threadID);
1431
1432     // After init_node() that calls poll()
1433     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1434         return Value(0);
1435
1436     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1437         return VALUE_DRAW;
1438
1439     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1440     // pruning, but only for move ordering.
1441     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1442     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1443
1444     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1445     {
1446         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1447
1448         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1449         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1450     }
1451
1452     isCheck = pos.is_check();
1453
1454     // Evaluate the position statically
1455     if (isCheck)
1456         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1457     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1458         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1459     else
1460         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1461
1462     if (!isCheck)
1463     {
1464         ss[ply].eval = staticValue;
1465         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1466     }
1467
1468     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1469     // at least beta.
1470     bestValue = staticValue;
1471
1472     if (bestValue >= beta)
1473     {
1474         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1475         if (!isCheck && !tte && ei.kingDanger[pos.side_to_move()] == 0)
1476             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1477
1478         return bestValue;
1479     }
1480
1481     if (bestValue > alpha)
1482         alpha = bestValue;
1483
1484     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1485     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1486
1487     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1488     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1489     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1490     // and we are near beta) will be generated.
1491     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1492     CheckInfo ci(pos);
1493     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1494     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1495
1496     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1497     while (   alpha < beta
1498            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1499     {
1500       assert(move_is_ok(move));
1501
1502       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1503
1504       // Update current move
1505       moveCount++;
1506       ss[ply].currentMove = move;
1507
1508       // Futility pruning
1509       if (   enoughMaterial
1510           && !isCheck
1511           && !pvNode
1512           && !moveIsCheck
1513           &&  move != ttMove
1514           && !move_is_promotion(move)
1515           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1516       {
1517           futilityValue =  futilityBase
1518                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1519                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1520
1521           if (futilityValue < alpha)
1522           {
1523               if (futilityValue > bestValue)
1524                   bestValue = futilityValue;
1525               continue;
1526           }
1527       }
1528
1529       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1530       evasionPrunable =   isCheck
1531                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1532                        && !pos.move_is_capture(move)
1533                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1534                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1535
1536       // Don't search moves with negative SEE values
1537       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1538           && !pvNode
1539           &&  move != ttMove
1540           && !move_is_promotion(move)
1541           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1542           continue;
1543
1544       // Make and search the move
1545       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1546       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1547       pos.undo_move(move);
1548
1549       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1550
1551       // New best move?
1552       if (value > bestValue)
1553       {
1554           bestValue = value;
1555           if (value > alpha)
1556           {
1557               alpha = value;
1558               update_pv(ss, ply);
1559           }
1560        }
1561     }
1562
1563     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1564     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1565     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1566         return value_mated_in(ply);
1567
1568     // Update transposition table
1569     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1570     if (bestValue <= oldAlpha)
1571     {
1572         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1573         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1574         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.kingDanger[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1575         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1576     }
1577     else if (bestValue >= beta)
1578     {
1579         move = ss[ply].pv[ply];
1580         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1581
1582         // Update killers only for good checking moves
1583         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1584             update_killers(move, ss[ply]);
1585     }
1586     else
1587         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1588
1589     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1590
1591     return bestValue;
1592   }
1593
1594
1595   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1596   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1597   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1598   // table, done a null move search, and searched the first move before
1599   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1600   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1601   // care of after we return from the split point.
1602
1603   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1604
1605     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1606     assert(TM.active_threads() > 1);
1607
1608     StateInfo st;
1609     Move move;
1610     Depth ext, newDepth;
1611     Value value, futilityValueScaled;
1612     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1613     int moveCount;
1614     value = -VALUE_INFINITE;
1615
1616     Position pos(*sp->pos);
1617     CheckInfo ci(pos);
1618     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1619     isCheck = pos.is_check();
1620
1621     // Step 10. Loop through moves
1622     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1623     lock_grab(&(sp->lock));
1624
1625     while (    sp->bestValue < sp->beta
1626            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1627            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1628     {
1629       moveCount = ++sp->moves;
1630       lock_release(&(sp->lock));
1631
1632       assert(move_is_ok(move));
1633
1634       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1635       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1636
1637       // Step 11. Decide the new search depth
1638       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1639       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1640
1641       // Update current move
1642       ss[sp->ply].currentMove = move;
1643
1644       // Step 12. Futility pruning
1645       if (   !isCheck
1646           && !dangerous
1647           && !captureOrPromotion
1648           && !move_is_castle(move))
1649       {
1650           // Move count based pruning
1651           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1652               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1653               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1654           {
1655               lock_grab(&(sp->lock));
1656               continue;
1657           }
1658
1659           // Value based pruning
1660           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1661           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1662                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1663
1664           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1665           {
1666               lock_grab(&(sp->lock));
1667
1668               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1669                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1670               continue;
1671           }
1672       }
1673
1674       // Step 13. Make the move
1675       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1676
1677       // Step 14. Reduced search
1678       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1679       bool doFullDepthSearch = true;
1680
1681       if (   !dangerous
1682           && !captureOrPromotion
1683           && !move_is_castle(move)
1684           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1685       {
1686           ss[sp->ply].reduction = reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1687           if (ss[sp->ply].reduction)
1688           {
1689               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(sp->alpha+1), -(sp->alpha), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1690               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1691           }
1692       }
1693
1694       // Step 15. Full depth search
1695       if (doFullDepthSearch)
1696       {
1697           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1698           value = -search<NonPV>(pos, ss, -(sp->alpha+1), -(sp->alpha), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1699       }
1700
1701       // Step 16. Undo move
1702       pos.undo_move(move);
1703
1704       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1705
1706       // Step 17. Check for new best move
1707       lock_grab(&(sp->lock));
1708
1709       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1710       {
1711           sp->bestValue = value;
1712           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1713           {
1714               sp->stopRequest = true;
1715               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1716           }
1717       }
1718     }
1719
1720     /* Here we have the lock still grabbed */
1721
1722     sp->slaves[threadID] = 0;
1723     sp->cpus--;
1724
1725     lock_release(&(sp->lock));
1726   }
1727
1728
1729   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1730   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1731   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1732   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1733   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1734   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1735   // after we return from the split point.
1736
1737   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1738
1739     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1740     assert(TM.active_threads() > 1);
1741
1742     StateInfo st;
1743     Move move;
1744     Depth ext, newDepth;
1745     Value value;
1746     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1747     int moveCount;
1748     value = -VALUE_INFINITE;
1749
1750     Position pos(*sp->pos);
1751     CheckInfo ci(pos);
1752     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1753
1754     // Step 10. Loop through moves
1755     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1756     lock_grab(&(sp->lock));
1757
1758     while (    sp->alpha < sp->beta
1759            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1760            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1761     {
1762       moveCount = ++sp->moves;
1763       lock_release(&(sp->lock));
1764
1765       assert(move_is_ok(move));
1766
1767       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1768       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1769
1770       // Step 11. Decide the new search depth
1771       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1772       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1773
1774       // Update current move
1775       ss[sp->ply].currentMove = move;
1776
1777       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1778
1779       // Step 13. Make the move
1780       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1781
1782       // Step 14. Reduced search
1783       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1784       bool doFullDepthSearch = true;
1785
1786       if (   !dangerous
1787           && !captureOrPromotion
1788           && !move_is_castle(move)
1789           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1790       {
1791           ss[sp->ply].reduction = reduction<PV>(sp->depth, moveCount);
1792           if (ss[sp->ply].reduction)
1793           {
1794               Value localAlpha = sp->alpha;
1795               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1796               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1797           }
1798       }
1799
1800       // Step 15. Full depth search
1801       if (doFullDepthSearch)
1802       {
1803           Value localAlpha = sp->alpha;
1804           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1805           value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1806
1807           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1808           {
1809               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1810               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1811               localAlpha = sp->alpha;
1812               if (localAlpha < sp->beta)
1813                   value = -search<PV>(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, false, threadID);
1814           }
1815       }
1816
1817       // Step 16. Undo move
1818       pos.undo_move(move);
1819
1820       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1821
1822       // Step 17. Check for new best move
1823       lock_grab(&(sp->lock));
1824
1825       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1826       {
1827           sp->bestValue = value;
1828           if (value > sp->alpha)
1829           {
1830               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
1831               if (value >= sp->beta)
1832                   sp->stopRequest = true;
1833
1834               sp->alpha = value;
1835
1836               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1837               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1838                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1839           }
1840       }
1841     }
1842
1843     /* Here we have the lock still grabbed */
1844
1845     sp->slaves[threadID] = 0;
1846     sp->cpus--;
1847
1848     lock_release(&(sp->lock));
1849   }
1850
1851
1852   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
1853   // (search() qsearch(), and so on) and initializes the
1854   // search stack object corresponding to the current node. Once every
1855   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
1856   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
1857
1858   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
1859
1860     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1861     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1862
1863     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1864
1865     if (threadID == 0)
1866     {
1867         NodesSincePoll++;
1868         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
1869         {
1870             poll();
1871             NodesSincePoll = 0;
1872         }
1873     }
1874     ss[ply].init(ply);
1875     ss[ply + 2].initKillers();
1876   }
1877
1878
1879   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1880   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1881   // current node.
1882
1883   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
1884
1885     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1886
1887     int p;
1888
1889     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1890
1891     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1892         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1893
1894     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1895   }
1896
1897
1898   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1899   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1900   // the PV at the parent node.
1901
1902   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
1903
1904     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1905
1906     int p;
1907
1908     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1909
1910     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1911         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1912
1913     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1914   }
1915
1916
1917   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1918   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1919   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1920   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1921   // second move is assumed to be a move from the current position.
1922
1923   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1924
1925     Square f1, t1, f2, t2;
1926     Piece p;
1927
1928     assert(move_is_ok(m1));
1929     assert(move_is_ok(m2));
1930
1931     if (m2 == MOVE_NONE)
1932         return false;
1933
1934     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1935     f2 = move_from(m2);
1936     t1 = move_to(m1);
1937     if (f2 == t1)
1938         return true;
1939
1940     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1941     t2 = move_to(m2);
1942     f1 = move_from(m1);
1943     if (t2 == f1)
1944         return true;
1945
1946     // Case 3: Moving through the vacated square
1947     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1948         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1949       return true;
1950
1951     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1952     p = pos.piece_on(t1);
1953     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1954         return true;
1955
1956     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1957     if (    piece_is_slider(p)
1958         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1959         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1960     {
1961         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1962         // move is the opposite of the checking piece.
1963         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1964         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1965
1966         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1967             return true;
1968     }
1969     return false;
1970   }
1971
1972
1973   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1974   // eventually compensated for the ply.
1975
1976   bool value_is_mate(Value value) {
1977
1978     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1979
1980     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1981           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1982   }
1983
1984
1985   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1986   // killer moves of that ply.
1987
1988   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
1989
1990       const Move* k = ss.killers;
1991       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1992           if (*k == m)
1993               return true;
1994
1995       return false;
1996   }
1997
1998
1999   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2000   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2001   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2002   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2003   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2004   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2005
2006   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2007                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2008
2009     assert(m != MOVE_NONE);
2010
2011     Depth result = Depth(0);
2012     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2013
2014     if (*dangerous)
2015     {
2016         if (moveIsCheck)
2017             result += CheckExtension[pvNode];
2018
2019         if (singleEvasion)
2020             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2021
2022         if (mateThreat)
2023             result += MateThreatExtension[pvNode];
2024     }
2025
2026     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2027     {
2028         Color c = pos.side_to_move();
2029         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2030         {
2031             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2032             *dangerous = true;
2033         }
2034         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2035         {
2036             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2037             *dangerous = true;
2038         }
2039     }
2040
2041     if (   captureOrPromotion
2042         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2043         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2044             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2045         && !move_is_promotion(m)
2046         && !move_is_ep(m))
2047     {
2048         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2049         *dangerous = true;
2050     }
2051
2052     if (   pvNode
2053         && captureOrPromotion
2054         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2055         && pos.see_sign(m) >= 0)
2056     {
2057         result += OnePly/2;
2058         *dangerous = true;
2059     }
2060
2061     return Min(result, OnePly);
2062   }
2063
2064
2065   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2066   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2067   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2068   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2069   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2070   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2071   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2072
2073   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2074
2075     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2076   }
2077
2078
2079   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2080   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2081   // candidates for pruning.
2082
2083   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2084
2085     assert(move_is_ok(m));
2086     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2087     assert(!pos.move_is_check(m));
2088     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2089     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2090
2091     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2092
2093     // Prune if there isn't any threat move
2094     if (threat == MOVE_NONE)
2095         return true;
2096
2097     mfrom = move_from(m);
2098     mto = move_to(m);
2099     tfrom = move_from(threat);
2100     tto = move_to(threat);
2101
2102     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2103     if (mfrom == tto)
2104         return false;
2105
2106     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2107     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2108     if (   pos.move_is_capture(threat)
2109         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2110             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2111         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2112         return false;
2113
2114     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2115     // prune safe moves which block its ray.
2116     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2117         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2118         && pos.see_sign(m) >= 0)
2119         return false;
2120
2121     return true;
2122   }
2123
2124
2125   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2126   // can be used at a given point in search.
2127
2128   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2129
2130     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2131
2132     return   (   tte->depth() >= depth
2133               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2134               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2135
2136           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2137               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2138   }
2139
2140
2141   // refine_eval() returns the transposition table score if
2142   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2143
2144   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2145
2146       if (!tte)
2147           return defaultEval;
2148
2149       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2150
2151       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2152           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2153           return v;
2154
2155       return defaultEval;
2156   }
2157
2158
2159   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2160   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2161
2162   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2163                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2164
2165     Move m;
2166
2167     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2168
2169     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2170     {
2171         m = movesSearched[i];
2172
2173         assert(m != move);
2174
2175         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2176             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2177     }
2178   }
2179
2180
2181   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2182   // among the killer moves of that ply.
2183
2184   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2185
2186     if (m == ss.killers[0])
2187         return;
2188
2189     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2190         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2191
2192     ss.killers[0] = m;
2193   }
2194
2195
2196   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2197   // the static position evaluation before and after the move.
2198
2199   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2200
2201     if (   m != MOVE_NULL
2202         && before != VALUE_NONE
2203         && after != VALUE_NONE
2204         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2205         && !move_is_castle(m)
2206         && !move_is_promotion(m))
2207         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2208   }
2209
2210
2211   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2212   // since the beginning of the current search.
2213
2214   int current_search_time() {
2215
2216     return get_system_time() - SearchStartTime;
2217   }
2218
2219
2220   // nps() computes the current nodes/second count.
2221
2222   int nps() {
2223
2224     int t = current_search_time();
2225     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2226   }
2227
2228
2229   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2230   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2231   // search.
2232
2233   void poll() {
2234
2235     static int lastInfoTime;
2236     int t = current_search_time();
2237
2238     //  Poll for input
2239     if (Bioskey())
2240     {
2241         // We are line oriented, don't read single chars
2242         std::string command;
2243
2244         if (!std::getline(std::cin, command))
2245             command = "quit";
2246
2247         if (command == "quit")
2248         {
2249             AbortSearch = true;
2250             PonderSearch = false;
2251             Quit = true;
2252             return;
2253         }
2254         else if (command == "stop")
2255         {
2256             AbortSearch = true;
2257             PonderSearch = false;
2258         }
2259         else if (command == "ponderhit")
2260             ponderhit();
2261     }
2262
2263     // Print search information
2264     if (t < 1000)
2265         lastInfoTime = 0;
2266
2267     else if (lastInfoTime > t)
2268         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2269         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2270         lastInfoTime = 0;
2271
2272     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2273     {
2274         lastInfoTime = t;
2275
2276         if (dbg_show_mean)
2277             dbg_print_mean();
2278
2279         if (dbg_show_hit_rate)
2280             dbg_print_hit_rate();
2281
2282         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2283              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2284     }
2285
2286     // Should we stop the search?
2287     if (PonderSearch)
2288         return;
2289
2290     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2291                            && !AspirationFailLow
2292                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2293
2294     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2295                      || stillAtFirstMove;
2296
2297     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2298         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2299         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2300         AbortSearch = true;
2301   }
2302
2303
2304   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2305   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2306   // it correctly predicted the opponent's move.
2307
2308   void ponderhit() {
2309
2310     int t = current_search_time();
2311     PonderSearch = false;
2312
2313     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2314                            && !AspirationFailLow
2315                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2316
2317     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2318                      || stillAtFirstMove;
2319
2320     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2321         AbortSearch = true;
2322   }
2323
2324
2325   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2326
2327   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2328
2329     for (int i = 0; i < 3; i++)
2330     {
2331         ss[i].init(i);
2332         ss[i].initKillers();
2333     }
2334   }
2335
2336
2337   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2338   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2339   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2340   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2341   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2342   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2343
2344   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2345
2346     std::string command;
2347
2348     while (true)
2349     {
2350         if (!std::getline(std::cin, command))
2351             command = "quit";
2352
2353         if (command == "quit")
2354         {
2355             Quit = true;
2356             break;
2357         }
2358         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2359             break;
2360     }
2361   }
2362
2363
2364   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2365   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2366
2367   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2368
2369     cout << "info depth " << Iteration
2370          << " score " << value_to_string(value)
2371          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2372             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2373          << " time "  << current_search_time()
2374          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2375          << " nps "   << nps()
2376          << " pv ";
2377
2378     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2379         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2380
2381     cout << endl;
2382
2383     if (UseLogFile)
2384     {
2385         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2386             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2387
2388         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2389                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2390     }
2391   }
2392
2393
2394   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2395   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2396   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2397   // threads and one for Windows threads.
2398
2399 #if !defined(_MSC_VER)
2400
2401   void* init_thread(void *threadID) {
2402
2403     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2404     return NULL;
2405   }
2406
2407 #else
2408
2409   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2410
2411     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2412     return 0;
2413   }
2414
2415 #endif
2416
2417
2418   /// The ThreadsManager class
2419
2420   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2421   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2422   // counters used to sort the moves at root.
2423
2424   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2425
2426     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2427         threads[i].nodes = 0ULL;
2428   }
2429
2430   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2431
2432     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2433         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2434   }
2435
2436   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2437
2438     int64_t result = 0ULL;
2439     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2440         result += threads[i].nodes;
2441
2442     return result;
2443   }
2444
2445   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2446
2447     our = their = 0UL;
2448     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2449     {
2450         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2451         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2452     }
2453   }
2454
2455
2456   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2457   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2458   // object for which the current thread is the master.
2459
2460   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2461
2462     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2463
2464     while (true)
2465     {
2466         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2467         // master should exit as last one.
2468         if (AllThreadsShouldExit)
2469         {
2470             assert(!sp);
2471             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2472             return;
2473         }
2474
2475         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2476         // instead of wasting CPU time polling for work.
2477         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2478         {
2479             assert(!sp);
2480             assert(threadID != 0);
2481             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2482
2483 #if !defined(_MSC_VER)
2484             lock_grab(&WaitLock);
2485             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2486                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2487             lock_release(&WaitLock);
2488 #else
2489             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2490 #endif
2491         }
2492
2493         // If thread has just woken up, mark it as available
2494         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2495             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2496
2497         // If this thread has been assigned work, launch a search
2498         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2499         {
2500             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2501
2502             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2503
2504             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2505                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2506             else
2507                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2508
2509             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2510
2511             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2512         }
2513
2514         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2515         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2516         if (sp && sp->cpus == 0)
2517         {
2518             // Because sp->cpus is decremented under lock protection,
2519             // be sure sp->lock has been released before to proceed.
2520             lock_grab(&(sp->lock));
2521             lock_release(&(sp->lock));
2522
2523             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2524
2525             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2526             return;
2527         }
2528     }
2529   }
2530
2531
2532   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2533   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2534   // objects.
2535
2536   void ThreadsManager::init_threads() {
2537
2538     volatile int i;
2539     bool ok;
2540
2541 #if !defined(_MSC_VER)
2542     pthread_t pthread[1];
2543 #endif
2544
2545     // Initialize global locks
2546     lock_init(&MPLock, NULL);
2547     lock_init(&WaitLock, NULL);
2548
2549 #if !defined(_MSC_VER)
2550     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2551 #else
2552     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2553         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2554 #endif
2555
2556     // Initialize SplitPointStack locks
2557     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2558         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2559         {
2560             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2561             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2562         }
2563
2564     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2565     AllThreadsShouldExit = false;
2566
2567     // Threads will be put to sleep as soon as created
2568     AllThreadsShouldSleep = true;
2569
2570     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2571     ActiveThreads = 1;
2572     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2573     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2574         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2575
2576     // Launch the helper threads
2577     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2578     {
2579
2580 #if !defined(_MSC_VER)
2581         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2582 #else
2583         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2584 #endif
2585
2586         if (!ok)
2587         {
2588             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2589             Application::exit_with_failure();
2590         }
2591
2592         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2593         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2594     }
2595   }
2596
2597
2598   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2599   // helper threads exit cleanly.
2600
2601   void ThreadsManager::exit_threads() {
2602
2603     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2604     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2605     wake_sleeping_threads();
2606
2607     // This makes the threads to exit idle_loop()
2608     AllThreadsShouldExit = true;
2609
2610     // Wait for thread termination
2611     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2612         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2613
2614     // Now we can safely destroy the locks
2615     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2616         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2617             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2618
2619     lock_destroy(&WaitLock);
2620     lock_destroy(&MPLock);
2621   }
2622
2623
2624   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2625   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2626   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2627
2628   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2629
2630     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2631
2632     SplitPoint* sp;
2633
2634     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2635     return sp != NULL;
2636   }
2637
2638
2639   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2640   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2641   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2642   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2643   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2644   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2645   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2646
2647   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2648
2649     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2650     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2651     assert(ActiveThreads > 1);
2652
2653     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2654         return false;
2655
2656     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2657     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2658
2659     if (localActiveSplitPoints == 0)
2660         // No active split points means that the thread is available as
2661         // a slave for any other thread.
2662         return true;
2663
2664     if (ActiveThreads == 2)
2665         return true;
2666
2667     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2668     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2669     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2670     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2671         return true;
2672
2673     return false;
2674   }
2675
2676
2677   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2678   // a slave for the thread with threadID "master".
2679
2680   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2681
2682     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2683     assert(ActiveThreads > 1);
2684
2685     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2686         if (thread_is_available(i, master))
2687             return true;
2688
2689     return false;
2690   }
2691
2692
2693   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2694   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2695   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2696   // split point objects), the function immediately returns false. If
2697   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2698   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2699   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2700   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2701   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2702   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2703   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2704
2705   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2706              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2707              Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2708
2709     assert(p.is_ok());
2710     assert(sstck != NULL);
2711     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2712     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2713     assert(   ( pvNode && *bestValue <= *alpha)
2714            || (!pvNode && *bestValue <   beta ));
2715     assert(!pvNode || *alpha < beta);
2716     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2717     assert(depth > Depth(0));
2718     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2719     assert(ActiveThreads > 1);
2720
2721     SplitPoint* splitPoint;
2722
2723     lock_grab(&MPLock);
2724
2725     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2726     // active split points, don't split.
2727     if (   !available_thread_exists(master)
2728         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2729     {
2730         lock_release(&MPLock);
2731         return false;
2732     }
2733
2734     // Pick the next available split point object from the split point stack
2735     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2736
2737     // Initialize the split point object
2738     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2739     splitPoint->stopRequest = false;
2740     splitPoint->ply = ply;
2741     splitPoint->depth = depth;
2742     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2743     splitPoint->alpha = *alpha;
2744     splitPoint->beta = beta;
2745     splitPoint->pvNode = pvNode;
2746     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2747     splitPoint->master = master;
2748     splitPoint->mp = mp;
2749     splitPoint->moves = *moves;
2750     splitPoint->cpus = 1;
2751     splitPoint->pos = &p;
2752     splitPoint->parentSstack = sstck;
2753     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2754         splitPoint->slaves[i] = 0;
2755
2756     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2757     threads[master].activeSplitPoints++;
2758
2759     // If we are here it means we are not available
2760     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2761
2762     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2763     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2764         if (thread_is_available(i, master))
2765         {
2766             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2767             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2768             splitPoint->slaves[i] = 1;
2769             splitPoint->cpus++;
2770         }
2771
2772     assert(splitPoint->cpus > 1);
2773
2774     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2775     lock_release(&MPLock);
2776
2777     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2778     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2779     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2780         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2781         {
2782             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2783
2784             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2785
2786             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2787         }
2788
2789     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2790     // which it will instantly launch a search, because its state is
2791     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2792     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2793     // loop when all threads have finished their work at this split point
2794     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2795     idle_loop(master, splitPoint);
2796
2797     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2798     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2799     lock_grab(&MPLock);
2800
2801     *alpha = splitPoint->alpha;
2802     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2803     threads[master].activeSplitPoints--;
2804     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2805
2806     lock_release(&MPLock);
2807     return true;
2808   }
2809
2810
2811   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2812   // to start a new search from the root.
2813
2814   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2815
2816     assert(AllThreadsShouldSleep);
2817     assert(ActiveThreads > 0);
2818
2819     AllThreadsShouldSleep = false;
2820
2821     if (ActiveThreads == 1)
2822         return;
2823
2824 #if !defined(_MSC_VER)
2825     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2826     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2827     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2828 #else
2829     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2830         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2831 #endif
2832
2833   }
2834
2835
2836   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2837   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2838   // finished the job and should be idle.
2839
2840   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2841
2842     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2843
2844     // This makes the threads to go to sleep
2845     AllThreadsShouldSleep = true;
2846   }
2847
2848   /// The RootMoveList class
2849
2850   // RootMoveList c'tor
2851
2852   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2853
2854     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2855     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2856     StateInfo st;
2857     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2858
2859     // Generate all legal moves
2860     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2861
2862     // Add each move to the moves[] array
2863     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2864     {
2865         bool includeMove = includeAllMoves;
2866
2867         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2868             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2869
2870         if (!includeMove)
2871             continue;
2872
2873         // Find a quick score for the move
2874         init_ss_array(ss);
2875         pos.do_move(cur->move, st);
2876         moves[count].move = cur->move;
2877         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2878         moves[count].pv[0] = cur->move;
2879         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2880         pos.undo_move(cur->move);
2881         count++;
2882     }
2883     sort();
2884   }
2885
2886
2887   // RootMoveList simple methods definitions
2888
2889   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2890
2891     moves[moveNum].nodes = nodes;
2892     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2893   }
2894
2895   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2896
2897     moves[moveNum].ourBeta = our;
2898     moves[moveNum].theirBeta = their;
2899   }
2900
2901   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2902
2903     int j;
2904
2905     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2906         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2907
2908     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2909   }
2910
2911
2912   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2913   // iteration.
2914
2915   void RootMoveList::sort() {
2916
2917     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2918   }
2919
2920
2921   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2922   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2923   // correctly in MultiPV mode.
2924
2925   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2926
2927     int i,j;
2928
2929     for (i = 1; i <= n; i++)
2930     {
2931         RootMove rm = moves[i];
2932         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2933             moves[j] = moves[j - 1];
2934
2935         moves[j] = rm;
2936     }
2937   }
2938
2939 } // namspace