Initialize SearchStack only once at RootMoveList c'tor
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101
102     Lock MPLock, WaitLock;
103
104 #if !defined(_MSC_VER)
105     pthread_cond_t WaitCond;
106 #else
107     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
108 #endif
109
110   };
111
112
113   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
114   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
115   // in the case of moves which fail low).
116
117   struct RootMove {
118
119     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
120
121     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
122     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
123     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
124     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126
127         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
128     }
129
130     Move move;
131     Value score;
132     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
133     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
134   };
135
136
137   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
138   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
139
140   class RootMoveList {
141
142   public:
143     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
144
145     int move_count() const { return count; }
146     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
147     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
148     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
149     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
150     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
151
152     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
153     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
154     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
155     void sort();
156     void sort_multipv(int n);
157
158   private:
159     static const int MaxRootMoves = 500;
160     RootMove moves[MaxRootMoves];
161     int count;
162   };
163
164
165   /// Adjustments
166
167   // Step 6. Razoring
168
169   // Maximum depth for razoring
170   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
171
172   // Dynamic razoring margin based on depth
173   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
174
175   // Step 8. Null move search with verification search
176
177   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
178   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
179   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
180
181   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
182   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
183
184   // Step 9. Internal iterative deepening
185
186   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
187   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
188
189   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
190   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
191   const Value IIDMargin = Value(0x100);
192
193   // Step 11. Decide the new search depth
194
195   // Extensions. Configurable UCI options
196   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
197   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
198   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
199
200   // Minimum depth for use of singular extension
201   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
202
203   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
204   // remaining ones we will extend it.
205   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
206
207   // Step 12. Futility pruning
208
209   // Futility margin for quiescence search
210   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
211
212   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
213   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
214   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
215
216   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
217   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
218
219   // Step 14. Reduced search
220
221   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
223
224   template <NodeType PV>
225   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
226
227   // Common adjustments
228
229   // Search depth at iteration 1
230   const Depth InitialDepth = OnePly;
231
232   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
233   // better than the second best move.
234   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
235
236
237   /// Global variables
238
239   // Iteration counter
240   int Iteration;
241
242   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
243   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
244   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245
246   // Search window management
247   int AspirationDelta;
248
249   // MultiPV mode
250   int MultiPV;
251
252   // Time managment variables
253   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
254   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257
258   // Log file
259   bool UseLogFile;
260   std::ofstream LogFile;
261
262   // Multi-threads related variables
263   Depth MinimumSplitDepth;
264   int MaxThreadsPerSplitPoint;
265   ThreadsManager TM;
266
267   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
268   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
269   int NodesSincePoll;
270   int NodesBetweenPolls = 30000;
271
272   // History table
273   History H;
274
275   /// Local functions
276
277   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
278   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
279
280   template <NodeType PvNode>
281   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
291
292   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
293   bool value_is_mate(Value value);
294   Value value_to_tt(Value v, int ply);
295   Value value_from_tt(Value v, int ply);
296   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
297   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
298   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
299   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
300   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
301   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
302   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
303
304   int current_search_time();
305   std::string value_to_uci(Value v);
306   int nps();
307   void poll();
308   void ponderhit();
309   void wait_for_stop_or_ponderhit();
310   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
311   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
312
313 #if !defined(_MSC_VER)
314   void *init_thread(void *threadID);
315 #else
316   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
317 #endif
318
319 }
320
321
322 ////
323 //// Functions
324 ////
325
326 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
327 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
328
329 void init_threads() { TM.init_threads(); }
330 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
331 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
332
333
334 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
335
336 void init_search() {
337
338   int d;  // depth (OnePly == 2)
339   int hd; // half depth (OnePly == 1)
340   int mc; // moveCount
341
342   // Init reductions array
343   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
344   {
345       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
346       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
347       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
348       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
349   }
350
351   // Init futility margins array
352   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
353       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
354
355   // Init futility move count array
356   for (d = 0; d < 32; d++)
357       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
358 }
359
360
361 // SearchStack::init() initializes a search stack entry.
362 // Called at the beginning of search() when starting to examine a new node.
363 void SearchStack::init() {
364
365   currentMove = threatMove = bestMove = MOVE_NONE;
366 }
367
368 // SearchStack::initKillers() initializes killers for a search stack entry
369 void SearchStack::initKillers() {
370
371   killers[0] = killers[1] = mateKiller = MOVE_NONE;
372 }
373
374
375 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
376 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
377
378 int perft(Position& pos, Depth depth)
379 {
380     StateInfo st;
381     Move move;
382     int sum = 0;
383     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
384
385     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
386     // the moves, just to count them.
387     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
388     {
389         while (mp.get_next_move()) sum++;
390         return sum;
391     }
392
393     // Loop through all legal moves
394     CheckInfo ci(pos);
395     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
396     {
397         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
398         sum += perft(pos, depth - OnePly);
399         pos.undo_move(move);
400     }
401     return sum;
402 }
403
404
405 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
406 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
407 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
408 /// when a quit command is received during the search.
409
410 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
411            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
412
413   // Initialize global search variables
414   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
415   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
416   NodesSincePoll = 0;
417   TM.resetNodeCounters();
418   SearchStartTime = get_system_time();
419   ExactMaxTime = maxTime;
420   MaxDepth = maxDepth;
421   MaxNodes = maxNodes;
422   InfiniteSearch = infinite;
423   PonderSearch = ponder;
424   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
425
426   // Look for a book move, only during games, not tests
427   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
428   {
429       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
430           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
431
432       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
433       if (bookMove != MOVE_NONE)
434       {
435           if (PonderSearch)
436               wait_for_stop_or_ponderhit();
437
438           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
439           return true;
440       }
441   }
442
443   // Read UCI option values
444   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
445   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
446       TT.clear();
447
448   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
449   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
450   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
451   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
452   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
453   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
454   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
455   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
456   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
457   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
458   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
459   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
460
461   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
462   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
463   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
464   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
465   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
466
467   if (UseLogFile)
468       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
469
470   read_weights(pos.side_to_move());
471
472   // Set the number of active threads
473   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
474   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
475   {
476       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
477       init_eval(TM.active_threads());
478   }
479
480   // Wake up sleeping threads
481   TM.wake_sleeping_threads();
482
483   // Set thinking time
484   int myTime = time[pos.side_to_move()];
485   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
486   if (UseTimeManagement)
487   {
488       if (!movesToGo) // Sudden death time control
489       {
490           if (myIncrement)
491           {
492               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
493               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
494           }
495           else // Blitz game without increment
496           {
497               MaxSearchTime = myTime / 30;
498               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
499           }
500       }
501       else // (x moves) / (y minutes)
502       {
503           if (movesToGo == 1)
504           {
505               MaxSearchTime = myTime / 2;
506               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
507           }
508           else
509           {
510               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
511               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
512           }
513       }
514
515       if (get_option_value_bool("Ponder"))
516       {
517           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
518           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
519       }
520   }
521
522   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
523   // heavy time pressure.
524   if (MaxNodes)
525       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
526   else if (myTime && myTime < 1000)
527       NodesBetweenPolls = 1000;
528   else if (myTime && myTime < 5000)
529       NodesBetweenPolls = 5000;
530   else
531       NodesBetweenPolls = 30000;
532
533   // Write search information to log file
534   if (UseLogFile)
535       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
536               << "infinite: "  << infinite
537               << " ponder: "   << ponder
538               << " time: "     << myTime
539               << " increment: " << myIncrement
540               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
541
542   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
543   id_loop(pos, searchMoves);
544
545   if (UseLogFile)
546       LogFile.close();
547
548   TM.put_threads_to_sleep();
549
550   return !Quit;
551 }
552
553
554 namespace {
555
556   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
557   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
558   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
559   // reached.
560
561   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
562
563     Position p(pos, pos.thread());
564     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
565     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
566     Move EasyMove = MOVE_NONE;
567     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
568
569     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
570     RootMoveList rml(p, searchMoves);
571
572     // Handle special case of searching on a mate/stale position
573     if (rml.move_count() == 0)
574     {
575         if (PonderSearch)
576             wait_for_stop_or_ponderhit();
577
578         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
579     }
580
581     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
582     // so to output information also for iteration 1.
583     cout << "info depth " << 1
584          << "\ninfo depth " << 1
585          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
586          << " time " << current_search_time()
587          << " nodes " << TM.nodes_searched()
588          << " nps " << nps()
589          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
590
591     // Initialize
592     TT.new_search();
593     H.clear();
594     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
595     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
596     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
597     Iteration = 1;
598
599     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
600     if (   rml.move_count() == 1
601         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
602         EasyMove = rml.get_move(0);
603
604     // Iterative deepening loop
605     while (Iteration < PLY_MAX)
606     {
607         // Initialize iteration
608         Iteration++;
609         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
610
611         cout << "info depth " << Iteration << endl;
612
613         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
614         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
615         {
616             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
617             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
618
619             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
620             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
621
622             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
623             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
624         }
625
626         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
627         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
628
629         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
630         // been overwritten during the search.
631         TT.insert_pv(p, pv);
632
633         if (AbortSearch)
634             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
635
636         //Save info about search result
637         ValueByIteration[Iteration] = value;
638
639         // Drop the easy move if differs from the new best move
640         if (pv[0] != EasyMove)
641             EasyMove = MOVE_NONE;
642
643         if (UseTimeManagement)
644         {
645             // Time to stop?
646             bool stopSearch = false;
647
648             // Stop search early if there is only a single legal move,
649             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
650             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
651                 stopSearch = true;
652
653             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
654             if (  Iteration >= 6
655                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
656                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
657                 stopSearch = true;
658
659             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
660             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
661             if (   Iteration >= 8
662                 && EasyMove == pv[0]
663                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
664                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
665                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
666                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
667                 stopSearch = true;
668
669             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
670             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
671                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
672                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
673
674             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
675             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
676             // move at the next iteration anyway.
677             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
678                 stopSearch = true;
679
680             if (stopSearch)
681             {
682                 if (PonderSearch)
683                     StopOnPonderhit = true;
684                 else
685                     break;
686             }
687         }
688
689         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
690             break;
691     }
692
693     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
694     // best move before we are told to do so.
695     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
696         wait_for_stop_or_ponderhit();
697     else
698         // Print final search statistics
699         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
700              << " nps " << nps()
701              << " time " << current_search_time() << endl;
702
703     // Print the best move and the ponder move to the standard output
704     if (pv[0] == MOVE_NONE)
705     {
706         pv[0] = rml.get_move(0);
707         pv[1] = MOVE_NONE;
708     }
709
710     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
711
712     cout << "bestmove " << pv[0];
713
714     if (pv[1] != MOVE_NONE)
715         cout << " ponder " << pv[1];
716
717     cout << endl;
718
719     if (UseLogFile)
720     {
721         if (dbg_show_mean)
722             dbg_print_mean(LogFile);
723
724         if (dbg_show_hit_rate)
725             dbg_print_hit_rate(LogFile);
726
727         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
728                 << "\nNodes/second: " << nps()
729                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
730
731         StateInfo st;
732         p.do_move(pv[0], st);
733         LogFile << "\nPonder move: "
734                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
735                 << endl;
736     }
737     return rml.get_move_score(0);
738   }
739
740
741   // root_search() is the function which searches the root node. It is
742   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
743   // scheme, prints some information to the standard output and handles
744   // the fail low/high loops.
745
746   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
747
748     EvalInfo ei;
749     StateInfo st;
750     CheckInfo ci(pos);
751     int64_t nodes;
752     Move move;
753     Depth depth, ext, newDepth;
754     Value value, alpha, beta;
755     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
756     int researchCountFH, researchCountFL;
757
758     researchCountFH = researchCountFL = 0;
759     alpha = *alphaPtr;
760     beta = *betaPtr;
761     isCheck = pos.is_check();
762
763     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
764     ss->init();
765
766     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
767     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
768     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
769
770     // Step 5. Evaluate the position statically
771     // At root we do this only to get reference value for child nodes
772     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
773
774     // Step 6. Razoring (omitted at root)
775     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
776     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
777     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
778
779     // Step extra. Fail low loop
780     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
781     // with bigger window until we are not failing low anymore.
782     while (1)
783     {
784         // Sort the moves before to (re)search
785         rml.sort();
786
787         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
788         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
789         {
790             // This is used by time management
791             FirstRootMove = (i == 0);
792
793             // Save the current node count before the move is searched
794             nodes = TM.nodes_searched();
795
796             // Reset beta cut-off counters
797             TM.resetBetaCounters();
798
799             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
800             // the standard output.
801             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
802
803             if (current_search_time() >= 1000)
804                 cout << "info currmove " << move
805                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
806
807             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
808             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
809
810             // Step 11. Decide the new search depth
811             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
812             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
813             newDepth = depth + ext;
814
815             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
816
817             // Step extra. Fail high loop
818             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
819             // high anymore.
820             value = - VALUE_INFINITE;
821
822             while (1)
823             {
824                 // Step 13. Make the move
825                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
826
827                 // Step extra. pv search
828                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
829                 // and for fail high research (value > alpha)
830                 if (i < MultiPV || value > alpha)
831                 {
832                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
833                     if (MultiPV > 1)
834                         alpha = -VALUE_INFINITE;
835
836                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
837                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
838                 }
839                 else
840                 {
841                     // Step 14. Reduced search
842                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
843                     bool doFullDepthSearch = true;
844
845                     if (    depth >= 3 * OnePly
846                         && !dangerous
847                         && !captureOrPromotion
848                         && !move_is_castle(move))
849                     {
850                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
851                         if (ss->reduction)
852                         {
853                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
854
855                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
856                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
857                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
858                         }
859
860                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
861                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
862                         // if the move fails high again then go with full depth search.
863                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
864                         {
865                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
866
867                             ss->reduction = OnePly;
868                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
869                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
870                         }
871                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
872                     }
873
874                     // Step 15. Full depth search
875                     if (doFullDepthSearch)
876                     {
877                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
878                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
879
880                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
881                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
882                         if (value > alpha)
883                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
884                     }
885                 }
886
887                 // Step 16. Undo move
888                 pos.undo_move(move);
889
890                 // Can we exit fail high loop ?
891                 if (AbortSearch || value < beta)
892                     break;
893
894                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
895                 // the score before research in case we run out of time while researching.
896                 rml.set_move_score(i, value);
897                 ss->bestMove = move;
898                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
899                 rml.set_move_pv(i, pv);
900
901                 // Print information to the standard output
902                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
903
904                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
905                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
906                 researchCountFH++;
907
908             } // End of fail high loop
909
910             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
911             // was aborted because the user interrupted the search or because we
912             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
913             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
914             // move and/or PV.
915             if (AbortSearch)
916                 break;
917
918             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
919             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
920             int64_t our, their;
921             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
922             rml.set_beta_counters(i, our, their);
923             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
924
925             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
926             assert(value < beta);
927
928             // Step 17. Check for new best move
929             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
930                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
931             else
932             {
933                 // PV move or new best move!
934
935                 // Update PV
936                 rml.set_move_score(i, value);
937                 ss->bestMove = move;
938                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
939                 rml.set_move_pv(i, pv);
940
941                 if (MultiPV == 1)
942                 {
943                     // We record how often the best move has been changed in each
944                     // iteration. This information is used for time managment: When
945                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
946                     if (i > 0)
947                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
948
949                     // Print information to the standard output
950                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
951
952                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
953                     if (value > alpha)
954                         alpha = value;
955                 }
956                 else // MultiPV > 1
957                 {
958                     rml.sort_multipv(i);
959                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
960                     {
961                         cout << "info multipv " << j + 1
962                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
963                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
964                              << " time " << current_search_time()
965                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
966                              << " nps " << nps()
967                              << " pv ";
968
969                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
970                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
971
972                         cout << endl;
973                     }
974                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
975                 }
976             } // PV move or new best move
977
978             assert(alpha >= *alphaPtr);
979
980             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
981
982             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
983                 StopOnPonderhit = false;
984         }
985
986         // Can we exit fail low loop ?
987         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
988             break;
989
990         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
991         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
992         researchCountFL++;
993
994     } // Fail low loop
995
996     // Sort the moves before to return
997     rml.sort();
998
999     return alpha;
1000   }
1001
1002
1003   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1004
1005   template <NodeType PvNode>
1006   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1007
1008     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1009     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1010     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1011     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1012     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1013
1014     Move movesSearched[256];
1015     EvalInfo ei;
1016     StateInfo st;
1017     const TTEntry* tte;
1018     Key posKey;
1019     Move ttMove, move, excludedMove;
1020     Depth ext, newDepth;
1021     Value bestValue, value, oldAlpha;
1022     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1023     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1024     bool mateThreat = false;
1025     int moveCount = 0;
1026     int threadID = pos.thread();
1027     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1028     oldAlpha = alpha;
1029
1030     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1031     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1032     ss->init();
1033     (ss+2)->initKillers();
1034
1035     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1036     {
1037         NodesSincePoll = 0;
1038         poll();
1039     }
1040
1041     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1042     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1043         return Value(0);
1044
1045     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1046         return VALUE_DRAW;
1047
1048     // Step 3. Mate distance pruning
1049     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1050     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1051     if (alpha >= beta)
1052         return alpha;
1053
1054     // Step 4. Transposition table lookup
1055
1056     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1057     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1058     excludedMove = ss->excludedMove;
1059     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1060
1061     tte = TT.retrieve(posKey);
1062     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1063
1064     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1065     // This is to avoid problems in the following areas:
1066     //
1067     // * Repetition draw detection
1068     // * Fifty move rule detection
1069     // * Searching for a mate
1070     // * Printing of full PV line
1071
1072     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1073     {
1074         // Refresh tte entry to avoid aging
1075         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1076
1077         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1078         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1079     }
1080
1081     // Step 5. Evaluate the position statically
1082     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1083     isCheck = pos.is_check();
1084     if (!isCheck)
1085     {
1086         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1087         {
1088             ss->eval = tte->static_value();
1089             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1090         }
1091         else
1092             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1093
1094         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1095         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1096     }
1097     else
1098         ss->eval = VALUE_NONE;
1099
1100     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1101     if (   !PvNode
1102         &&  depth < RazorDepth
1103         && !isCheck
1104         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1105         &&  ttMove == MOVE_NONE
1106         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1107         && !value_is_mate(beta)
1108         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1109     {
1110         // Pass ss->eval to qsearch() and avoid an evaluate call
1111         if (!tte || tte->static_value() == VALUE_NONE)
1112             TT.store(posKey, ss->eval, VALUE_TYPE_EXACT, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1113
1114         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1115         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1116         if (v < rbeta)
1117             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1118             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1119             return v;
1120     }
1121
1122     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1123     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1124     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1125     if (   !PvNode
1126         && !ss->skipNullMove
1127         &&  depth < RazorDepth
1128         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1129         && !isCheck
1130         && !value_is_mate(beta)
1131         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1132         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1133
1134     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1135     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1136     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1137     // NullMoveMargin under beta.
1138     if (   !PvNode
1139         && !ss->skipNullMove
1140         &&  depth > OnePly
1141         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1142         && !isCheck
1143         && !value_is_mate(beta)
1144         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1145     {
1146         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1147
1148         // Null move dynamic reduction based on depth
1149         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1150
1151         // Null move dynamic reduction based on value
1152         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1153             R++;
1154
1155         pos.do_null_move(st);
1156         (ss+1)->skipNullMove = true;
1157
1158         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1159                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1160         (ss+1)->skipNullMove = false;
1161         pos.undo_null_move();
1162
1163         if (nullValue >= beta)
1164         {
1165             // Do not return unproven mate scores
1166             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1167                 nullValue = beta;
1168
1169             if (depth < 6 * OnePly)
1170                 return nullValue;
1171
1172             // Do verification search at high depths
1173             ss->skipNullMove = true;
1174             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1175             ss->skipNullMove = false;
1176
1177             if (v >= beta)
1178                 return nullValue;
1179         }
1180         else
1181         {
1182             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1183             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1184             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1185             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1186             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1187             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1188             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1189                 mateThreat = true;
1190
1191             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1192             if (   depth < ThreatDepth
1193                 && (ss-1)->reduction
1194                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1195                 return beta - 1;
1196         }
1197     }
1198
1199     // Step 9. Internal iterative deepening
1200     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1201         &&  ttMove == MOVE_NONE
1202         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1203     {
1204         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1205
1206         ss->skipNullMove = true;
1207         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1208         ss->skipNullMove = false;
1209
1210         ttMove = ss->bestMove;
1211         tte = TT.retrieve(posKey);
1212     }
1213
1214     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1215     if (PvNode)
1216         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1217
1218     // Initialize a MovePicker object for the current position
1219     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1220     CheckInfo ci(pos);
1221     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1222     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1223                            && tte && tte->move()
1224                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1225                            && is_lower_bound(tte->type())
1226                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1227
1228     // Step 10. Loop through moves
1229     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1230     while (   bestValue < beta
1231            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1232            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1233     {
1234       assert(move_is_ok(move));
1235
1236       if (move == excludedMove)
1237           continue;
1238
1239       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1240       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1241
1242       // Step 11. Decide the new search depth
1243       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1244
1245       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1246       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1247       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1248       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1249       if (   singularExtensionNode
1250           && move == tte->move()
1251           && ext < OnePly)
1252       {
1253           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1254
1255           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1256           {
1257               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1258               ss->excludedMove = move;
1259               ss->skipNullMove = true;
1260               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1261               ss->skipNullMove = false;
1262               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1263               if (v < b)
1264                   ext = OnePly;
1265           }
1266       }
1267
1268       newDepth = depth - OnePly + ext;
1269
1270       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1271       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1272
1273       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1274       if (   !PvNode
1275           && !captureOrPromotion
1276           && !isCheck
1277           && !dangerous
1278           &&  move != ttMove
1279           && !move_is_castle(move))
1280       {
1281           // Move count based pruning
1282           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1283               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1284               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1285               continue;
1286
1287           // Value based pruning
1288           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1289           // but fixing this made program slightly weaker.
1290           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1291           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1292                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1293
1294           if (futilityValueScaled < beta)
1295           {
1296               if (futilityValueScaled > bestValue)
1297                   bestValue = futilityValueScaled;
1298               continue;
1299           }
1300       }
1301
1302       // Step 13. Make the move
1303       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1304
1305       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1306       // The first move in list is the expected PV
1307       if (PvNode && moveCount == 1)
1308           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1309                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1310       else
1311       {
1312           // Step 14. Reduced depth search
1313           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1314           bool doFullDepthSearch = true;
1315
1316           if (    depth >= 3 * OnePly
1317               && !captureOrPromotion
1318               && !dangerous
1319               && !move_is_castle(move)
1320               && !move_is_killer(move, ss))
1321           {
1322               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1323               if (ss->reduction)
1324               {
1325                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1326                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1327                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1328
1329                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1330               }
1331
1332               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1333               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1334               // if the move fails high again then go with full depth search.
1335               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1336               {
1337                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1338
1339                   ss->reduction = OnePly;
1340                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1341                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1342               }
1343               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1344           }
1345
1346           // Step 15. Full depth search
1347           if (doFullDepthSearch)
1348           {
1349               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1350                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1351
1352               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1353               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1354               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1355               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1356                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1357                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1358           }
1359       }
1360
1361       // Step 16. Undo move
1362       pos.undo_move(move);
1363
1364       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1365
1366       // Step 17. Check for new best move
1367       if (value > bestValue)
1368       {
1369           bestValue = value;
1370           if (value > alpha)
1371           {
1372               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1373                   alpha = value;
1374
1375               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1376                   ss->mateKiller = move;
1377
1378               ss->bestMove = move;
1379           }
1380       }
1381
1382       // Step 18. Check for split
1383       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1384           && TM.active_threads() > 1
1385           && bestValue < beta
1386           && TM.available_thread_exists(threadID)
1387           && !AbortSearch
1388           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1389           && Iteration <= 99)
1390           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1391                               mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1392     }
1393
1394     // Step 19. Check for mate and stalemate
1395     // All legal moves have been searched and if there are
1396     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1397     // If one move was excluded return fail low score.
1398     if (!moveCount)
1399         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1400
1401     // Step 20. Update tables
1402     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1403     // history counters, and killer moves.
1404     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1405         return bestValue;
1406
1407     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1408     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1409     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1410
1411     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1412     if (bestValue >= beta)
1413     {
1414         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1415         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1416         {
1417             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1418             update_killers(move, ss);
1419         }
1420     }
1421
1422     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1423
1424     return bestValue;
1425   }
1426
1427
1428   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1429   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1430   // less than OnePly).
1431
1432   template <NodeType PvNode>
1433   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1434
1435     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1436     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1437     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1438     assert(depth <= 0);
1439     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1440     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1441
1442     EvalInfo ei;
1443     StateInfo st;
1444     Move ttMove, move;
1445     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1446     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1447     const TTEntry* tte;
1448     Value oldAlpha = alpha;
1449
1450     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1451     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1452
1453     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1454     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1455         return VALUE_DRAW;
1456
1457     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1458     // pruning, but only for move ordering.
1459     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1460     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1461
1462     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1463     {
1464         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1465         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1466     }
1467
1468     isCheck = pos.is_check();
1469
1470     // Evaluate the position statically
1471     if (isCheck)
1472     {
1473         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1474         ss->eval = VALUE_NONE;
1475         deepChecks = enoughMaterial = false;
1476     }
1477     else
1478     {
1479         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1480         {
1481             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1482             bestValue = tte->static_value();
1483         }
1484         else
1485             bestValue = evaluate(pos, ei);
1486
1487         ss->eval = bestValue;
1488         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1489
1490         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1491         if (bestValue >= beta)
1492         {
1493             if (!tte)
1494                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1495
1496             return bestValue;
1497         }
1498
1499         if (PvNode && bestValue > alpha)
1500             alpha = bestValue;
1501
1502         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1503         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1504
1505         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1506         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1507         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1508     }
1509
1510     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1511     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1512     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1513     // and we are near beta) will be generated.
1514     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1515     CheckInfo ci(pos);
1516
1517     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1518     while (   alpha < beta
1519            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1520     {
1521       assert(move_is_ok(move));
1522
1523       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1524
1525       // Futility pruning
1526       if (   !PvNode
1527           && !isCheck
1528           && !moveIsCheck
1529           &&  move != ttMove
1530           &&  enoughMaterial
1531           && !move_is_promotion(move)
1532           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1533       {
1534           futilityValue =  futilityBase
1535                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1536                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1537
1538           if (futilityValue < alpha)
1539           {
1540               if (futilityValue > bestValue)
1541                   bestValue = futilityValue;
1542               continue;
1543           }
1544       }
1545
1546       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1547       evasionPrunable =   isCheck
1548                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1549                        && !pos.move_is_capture(move)
1550                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1551                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1552
1553       // Don't search moves with negative SEE values
1554       if (   !PvNode
1555           && (!isCheck || evasionPrunable)
1556           &&  move != ttMove
1557           && !move_is_promotion(move)
1558           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1559           continue;
1560
1561       // Update current move
1562       ss->currentMove = move;
1563
1564       // Make and search the move
1565       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1566       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1567       pos.undo_move(move);
1568
1569       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1570
1571       // New best move?
1572       if (value > bestValue)
1573       {
1574           bestValue = value;
1575           if (value > alpha)
1576           {
1577               alpha = value;
1578               ss->bestMove = move;
1579           }
1580        }
1581     }
1582
1583     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1584     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1585     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1586         return value_mated_in(ply);
1587
1588     // Update transposition table
1589     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1590     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1591     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1592
1593     // Update killers only for checking moves that fails high
1594     if (    bestValue >= beta
1595         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1596         update_killers(ss->bestMove, ss);
1597
1598     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1599
1600     return bestValue;
1601   }
1602
1603
1604   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1605   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1606   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1607   // table, done a null move search, and searched the first move before
1608   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1609   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1610   // care of after we return from the split point.
1611
1612   template <NodeType PvNode>
1613   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1614
1615     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1616     assert(TM.active_threads() > 1);
1617
1618     StateInfo st;
1619     Move move;
1620     Depth ext, newDepth;
1621     Value value;
1622     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1623     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1624     int moveCount;
1625     value = -VALUE_INFINITE;
1626
1627     Position pos(*sp->pos, threadID);
1628     CheckInfo ci(pos);
1629     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1630     isCheck = pos.is_check();
1631
1632     // Step 10. Loop through moves
1633     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1634     lock_grab(&(sp->lock));
1635
1636     while (    sp->bestValue < sp->beta
1637            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1638            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1639     {
1640       moveCount = ++sp->moveCount;
1641       lock_release(&(sp->lock));
1642
1643       assert(move_is_ok(move));
1644
1645       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1646       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1647
1648       // Step 11. Decide the new search depth
1649       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1650       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1651
1652       // Update current move
1653       ss->currentMove = move;
1654
1655       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1656       if (   !PvNode
1657           && !captureOrPromotion
1658           && !isCheck
1659           && !dangerous
1660           && !move_is_castle(move))
1661       {
1662           // Move count based pruning
1663           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1664               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1665               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1666           {
1667               lock_grab(&(sp->lock));
1668               continue;
1669           }
1670
1671           // Value based pruning
1672           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1673           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1674                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1675
1676           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1677           {
1678               lock_grab(&(sp->lock));
1679
1680               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1681                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1682               continue;
1683           }
1684       }
1685
1686       // Step 13. Make the move
1687       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1688
1689       // Step 14. Reduced search
1690       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1691       bool doFullDepthSearch = true;
1692
1693       if (   !captureOrPromotion
1694           && !dangerous
1695           && !move_is_castle(move)
1696           && !move_is_killer(move, ss))
1697       {
1698           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1699           if (ss->reduction)
1700           {
1701               Value localAlpha = sp->alpha;
1702               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1703               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1704                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1705
1706               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1707           }
1708
1709           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1710           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1711           // if the move fails high again then go with full depth search.
1712           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1713           {
1714               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1715
1716               ss->reduction = OnePly;
1717               Value localAlpha = sp->alpha;
1718               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1719               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1720           }
1721           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1722       }
1723
1724       // Step 15. Full depth search
1725       if (doFullDepthSearch)
1726       {
1727           Value localAlpha = sp->alpha;
1728           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1729                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1730
1731           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1732           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1733           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1734           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1735               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1736                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1737       }
1738
1739       // Step 16. Undo move
1740       pos.undo_move(move);
1741
1742       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1743
1744       // Step 17. Check for new best move
1745       lock_grab(&(sp->lock));
1746
1747       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1748       {
1749           sp->bestValue = value;
1750
1751           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1752           {
1753               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1754                   sp->stopRequest = true;
1755
1756               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1757                   sp->alpha = value;
1758
1759               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1760           }
1761       }
1762     }
1763
1764     /* Here we have the lock still grabbed */
1765
1766     sp->slaves[threadID] = 0;
1767
1768     lock_release(&(sp->lock));
1769   }
1770
1771
1772   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1773   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1774   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1775   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1776   // second move is assumed to be a move from the current position.
1777
1778   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1779
1780     Square f1, t1, f2, t2;
1781     Piece p;
1782
1783     assert(move_is_ok(m1));
1784     assert(move_is_ok(m2));
1785
1786     if (m2 == MOVE_NONE)
1787         return false;
1788
1789     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1790     f2 = move_from(m2);
1791     t1 = move_to(m1);
1792     if (f2 == t1)
1793         return true;
1794
1795     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1796     t2 = move_to(m2);
1797     f1 = move_from(m1);
1798     if (t2 == f1)
1799         return true;
1800
1801     // Case 3: Moving through the vacated square
1802     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1803         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1804       return true;
1805
1806     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1807     p = pos.piece_on(t1);
1808     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1809         return true;
1810
1811     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1812     if (    piece_is_slider(p)
1813         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1814         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1815     {
1816         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1817         // move is the opposite of the checking piece.
1818         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1819         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1820
1821         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1822             return true;
1823     }
1824     return false;
1825   }
1826
1827
1828   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1829   // compensated for the ply.
1830
1831   bool value_is_mate(Value value) {
1832
1833     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1834
1835     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1836           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1837   }
1838
1839
1840   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1841   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1842   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1843
1844   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1845
1846     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1847       return v + ply;
1848
1849     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1850       return v - ply;
1851
1852     return v;
1853   }
1854
1855
1856   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1857   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1858
1859   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1860
1861     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1862       return v - ply;
1863
1864     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1865       return v + ply;
1866
1867     return v;
1868   }
1869
1870
1871   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1872
1873   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1874
1875       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1876           return true;
1877
1878       return false;
1879   }
1880
1881
1882   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1883   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1884   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1885   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1886   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1887   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1888   template <NodeType PvNode>
1889   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1890                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1891
1892     assert(m != MOVE_NONE);
1893
1894     Depth result = Depth(0);
1895     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1896
1897     if (*dangerous)
1898     {
1899         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1900             result += CheckExtension[PvNode];
1901
1902         if (singleEvasion)
1903             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1904
1905         if (mateThreat)
1906             result += MateThreatExtension[PvNode];
1907     }
1908
1909     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1910     {
1911         Color c = pos.side_to_move();
1912         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1913         {
1914             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1915             *dangerous = true;
1916         }
1917         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1918         {
1919             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1920             *dangerous = true;
1921         }
1922     }
1923
1924     if (   captureOrPromotion
1925         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1926         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1927             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1928         && !move_is_promotion(m)
1929         && !move_is_ep(m))
1930     {
1931         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1932         *dangerous = true;
1933     }
1934
1935     if (   PvNode
1936         && captureOrPromotion
1937         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1938         && pos.see_sign(m) >= 0)
1939     {
1940         result += OnePly/2;
1941         *dangerous = true;
1942     }
1943
1944     return Min(result, OnePly);
1945   }
1946
1947
1948   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1949   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1950
1951   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1952
1953     assert(move_is_ok(m));
1954     assert(threat && move_is_ok(threat));
1955     assert(!pos.move_is_check(m));
1956     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1957     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1958
1959     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1960
1961     mfrom = move_from(m);
1962     mto = move_to(m);
1963     tfrom = move_from(threat);
1964     tto = move_to(threat);
1965
1966     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1967     if (mfrom == tto)
1968         return true;
1969
1970     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1971     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1972     if (   pos.move_is_capture(threat)
1973         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1974             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1975         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1976         return true;
1977
1978     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1979     // prune safe moves which block its ray.
1980     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1981         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1982         && pos.see_sign(m) >= 0)
1983         return true;
1984
1985     return false;
1986   }
1987
1988
1989   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1990   // can be used at a given point in search.
1991
1992   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1993
1994     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1995
1996     return   (   tte->depth() >= depth
1997               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1998               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1999
2000           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2001               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2002   }
2003
2004
2005   // refine_eval() returns the transposition table score if
2006   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2007
2008   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2009
2010       if (!tte)
2011           return defaultEval;
2012
2013       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2014
2015       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2016           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2017           return v;
2018
2019       return defaultEval;
2020   }
2021
2022
2023   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2024   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2025
2026   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2027                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2028
2029     Move m;
2030
2031     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2032
2033     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2034     {
2035         m = movesSearched[i];
2036
2037         assert(m != move);
2038
2039         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2040             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2041     }
2042   }
2043
2044
2045   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2046   // among the killer moves of that ply.
2047
2048   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2049
2050     if (m == ss->killers[0])
2051         return;
2052
2053     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2054     ss->killers[0] = m;
2055   }
2056
2057
2058   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2059   // the static position evaluation before and after the move.
2060
2061   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2062
2063     if (   m != MOVE_NULL
2064         && before != VALUE_NONE
2065         && after != VALUE_NONE
2066         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2067         && !move_is_castle(m)
2068         && !move_is_promotion(m))
2069         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2070   }
2071
2072
2073   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2074   // since the beginning of the current search.
2075
2076   int current_search_time() {
2077
2078     return get_system_time() - SearchStartTime;
2079   }
2080
2081
2082   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2083
2084   std::string value_to_uci(Value v) {
2085
2086     std::stringstream s;
2087
2088     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2089       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2090     else
2091       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2092
2093     return s.str();
2094   }
2095
2096   // nps() computes the current nodes/second count.
2097
2098   int nps() {
2099
2100     int t = current_search_time();
2101     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2102   }
2103
2104
2105   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2106   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2107   // search.
2108
2109   void poll() {
2110
2111     static int lastInfoTime;
2112     int t = current_search_time();
2113
2114     //  Poll for input
2115     if (Bioskey())
2116     {
2117         // We are line oriented, don't read single chars
2118         std::string command;
2119
2120         if (!std::getline(std::cin, command))
2121             command = "quit";
2122
2123         if (command == "quit")
2124         {
2125             AbortSearch = true;
2126             PonderSearch = false;
2127             Quit = true;
2128             return;
2129         }
2130         else if (command == "stop")
2131         {
2132             AbortSearch = true;
2133             PonderSearch = false;
2134         }
2135         else if (command == "ponderhit")
2136             ponderhit();
2137     }
2138
2139     // Print search information
2140     if (t < 1000)
2141         lastInfoTime = 0;
2142
2143     else if (lastInfoTime > t)
2144         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2145         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2146         lastInfoTime = 0;
2147
2148     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2149     {
2150         lastInfoTime = t;
2151
2152         if (dbg_show_mean)
2153             dbg_print_mean();
2154
2155         if (dbg_show_hit_rate)
2156             dbg_print_hit_rate();
2157
2158         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2159              << " time " << t << endl;
2160     }
2161
2162     // Should we stop the search?
2163     if (PonderSearch)
2164         return;
2165
2166     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2167                            && !AspirationFailLow
2168                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2169
2170     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2171                      || stillAtFirstMove;
2172
2173     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2174         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2175         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2176         AbortSearch = true;
2177   }
2178
2179
2180   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2181   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2182   // it correctly predicted the opponent's move.
2183
2184   void ponderhit() {
2185
2186     int t = current_search_time();
2187     PonderSearch = false;
2188
2189     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2190                            && !AspirationFailLow
2191                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2192
2193     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2194                      || stillAtFirstMove;
2195
2196     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2197         AbortSearch = true;
2198   }
2199
2200
2201   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2202   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2203
2204   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2205
2206     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2207     {
2208         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2209         ss->skipNullMove = false;
2210         ss->reduction = Depth(0);
2211
2212         if (i < 3)
2213             ss->initKillers();
2214     }
2215   }
2216
2217
2218   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2219   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2220   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2221   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2222   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2223   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2224
2225   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2226
2227     std::string command;
2228
2229     while (true)
2230     {
2231         if (!std::getline(std::cin, command))
2232             command = "quit";
2233
2234         if (command == "quit")
2235         {
2236             Quit = true;
2237             break;
2238         }
2239         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2240             break;
2241     }
2242   }
2243
2244
2245   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2246   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2247
2248   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2249
2250     cout << "info depth " << Iteration
2251          << " score "     << value_to_uci(value)
2252          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2253          << " time "  << current_search_time()
2254          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2255          << " nps "   << nps()
2256          << " pv ";
2257
2258     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2259         cout << *m << " ";
2260
2261     cout << endl;
2262
2263     if (UseLogFile)
2264     {
2265         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2266                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2267
2268         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2269                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2270     }
2271   }
2272
2273
2274   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2275   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2276   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2277   // threads and one for Windows threads.
2278
2279 #if !defined(_MSC_VER)
2280
2281   void* init_thread(void *threadID) {
2282
2283     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2284     return NULL;
2285   }
2286
2287 #else
2288
2289   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2290
2291     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2292     return 0;
2293   }
2294
2295 #endif
2296
2297
2298   /// The ThreadsManager class
2299
2300   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2301   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2302   // counters used to sort the moves at root.
2303
2304   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2305
2306     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2307         threads[i].nodes = 0ULL;
2308   }
2309
2310   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2311
2312     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2313         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2314   }
2315
2316   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2317
2318     int64_t result = 0ULL;
2319     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2320         result += threads[i].nodes;
2321
2322     return result;
2323   }
2324
2325   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2326
2327     our = their = 0UL;
2328     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2329     {
2330         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2331         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2332     }
2333   }
2334
2335
2336   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2337   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2338   // object for which the current thread is the master.
2339
2340   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2341
2342     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2343
2344     while (true)
2345     {
2346         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2347         // master should exit as last one.
2348         if (AllThreadsShouldExit)
2349         {
2350             assert(!sp);
2351             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2352             return;
2353         }
2354
2355         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2356         // instead of wasting CPU time polling for work.
2357         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2358         {
2359             assert(!sp);
2360             assert(threadID != 0);
2361             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2362
2363 #if !defined(_MSC_VER)
2364             lock_grab(&WaitLock);
2365             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2366                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2367             lock_release(&WaitLock);
2368 #else
2369             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2370 #endif
2371         }
2372
2373         // If thread has just woken up, mark it as available
2374         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2375             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2376
2377         // If this thread has been assigned work, launch a search
2378         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2379         {
2380             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2381
2382             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2383
2384             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2385                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2386             else
2387                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2388
2389             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2390
2391             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2392         }
2393
2394         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2395         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2396         int i = 0;
2397         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2398
2399         if (i == ActiveThreads)
2400         {
2401             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2402             // be sure sp->lock has been released before to return.
2403             lock_grab(&(sp->lock));
2404             lock_release(&(sp->lock));
2405
2406             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2407
2408             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2409             return;
2410         }
2411     }
2412   }
2413
2414
2415   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2416   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2417   // objects.
2418
2419   void ThreadsManager::init_threads() {
2420
2421     volatile int i;
2422     bool ok;
2423
2424 #if !defined(_MSC_VER)
2425     pthread_t pthread[1];
2426 #endif
2427
2428     // Initialize global locks
2429     lock_init(&MPLock, NULL);
2430     lock_init(&WaitLock, NULL);
2431
2432 #if !defined(_MSC_VER)
2433     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2434 #else
2435     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2436         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2437 #endif
2438
2439     // Initialize splitPoints[] locks
2440     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2441         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2442             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock), NULL);
2443
2444     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2445     AllThreadsShouldExit = false;
2446
2447     // Threads will be put to sleep as soon as created
2448     AllThreadsShouldSleep = true;
2449
2450     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2451     ActiveThreads = 1;
2452     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2453     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2454         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2455
2456     // Launch the helper threads
2457     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2458     {
2459
2460 #if !defined(_MSC_VER)
2461         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2462 #else
2463         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2464 #endif
2465
2466         if (!ok)
2467         {
2468             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2469             Application::exit_with_failure();
2470         }
2471
2472         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2473         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2474     }
2475   }
2476
2477
2478   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2479   // helper threads exit cleanly.
2480
2481   void ThreadsManager::exit_threads() {
2482
2483     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2484     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2485     wake_sleeping_threads();
2486
2487     // This makes the threads to exit idle_loop()
2488     AllThreadsShouldExit = true;
2489
2490     // Wait for thread termination
2491     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2492         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2493
2494     // Now we can safely destroy the locks
2495     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2496         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2497             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2498
2499     lock_destroy(&WaitLock);
2500     lock_destroy(&MPLock);
2501   }
2502
2503
2504   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2505   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2506   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2507
2508   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2509
2510     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2511
2512     SplitPoint* sp;
2513
2514     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2515     return sp != NULL;
2516   }
2517
2518
2519   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2520   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2521   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2522   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2523   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2524   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2525   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2526
2527   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2528
2529     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2530     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2531     assert(ActiveThreads > 1);
2532
2533     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2534         return false;
2535
2536     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2537     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2538
2539     if (localActiveSplitPoints == 0)
2540         // No active split points means that the thread is available as
2541         // a slave for any other thread.
2542         return true;
2543
2544     if (ActiveThreads == 2)
2545         return true;
2546
2547     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2548     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2549     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2550     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2551         return true;
2552
2553     return false;
2554   }
2555
2556
2557   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2558   // a slave for the thread with threadID "master".
2559
2560   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2561
2562     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2563     assert(ActiveThreads > 1);
2564
2565     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2566         if (thread_is_available(i, master))
2567             return true;
2568
2569     return false;
2570   }
2571
2572
2573   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2574   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2575   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2576   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2577   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2578   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2579   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2580   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2581   // split() returns.
2582
2583   template <bool Fake>
2584   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2585                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2586                              int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2587     assert(p.is_ok());
2588     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2589     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2590     assert(*bestValue <= *alpha);
2591     assert(*alpha < beta);
2592     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2593     assert(depth > Depth(0));
2594     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2595     assert(ActiveThreads > 1);
2596
2597     int i, master = p.thread();
2598     Thread& masterThread = threads[master];
2599
2600     lock_grab(&MPLock);
2601
2602     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2603     // active split points, don't split.
2604     if (   !available_thread_exists(master)
2605         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2606     {
2607         lock_release(&MPLock);
2608         return;
2609     }
2610
2611     // Pick the next available split point object from the split point stack
2612     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2613
2614     // Initialize the split point object
2615     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2616     splitPoint.stopRequest = false;
2617     splitPoint.ply = ply;
2618     splitPoint.depth = depth;
2619     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2620     splitPoint.alpha = *alpha;
2621     splitPoint.beta = beta;
2622     splitPoint.pvNode = pvNode;
2623     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2624     splitPoint.mp = mp;
2625     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2626     splitPoint.pos = &p;
2627     splitPoint.parentSstack = ss;
2628     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2629         splitPoint.slaves[i] = 0;
2630
2631     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2632
2633     // If we are here it means we are not available
2634     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2635
2636     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2637
2638     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2639     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2640         if (thread_is_available(i, master))
2641         {
2642             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2643             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2644             splitPoint.slaves[i] = 1;
2645             workersCnt++;
2646         }
2647
2648     assert(Fake || workersCnt > 1);
2649
2650     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2651     lock_release(&MPLock);
2652
2653     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2654     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2655     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2656         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2657         {
2658             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2659
2660             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2661
2662             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2663         }
2664
2665     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2666     // which it will instantly launch a search, because its state is
2667     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2668     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2669     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2670     idle_loop(master, &splitPoint);
2671
2672     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2673     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2674     lock_grab(&MPLock);
2675
2676     *alpha = splitPoint.alpha;
2677     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2678     masterThread.activeSplitPoints--;
2679     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2680
2681     lock_release(&MPLock);
2682   }
2683
2684
2685   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2686   // to start a new search from the root.
2687
2688   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2689
2690     assert(AllThreadsShouldSleep);
2691     assert(ActiveThreads > 0);
2692
2693     AllThreadsShouldSleep = false;
2694
2695     if (ActiveThreads == 1)
2696         return;
2697
2698 #if !defined(_MSC_VER)
2699     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2700     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2701     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2702 #else
2703     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2704         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2705 #endif
2706
2707   }
2708
2709
2710   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2711   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2712   // finished the job and should be idle.
2713
2714   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2715
2716     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2717
2718     // This makes the threads to go to sleep
2719     AllThreadsShouldSleep = true;
2720   }
2721
2722   /// The RootMoveList class
2723
2724   // RootMoveList c'tor
2725
2726   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2727
2728     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2729     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2730     StateInfo st;
2731     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2732
2733     // Initialize search stack
2734     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2735     ss[0].init();
2736     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2737
2738     // Generate all legal moves
2739     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2740
2741     // Add each move to the moves[] array
2742     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2743     {
2744         bool includeMove = includeAllMoves;
2745
2746         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2747             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2748
2749         if (!includeMove)
2750             continue;
2751
2752         // Find a quick score for the move
2753         pos.do_move(cur->move, st);
2754         ss[0].currentMove = cur->move;
2755         moves[count].move = cur->move;
2756         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2757         moves[count].pv[0] = cur->move;
2758         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2759         pos.undo_move(cur->move);
2760         count++;
2761     }
2762     sort();
2763   }
2764
2765
2766   // RootMoveList simple methods definitions
2767
2768   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2769
2770     moves[moveNum].nodes = nodes;
2771     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2772   }
2773
2774   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2775
2776     moves[moveNum].ourBeta = our;
2777     moves[moveNum].theirBeta = their;
2778   }
2779
2780   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2781
2782     int j;
2783
2784     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2785         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2786
2787     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2788   }
2789
2790
2791   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2792   // iteration.
2793
2794   void RootMoveList::sort() {
2795
2796     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2797   }
2798
2799
2800   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2801   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2802   // correctly in MultiPV mode.
2803
2804   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2805
2806     int i,j;
2807
2808     for (i = 1; i <= n; i++)
2809     {
2810         RootMove rm = moves[i];
2811         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2812             moves[j] = moves[j - 1];
2813
2814         moves[j] = rm;
2815     }
2816   }
2817
2818 } // namspace