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