]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Two small fixes in passed pawns evaluation
[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, Move threatMove, 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   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
313   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
314
315 #if !defined(_MSC_VER)
316   void *init_thread(void *threadID);
317 #else
318   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
319 #endif
320
321 }
322
323
324 ////
325 //// Functions
326 ////
327
328 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
329 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
330
331 void init_threads() { TM.init_threads(); }
332 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
333 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
334
335
336 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
337
338 void init_search() {
339
340   int d;  // depth (OnePly == 2)
341   int hd; // half depth (OnePly == 1)
342   int mc; // moveCount
343
344   // Init reductions array
345   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
346   {
347       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
348       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
349       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
350       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
351   }
352
353   // Init futility margins array
354   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
355       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
356
357   // Init futility move count array
358   for (d = 0; d < 32; d++)
359       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
360 }
361
362
363 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
364 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
365
366 int perft(Position& pos, Depth depth)
367 {
368     StateInfo st;
369     Move move;
370     int sum = 0;
371     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
372
373     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
374     // the moves, just to count them.
375     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
376     {
377         while (mp.get_next_move()) sum++;
378         return sum;
379     }
380
381     // Loop through all legal moves
382     CheckInfo ci(pos);
383     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
384     {
385         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
386         sum += perft(pos, depth - OnePly);
387         pos.undo_move(move);
388     }
389     return sum;
390 }
391
392
393 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
394 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
395 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
396 /// when a quit command is received during the search.
397
398 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
399            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
400
401   // Initialize global search variables
402   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
403   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
404   NodesSincePoll = 0;
405   TM.resetNodeCounters();
406   SearchStartTime = get_system_time();
407   ExactMaxTime = maxTime;
408   MaxDepth = maxDepth;
409   MaxNodes = maxNodes;
410   InfiniteSearch = infinite;
411   PonderSearch = ponder;
412   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
413
414   // Look for a book move, only during games, not tests
415   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
416   {
417       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
418           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
419
420       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
421       if (bookMove != MOVE_NONE)
422       {
423           if (PonderSearch)
424               wait_for_stop_or_ponderhit();
425
426           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
427           return true;
428       }
429   }
430
431   // Read UCI option values
432   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
433   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
434       TT.clear();
435
436   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
437   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
438   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
439   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
440   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
441   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
442   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
443   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
444   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
445   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
446   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
447   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
448
449   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
450   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
451   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
452   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
453   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
454
455   if (UseLogFile)
456       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
457
458   read_weights(pos.side_to_move());
459
460   // Set the number of active threads
461   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
462   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
463   {
464       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
465       init_eval(TM.active_threads());
466   }
467
468   // Wake up sleeping threads
469   TM.wake_sleeping_threads();
470
471   // Set thinking time
472   int myTime = time[pos.side_to_move()];
473   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
474   if (UseTimeManagement)
475   {
476       if (!movesToGo) // Sudden death time control
477       {
478           if (myIncrement)
479           {
480               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
481               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
482           }
483           else // Blitz game without increment
484           {
485               MaxSearchTime = myTime / 30;
486               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
487           }
488       }
489       else // (x moves) / (y minutes)
490       {
491           if (movesToGo == 1)
492           {
493               MaxSearchTime = myTime / 2;
494               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
495           }
496           else
497           {
498               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
499               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
500           }
501       }
502
503       if (get_option_value_bool("Ponder"))
504       {
505           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
506           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
507       }
508   }
509
510   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
511   // heavy time pressure.
512   if (MaxNodes)
513       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
514   else if (myTime && myTime < 1000)
515       NodesBetweenPolls = 1000;
516   else if (myTime && myTime < 5000)
517       NodesBetweenPolls = 5000;
518   else
519       NodesBetweenPolls = 30000;
520
521   // Write search information to log file
522   if (UseLogFile)
523       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
524               << "infinite: "  << infinite
525               << " ponder: "   << ponder
526               << " time: "     << myTime
527               << " increment: " << myIncrement
528               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
529
530   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
531   id_loop(pos, searchMoves);
532
533   if (UseLogFile)
534       LogFile.close();
535
536   TM.put_threads_to_sleep();
537
538   return !Quit;
539 }
540
541
542 namespace {
543
544   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
545   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
546   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
547   // reached.
548
549   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
550
551     Position p(pos, pos.thread());
552     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
553     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
554     Move EasyMove = MOVE_NONE;
555     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
556
557     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
558     RootMoveList rml(p, searchMoves);
559
560     // Handle special case of searching on a mate/stale position
561     if (rml.move_count() == 0)
562     {
563         if (PonderSearch)
564             wait_for_stop_or_ponderhit();
565
566         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
567     }
568
569     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
570     // so to output information also for iteration 1.
571     cout << "info depth " << 1
572          << "\ninfo depth " << 1
573          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
574          << " time " << current_search_time()
575          << " nodes " << TM.nodes_searched()
576          << " nps " << nps()
577          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
578
579     // Initialize
580     TT.new_search();
581     H.clear();
582     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
583     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
584     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
585     Iteration = 1;
586
587     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
588     if (   rml.move_count() == 1
589         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
590         EasyMove = rml.get_move(0);
591
592     // Iterative deepening loop
593     while (Iteration < PLY_MAX)
594     {
595         // Initialize iteration
596         Iteration++;
597         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
598
599         cout << "info depth " << Iteration << endl;
600
601         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
602         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
603         {
604             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
605             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
606
607             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
608             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
609
610             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
611             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
612         }
613
614         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
615         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
616
617         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
618         // been overwritten during the search.
619         insert_pv_in_tt(p, pv);
620
621         if (AbortSearch)
622             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
623
624         //Save info about search result
625         ValueByIteration[Iteration] = value;
626
627         // Drop the easy move if differs from the new best move
628         if (pv[0] != EasyMove)
629             EasyMove = MOVE_NONE;
630
631         if (UseTimeManagement)
632         {
633             // Time to stop?
634             bool stopSearch = false;
635
636             // Stop search early if there is only a single legal move,
637             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
638             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
639                 stopSearch = true;
640
641             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
642             if (  Iteration >= 6
643                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
644                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
645                 stopSearch = true;
646
647             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
648             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
649             if (   Iteration >= 8
650                 && EasyMove == pv[0]
651                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
652                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
653                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
654                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
655                 stopSearch = true;
656
657             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
658             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
659                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
660                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
661
662             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
663             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
664             // move at the next iteration anyway.
665             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
666                 stopSearch = true;
667
668             if (stopSearch)
669             {
670                 if (PonderSearch)
671                     StopOnPonderhit = true;
672                 else
673                     break;
674             }
675         }
676
677         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
678             break;
679     }
680
681     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
682     // best move before we are told to do so.
683     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
684         wait_for_stop_or_ponderhit();
685     else
686         // Print final search statistics
687         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
688              << " nps " << nps()
689              << " time " << current_search_time() << endl;
690
691     // Print the best move and the ponder move to the standard output
692     if (pv[0] == MOVE_NONE)
693     {
694         pv[0] = rml.get_move(0);
695         pv[1] = MOVE_NONE;
696     }
697
698     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
699
700     cout << "bestmove " << pv[0];
701
702     if (pv[1] != MOVE_NONE)
703         cout << " ponder " << pv[1];
704
705     cout << endl;
706
707     if (UseLogFile)
708     {
709         if (dbg_show_mean)
710             dbg_print_mean(LogFile);
711
712         if (dbg_show_hit_rate)
713             dbg_print_hit_rate(LogFile);
714
715         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
716                 << "\nNodes/second: " << nps()
717                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
718
719         StateInfo st;
720         p.do_move(pv[0], st);
721         LogFile << "\nPonder move: "
722                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
723                 << endl;
724     }
725     return rml.get_move_score(0);
726   }
727
728
729   // root_search() is the function which searches the root node. It is
730   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
731   // scheme, prints some information to the standard output and handles
732   // the fail low/high loops.
733
734   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
735
736     EvalInfo ei;
737     StateInfo st;
738     CheckInfo ci(pos);
739     int64_t nodes;
740     Move move;
741     Depth depth, ext, newDepth;
742     Value value, alpha, beta;
743     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
744     int researchCountFH, researchCountFL;
745
746     researchCountFH = researchCountFL = 0;
747     alpha = *alphaPtr;
748     beta = *betaPtr;
749     isCheck = pos.is_check();
750
751     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
752     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
753
754     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
755     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
756     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
757
758     // Step 5. Evaluate the position statically
759     // At root we do this only to get reference value for child nodes
760     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
761
762     // Step 6. Razoring (omitted at root)
763     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
764     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
765     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
766
767     // Step extra. Fail low loop
768     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
769     // with bigger window until we are not failing low anymore.
770     while (1)
771     {
772         // Sort the moves before to (re)search
773         rml.sort();
774
775         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
776         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
777         {
778             // This is used by time management
779             FirstRootMove = (i == 0);
780
781             // Save the current node count before the move is searched
782             nodes = TM.nodes_searched();
783
784             // Reset beta cut-off counters
785             TM.resetBetaCounters();
786
787             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
788             // the standard output.
789             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
790
791             if (current_search_time() >= 1000)
792                 cout << "info currmove " << move
793                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
794
795             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
796             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
797
798             // Step 11. Decide the new search depth
799             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
800             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
801             newDepth = depth + ext;
802
803             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
804
805             // Step extra. Fail high loop
806             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
807             // high anymore.
808             value = - VALUE_INFINITE;
809
810             while (1)
811             {
812                 // Step 13. Make the move
813                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
814
815                 // Step extra. pv search
816                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
817                 // and for fail high research (value > alpha)
818                 if (i < MultiPV || value > alpha)
819                 {
820                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
821                     if (MultiPV > 1)
822                         alpha = -VALUE_INFINITE;
823
824                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
825                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
826                 }
827                 else
828                 {
829                     // Step 14. Reduced search
830                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
831                     bool doFullDepthSearch = true;
832
833                     if (    depth >= 3 * OnePly
834                         && !dangerous
835                         && !captureOrPromotion
836                         && !move_is_castle(move))
837                     {
838                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
839                         if (ss->reduction)
840                         {
841                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
842
843                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
844                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
845                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
846                         }
847
848                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
849                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
850                         // if the move fails high again then go with full depth search.
851                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
852                         {
853                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
854
855                             ss->reduction = OnePly;
856                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
857                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
858                         }
859                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
860                     }
861
862                     // Step 15. Full depth search
863                     if (doFullDepthSearch)
864                     {
865                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
866                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
867
868                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
869                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
870                         if (value > alpha)
871                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
872                     }
873                 }
874
875                 // Step 16. Undo move
876                 pos.undo_move(move);
877
878                 // Can we exit fail high loop ?
879                 if (AbortSearch || value < beta)
880                     break;
881
882                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
883                 // the score before research in case we run out of time while researching.
884                 rml.set_move_score(i, value);
885                 ss->bestMove = move;
886                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
887                 rml.set_move_pv(i, pv);
888
889                 // Print information to the standard output
890                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
891
892                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
893                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
894                 researchCountFH++;
895
896             } // End of fail high loop
897
898             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
899             // was aborted because the user interrupted the search or because we
900             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
901             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
902             // move and/or PV.
903             if (AbortSearch)
904                 break;
905
906             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
907             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
908             int64_t our, their;
909             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
910             rml.set_beta_counters(i, our, their);
911             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
912
913             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
914             assert(value < beta);
915
916             // Step 17. Check for new best move
917             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
918                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
919             else
920             {
921                 // PV move or new best move!
922
923                 // Update PV
924                 rml.set_move_score(i, value);
925                 ss->bestMove = move;
926                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
927                 rml.set_move_pv(i, pv);
928
929                 if (MultiPV == 1)
930                 {
931                     // We record how often the best move has been changed in each
932                     // iteration. This information is used for time managment: When
933                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
934                     if (i > 0)
935                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
936
937                     // Print information to the standard output
938                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
939
940                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
941                     if (value > alpha)
942                         alpha = value;
943                 }
944                 else // MultiPV > 1
945                 {
946                     rml.sort_multipv(i);
947                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
948                     {
949                         cout << "info multipv " << j + 1
950                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
951                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
952                              << " time " << current_search_time()
953                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
954                              << " nps " << nps()
955                              << " pv ";
956
957                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
958                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
959
960                         cout << endl;
961                     }
962                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
963                 }
964             } // PV move or new best move
965
966             assert(alpha >= *alphaPtr);
967
968             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
969
970             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
971                 StopOnPonderhit = false;
972         }
973
974         // Can we exit fail low loop ?
975         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
976             break;
977
978         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
979         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
980         researchCountFL++;
981
982     } // Fail low loop
983
984     // Sort the moves before to return
985     rml.sort();
986
987     return alpha;
988   }
989
990
991   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
992
993   template <NodeType PvNode>
994   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
995
996     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
997     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
998     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
999     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1000     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1001
1002     Move movesSearched[256];
1003     EvalInfo ei;
1004     StateInfo st;
1005     const TTEntry* tte;
1006     Key posKey;
1007     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
1008     Depth ext, newDepth;
1009     Value bestValue, value, oldAlpha;
1010     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1011     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1012     bool mateThreat = false;
1013     int moveCount = 0;
1014     int threadID = pos.thread();
1015     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1016     oldAlpha = alpha;
1017
1018     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1019     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1020     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
1021     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
1022
1023     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1024     {
1025         NodesSincePoll = 0;
1026         poll();
1027     }
1028
1029     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1030     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1031         return Value(0);
1032
1033     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1034         return VALUE_DRAW;
1035
1036     // Step 3. Mate distance pruning
1037     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1038     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1039     if (alpha >= beta)
1040         return alpha;
1041
1042     // Step 4. Transposition table lookup
1043
1044     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1045     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1046     excludedMove = ss->excludedMove;
1047     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1048
1049     tte = TT.retrieve(posKey);
1050     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1051
1052     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1053     // This is to avoid problems in the following areas:
1054     //
1055     // * Repetition draw detection
1056     // * Fifty move rule detection
1057     // * Searching for a mate
1058     // * Printing of full PV line
1059
1060     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1061     {
1062         // Refresh tte entry to avoid aging
1063         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1064
1065         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1066         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1067     }
1068
1069     // Step 5. Evaluate the position statically
1070     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1071     isCheck = pos.is_check();
1072     if (!isCheck)
1073     {
1074         if (tte)
1075         {
1076             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1077             ss->eval = tte->static_value();
1078             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1079         }
1080         else
1081         {
1082             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1083             TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1084         }
1085
1086         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1087         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1088     }
1089     else
1090         ss->eval = VALUE_NONE;
1091
1092     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1093     if (   !PvNode
1094         &&  depth < RazorDepth
1095         && !isCheck
1096         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1097         &&  ttMove == MOVE_NONE
1098         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1099         && !value_is_mate(beta)
1100         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1101     {
1102         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1103         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1104         if (v < rbeta)
1105             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1106             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1107             return v;
1108     }
1109
1110     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1111     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1112     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1113     if (   !PvNode
1114         && !ss->skipNullMove
1115         &&  depth < RazorDepth
1116         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1117         && !isCheck
1118         && !value_is_mate(beta)
1119         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1120         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1121
1122     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1123     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1124     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1125     // NullMoveMargin under beta.
1126     if (   !PvNode
1127         && !ss->skipNullMove
1128         &&  depth > OnePly
1129         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1130         && !isCheck
1131         && !value_is_mate(beta)
1132         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1133     {
1134         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1135
1136         // Null move dynamic reduction based on depth
1137         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1138
1139         // Null move dynamic reduction based on value
1140         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1141             R++;
1142
1143         pos.do_null_move(st);
1144         (ss+1)->skipNullMove = true;
1145
1146         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1147                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1148         (ss+1)->skipNullMove = false;
1149         pos.undo_null_move();
1150
1151         if (nullValue >= beta)
1152         {
1153             // Do not return unproven mate scores
1154             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1155                 nullValue = beta;
1156
1157             if (depth < 6 * OnePly)
1158                 return nullValue;
1159
1160             // Do verification search at high depths
1161             ss->skipNullMove = true;
1162             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1163             ss->skipNullMove = false;
1164
1165             if (v >= beta)
1166                 return nullValue;
1167         }
1168         else
1169         {
1170             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1171             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1172             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1173             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1174             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1175             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1176             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1177                 mateThreat = true;
1178
1179             threatMove = (ss+1)->currentMove;
1180             if (   depth < ThreatDepth
1181                 && (ss-1)->reduction
1182                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1183                 return beta - 1;
1184         }
1185     }
1186
1187     // Step 9. Internal iterative deepening
1188     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1189         &&  ttMove == MOVE_NONE
1190         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1191     {
1192         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1193
1194         ss->skipNullMove = true;
1195         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1196         ss->skipNullMove = false;
1197
1198         ttMove = ss->bestMove;
1199         tte = TT.retrieve(posKey);
1200     }
1201
1202     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1203     if (PvNode)
1204         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1205
1206     // Initialize a MovePicker object for the current position
1207     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1208     CheckInfo ci(pos);
1209     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1210     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1211                            && tte && tte->move()
1212                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1213                            && is_lower_bound(tte->type())
1214                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1215
1216     // Step 10. Loop through moves
1217     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1218     while (   bestValue < beta
1219            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1220            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1221     {
1222       assert(move_is_ok(move));
1223
1224       if (move == excludedMove)
1225           continue;
1226
1227       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1228       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1229
1230       // Step 11. Decide the new search depth
1231       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1232
1233       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1234       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1235       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1236       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1237       if (   singularExtensionNode
1238           && move == tte->move()
1239           && ext < OnePly)
1240       {
1241           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1242
1243           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1244           {
1245               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1246               ss->excludedMove = move;
1247               ss->skipNullMove = true;
1248               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1249               ss->skipNullMove = false;
1250               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1251               if (v < b)
1252                   ext = OnePly;
1253           }
1254       }
1255
1256       newDepth = depth - OnePly + ext;
1257
1258       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1259       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1260
1261       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1262       if (   !PvNode
1263           && !captureOrPromotion
1264           && !isCheck
1265           && !dangerous
1266           &&  move != ttMove
1267           && !move_is_castle(move))
1268       {
1269           // Move count based pruning
1270           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1271               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1272               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1273               continue;
1274
1275           // Value based pruning
1276           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1277           // but fixing this made program slightly weaker.
1278           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1279           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1280                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1281
1282           if (futilityValueScaled < beta)
1283           {
1284               if (futilityValueScaled > bestValue)
1285                   bestValue = futilityValueScaled;
1286               continue;
1287           }
1288       }
1289
1290       // Step 13. Make the move
1291       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1292
1293       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1294       // The first move in list is the expected PV
1295       if (PvNode && moveCount == 1)
1296           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1297                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1298       else
1299       {
1300           // Step 14. Reduced depth search
1301           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1302           bool doFullDepthSearch = true;
1303
1304           if (    depth >= 3 * OnePly
1305               && !captureOrPromotion
1306               && !dangerous
1307               && !move_is_castle(move)
1308               && !move_is_killer(move, ss))
1309           {
1310               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1311               if (ss->reduction)
1312               {
1313                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1314                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1315                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1316
1317                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1318               }
1319
1320               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1321               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1322               // if the move fails high again then go with full depth search.
1323               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1324               {
1325                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1326
1327                   ss->reduction = OnePly;
1328                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1329                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1330               }
1331               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1332           }
1333
1334           // Step 15. Full depth search
1335           if (doFullDepthSearch)
1336           {
1337               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1338                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1339
1340               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1341               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1342               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1343               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1344                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1345                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1346           }
1347       }
1348
1349       // Step 16. Undo move
1350       pos.undo_move(move);
1351
1352       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1353
1354       // Step 17. Check for new best move
1355       if (value > bestValue)
1356       {
1357           bestValue = value;
1358           if (value > alpha)
1359           {
1360               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1361                   alpha = value;
1362
1363               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1364                   ss->mateKiller = move;
1365
1366               ss->bestMove = move;
1367           }
1368       }
1369
1370       // Step 18. Check for split
1371       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1372           && TM.active_threads() > 1
1373           && bestValue < beta
1374           && TM.available_thread_exists(threadID)
1375           && !AbortSearch
1376           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1377           && Iteration <= 99)
1378           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1379                               threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1380     }
1381
1382     // Step 19. Check for mate and stalemate
1383     // All legal moves have been searched and if there are
1384     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1385     // If one move was excluded return fail low score.
1386     if (!moveCount)
1387         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1388
1389     // Step 20. Update tables
1390     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1391     // history counters, and killer moves.
1392     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1393         return bestValue;
1394
1395     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1396     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1397     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1398
1399     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1400     if (bestValue >= beta)
1401     {
1402         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1403         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1404         {
1405             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1406             update_killers(move, ss);
1407         }
1408     }
1409
1410     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1411
1412     return bestValue;
1413   }
1414
1415
1416   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1417   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1418   // less than OnePly).
1419
1420   template <NodeType PvNode>
1421   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1422
1423     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1424     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1425     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1426     assert(depth <= 0);
1427     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1428     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1429
1430     EvalInfo ei;
1431     StateInfo st;
1432     Move ttMove, move;
1433     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1434     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1435     const TTEntry* tte;
1436     Value oldAlpha = alpha;
1437
1438     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1439     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1440
1441     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1442     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1443         return VALUE_DRAW;
1444
1445     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1446     // pruning, but only for move ordering.
1447     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1448     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1449
1450     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1451     {
1452         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1453         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1454     }
1455
1456     isCheck = pos.is_check();
1457
1458     // Evaluate the position statically
1459     if (isCheck)
1460     {
1461         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1462         ss->eval = VALUE_NONE;
1463         deepChecks = enoughMaterial = false;
1464     }
1465     else
1466     {
1467         if (tte)
1468         {
1469             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1470             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1471             bestValue = tte->static_value();
1472         }
1473         else
1474             bestValue = evaluate(pos, ei);
1475
1476         ss->eval = bestValue;
1477         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1478
1479         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1480         if (bestValue >= beta)
1481         {
1482             if (!tte)
1483                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1484
1485             return bestValue;
1486         }
1487
1488         if (PvNode && bestValue > alpha)
1489             alpha = bestValue;
1490
1491         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1492         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1493
1494         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1495         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1496         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1497     }
1498
1499     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1500     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1501     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1502     // and we are near beta) will be generated.
1503     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1504     CheckInfo ci(pos);
1505
1506     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1507     while (   alpha < beta
1508            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1509     {
1510       assert(move_is_ok(move));
1511
1512       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1513
1514       // Futility pruning
1515       if (   !PvNode
1516           && !isCheck
1517           && !moveIsCheck
1518           &&  move != ttMove
1519           &&  enoughMaterial
1520           && !move_is_promotion(move)
1521           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1522       {
1523           futilityValue =  futilityBase
1524                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1525                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1526
1527           if (futilityValue < alpha)
1528           {
1529               if (futilityValue > bestValue)
1530                   bestValue = futilityValue;
1531               continue;
1532           }
1533       }
1534
1535       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1536       evasionPrunable =   isCheck
1537                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1538                        && !pos.move_is_capture(move)
1539                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1540                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1541
1542       // Don't search moves with negative SEE values
1543       if (   !PvNode
1544           && (!isCheck || evasionPrunable)
1545           &&  move != ttMove
1546           && !move_is_promotion(move)
1547           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1548           continue;
1549
1550       // Update current move
1551       ss->currentMove = move;
1552
1553       // Make and search the move
1554       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1555       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1556       pos.undo_move(move);
1557
1558       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1559
1560       // New best move?
1561       if (value > bestValue)
1562       {
1563           bestValue = value;
1564           if (value > alpha)
1565           {
1566               alpha = value;
1567               ss->bestMove = move;
1568           }
1569        }
1570     }
1571
1572     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1573     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1574     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1575         return value_mated_in(ply);
1576
1577     // Update transposition table
1578     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1579     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1580     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1581
1582     // Update killers only for checking moves that fails high
1583     if (    bestValue >= beta
1584         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1585         update_killers(ss->bestMove, ss);
1586
1587     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1588
1589     return bestValue;
1590   }
1591
1592
1593   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1594   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1595   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1596   // table, done a null move search, and searched the first move before
1597   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1598   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1599   // care of after we return from the split point.
1600
1601   template <NodeType PvNode>
1602   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1603
1604     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1605     assert(TM.active_threads() > 1);
1606
1607     StateInfo st;
1608     Move move;
1609     Depth ext, newDepth;
1610     Value value;
1611     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1612     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1613     int moveCount;
1614     value = -VALUE_INFINITE;
1615
1616     Position pos(*sp->pos, threadID);
1617     CheckInfo ci(pos);
1618     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1619     isCheck = pos.is_check();
1620
1621     // Step 10. Loop through moves
1622     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1623     lock_grab(&(sp->lock));
1624
1625     while (    sp->bestValue < sp->beta
1626            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1627            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1628     {
1629       moveCount = ++sp->moveCount;
1630       lock_release(&(sp->lock));
1631
1632       assert(move_is_ok(move));
1633
1634       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1635       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1636
1637       // Step 11. Decide the new search depth
1638       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1639       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1640
1641       // Update current move
1642       ss->currentMove = move;
1643
1644       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1645       if (   !PvNode
1646           && !captureOrPromotion
1647           && !isCheck
1648           && !dangerous
1649           && !move_is_castle(move))
1650       {
1651           // Move count based pruning
1652           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1653               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1654               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1655           {
1656               lock_grab(&(sp->lock));
1657               continue;
1658           }
1659
1660           // Value based pruning
1661           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1662           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1663                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1664
1665           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1666           {
1667               lock_grab(&(sp->lock));
1668
1669               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1670                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1671               continue;
1672           }
1673       }
1674
1675       // Step 13. Make the move
1676       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1677
1678       // Step 14. Reduced search
1679       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1680       bool doFullDepthSearch = true;
1681
1682       if (   !captureOrPromotion
1683           && !dangerous
1684           && !move_is_castle(move)
1685           && !move_is_killer(move, ss))
1686       {
1687           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1688           if (ss->reduction)
1689           {
1690               Value localAlpha = sp->alpha;
1691               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1692               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1693                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1694
1695               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1696           }
1697
1698           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1699           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1700           // if the move fails high again then go with full depth search.
1701           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1702           {
1703               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1704
1705               ss->reduction = OnePly;
1706               Value localAlpha = sp->alpha;
1707               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1708               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1709           }
1710           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1711       }
1712
1713       // Step 15. Full depth search
1714       if (doFullDepthSearch)
1715       {
1716           Value localAlpha = sp->alpha;
1717           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1718                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1719
1720           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1721           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1722           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1723           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1724               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1725                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1726       }
1727
1728       // Step 16. Undo move
1729       pos.undo_move(move);
1730
1731       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1732
1733       // Step 17. Check for new best move
1734       lock_grab(&(sp->lock));
1735
1736       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1737       {
1738           sp->bestValue = value;
1739
1740           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1741           {
1742               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1743                   sp->stopRequest = true;
1744
1745               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1746                   sp->alpha = value;
1747
1748               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1749           }
1750       }
1751     }
1752
1753     /* Here we have the lock still grabbed */
1754
1755     sp->slaves[threadID] = 0;
1756
1757     lock_release(&(sp->lock));
1758   }
1759
1760
1761   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1762   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1763   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1764   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1765   // second move is assumed to be a move from the current position.
1766
1767   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1768
1769     Square f1, t1, f2, t2;
1770     Piece p;
1771
1772     assert(move_is_ok(m1));
1773     assert(move_is_ok(m2));
1774
1775     if (m2 == MOVE_NONE)
1776         return false;
1777
1778     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1779     f2 = move_from(m2);
1780     t1 = move_to(m1);
1781     if (f2 == t1)
1782         return true;
1783
1784     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1785     t2 = move_to(m2);
1786     f1 = move_from(m1);
1787     if (t2 == f1)
1788         return true;
1789
1790     // Case 3: Moving through the vacated square
1791     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1792         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1793       return true;
1794
1795     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1796     p = pos.piece_on(t1);
1797     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1798         return true;
1799
1800     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1801     if (    piece_is_slider(p)
1802         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1803         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1804     {
1805         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1806         // move is the opposite of the checking piece.
1807         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1808         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1809
1810         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1811             return true;
1812     }
1813     return false;
1814   }
1815
1816
1817   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1818   // compensated for the ply.
1819
1820   bool value_is_mate(Value value) {
1821
1822     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1823
1824     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1825           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1826   }
1827
1828
1829   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1830   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1831   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1832
1833   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1834
1835     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1836       return v + ply;
1837
1838     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1839       return v - ply;
1840
1841     return v;
1842   }
1843
1844
1845   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1846   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1847
1848   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1849
1850     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1851       return v - ply;
1852
1853     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1854       return v + ply;
1855
1856     return v;
1857   }
1858
1859
1860   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1861
1862   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1863
1864       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1865           return true;
1866
1867       return false;
1868   }
1869
1870
1871   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1872   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1873   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1874   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1875   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1876   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1877   template <NodeType PvNode>
1878   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1879                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1880
1881     assert(m != MOVE_NONE);
1882
1883     Depth result = Depth(0);
1884     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1885
1886     if (*dangerous)
1887     {
1888         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1889             result += CheckExtension[PvNode];
1890
1891         if (singleEvasion)
1892             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1893
1894         if (mateThreat)
1895             result += MateThreatExtension[PvNode];
1896     }
1897
1898     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1899     {
1900         Color c = pos.side_to_move();
1901         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1902         {
1903             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1904             *dangerous = true;
1905         }
1906         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1907         {
1908             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1909             *dangerous = true;
1910         }
1911     }
1912
1913     if (   captureOrPromotion
1914         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1915         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1916             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1917         && !move_is_promotion(m)
1918         && !move_is_ep(m))
1919     {
1920         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1921         *dangerous = true;
1922     }
1923
1924     if (   PvNode
1925         && captureOrPromotion
1926         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1927         && pos.see_sign(m) >= 0)
1928     {
1929         result += OnePly/2;
1930         *dangerous = true;
1931     }
1932
1933     return Min(result, OnePly);
1934   }
1935
1936
1937   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1938   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1939
1940   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1941
1942     assert(move_is_ok(m));
1943     assert(threat && move_is_ok(threat));
1944     assert(!pos.move_is_check(m));
1945     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1946     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1947
1948     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1949
1950     mfrom = move_from(m);
1951     mto = move_to(m);
1952     tfrom = move_from(threat);
1953     tto = move_to(threat);
1954
1955     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1956     if (mfrom == tto)
1957         return true;
1958
1959     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1960     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1961     if (   pos.move_is_capture(threat)
1962         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1963             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1964         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1965         return true;
1966
1967     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1968     // prune safe moves which block its ray.
1969     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1970         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1971         && pos.see_sign(m) >= 0)
1972         return true;
1973
1974     return false;
1975   }
1976
1977
1978   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1979   // can be used at a given point in search.
1980
1981   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1982
1983     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1984
1985     return   (   tte->depth() >= depth
1986               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1987               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1988
1989           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
1990               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
1991   }
1992
1993
1994   // refine_eval() returns the transposition table score if
1995   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1996
1997   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1998
1999       if (!tte)
2000           return defaultEval;
2001
2002       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2003
2004       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2005           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2006           return v;
2007
2008       return defaultEval;
2009   }
2010
2011
2012   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2013   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2014
2015   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2016                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2017
2018     Move m;
2019
2020     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2021
2022     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2023     {
2024         m = movesSearched[i];
2025
2026         assert(m != move);
2027
2028         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2029             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2030     }
2031   }
2032
2033
2034   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2035   // among the killer moves of that ply.
2036
2037   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2038
2039     if (m == ss->killers[0])
2040         return;
2041
2042     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2043     ss->killers[0] = m;
2044   }
2045
2046
2047   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2048   // the static position evaluation before and after the move.
2049
2050   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2051
2052     if (   m != MOVE_NULL
2053         && before != VALUE_NONE
2054         && after != VALUE_NONE
2055         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2056         && !move_is_castle(m)
2057         && !move_is_promotion(m))
2058         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2059   }
2060
2061
2062   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2063   // since the beginning of the current search.
2064
2065   int current_search_time() {
2066
2067     return get_system_time() - SearchStartTime;
2068   }
2069
2070
2071   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2072
2073   std::string value_to_uci(Value v) {
2074
2075     std::stringstream s;
2076
2077     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2078       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2079     else
2080       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2081
2082     return s.str();
2083   }
2084
2085   // nps() computes the current nodes/second count.
2086
2087   int nps() {
2088
2089     int t = current_search_time();
2090     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2091   }
2092
2093
2094   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2095   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2096   // search.
2097
2098   void poll() {
2099
2100     static int lastInfoTime;
2101     int t = current_search_time();
2102
2103     //  Poll for input
2104     if (Bioskey())
2105     {
2106         // We are line oriented, don't read single chars
2107         std::string command;
2108
2109         if (!std::getline(std::cin, command))
2110             command = "quit";
2111
2112         if (command == "quit")
2113         {
2114             AbortSearch = true;
2115             PonderSearch = false;
2116             Quit = true;
2117             return;
2118         }
2119         else if (command == "stop")
2120         {
2121             AbortSearch = true;
2122             PonderSearch = false;
2123         }
2124         else if (command == "ponderhit")
2125             ponderhit();
2126     }
2127
2128     // Print search information
2129     if (t < 1000)
2130         lastInfoTime = 0;
2131
2132     else if (lastInfoTime > t)
2133         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2134         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2135         lastInfoTime = 0;
2136
2137     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2138     {
2139         lastInfoTime = t;
2140
2141         if (dbg_show_mean)
2142             dbg_print_mean();
2143
2144         if (dbg_show_hit_rate)
2145             dbg_print_hit_rate();
2146
2147         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2148              << " time " << t << endl;
2149     }
2150
2151     // Should we stop the search?
2152     if (PonderSearch)
2153         return;
2154
2155     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2156                            && !AspirationFailLow
2157                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2158
2159     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2160                      || stillAtFirstMove;
2161
2162     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2163         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2164         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2165         AbortSearch = true;
2166   }
2167
2168
2169   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2170   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2171   // it correctly predicted the opponent's move.
2172
2173   void ponderhit() {
2174
2175     int t = current_search_time();
2176     PonderSearch = false;
2177
2178     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2179                            && !AspirationFailLow
2180                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2181
2182     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2183                      || stillAtFirstMove;
2184
2185     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2186         AbortSearch = true;
2187   }
2188
2189
2190   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2191   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2192
2193   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2194
2195     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2196     {
2197         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2198         ss->skipNullMove = false;
2199         ss->reduction = Depth(0);
2200
2201         if (i < 3)
2202             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2203     }
2204   }
2205
2206
2207   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2208   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2209   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2210   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2211   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2212   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2213
2214   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2215
2216     std::string command;
2217
2218     while (true)
2219     {
2220         if (!std::getline(std::cin, command))
2221             command = "quit";
2222
2223         if (command == "quit")
2224         {
2225             Quit = true;
2226             break;
2227         }
2228         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2229             break;
2230     }
2231   }
2232
2233
2234   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2235   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2236
2237   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2238
2239     cout << "info depth " << Iteration
2240          << " score "     << value_to_uci(value)
2241          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2242          << " time "  << current_search_time()
2243          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2244          << " nps "   << nps()
2245          << " pv ";
2246
2247     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2248         cout << *m << " ";
2249
2250     cout << endl;
2251
2252     if (UseLogFile)
2253     {
2254         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2255                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2256
2257         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2258                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2259     }
2260   }
2261
2262
2263   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2264   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2265   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2266
2267   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2268
2269     StateInfo st;
2270     TTEntry* tte;
2271     Position p(pos, pos.thread());
2272     EvalInfo ei;
2273     Value v;
2274
2275     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2276     {
2277         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2278         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2279         {
2280             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, ei));
2281             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
2282         }
2283         p.do_move(pv[i], st);
2284     }
2285   }
2286
2287
2288   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2289   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2290   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2291   // long PV to print that is important for position analysis.
2292
2293   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2294
2295     StateInfo st;
2296     TTEntry* tte;
2297     Position p(pos, pos.thread());
2298     int ply = 0;
2299
2300     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2301
2302     pv[ply] = bestMove;
2303     p.do_move(pv[ply++], st);
2304
2305     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2306            && tte->move() != MOVE_NONE
2307            && move_is_legal(p, tte->move())
2308            && ply < PLY_MAX
2309            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2310     {
2311         pv[ply] = tte->move();
2312         p.do_move(pv[ply++], st);
2313     }
2314     pv[ply] = MOVE_NONE;
2315   }
2316
2317
2318   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2319   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2320   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2321   // threads and one for Windows threads.
2322
2323 #if !defined(_MSC_VER)
2324
2325   void* init_thread(void *threadID) {
2326
2327     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2328     return NULL;
2329   }
2330
2331 #else
2332
2333   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2334
2335     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2336     return 0;
2337   }
2338
2339 #endif
2340
2341
2342   /// The ThreadsManager class
2343
2344   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2345   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2346   // counters used to sort the moves at root.
2347
2348   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2349
2350     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2351         threads[i].nodes = 0ULL;
2352   }
2353
2354   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2355
2356     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2357         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2358   }
2359
2360   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2361
2362     int64_t result = 0ULL;
2363     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2364         result += threads[i].nodes;
2365
2366     return result;
2367   }
2368
2369   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2370
2371     our = their = 0UL;
2372     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2373     {
2374         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2375         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2376     }
2377   }
2378
2379
2380   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2381   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2382   // object for which the current thread is the master.
2383
2384   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2385
2386     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2387
2388     while (true)
2389     {
2390         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2391         // master should exit as last one.
2392         if (AllThreadsShouldExit)
2393         {
2394             assert(!sp);
2395             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2396             return;
2397         }
2398
2399         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2400         // instead of wasting CPU time polling for work.
2401         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2402         {
2403             assert(!sp);
2404             assert(threadID != 0);
2405             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2406
2407 #if !defined(_MSC_VER)
2408             lock_grab(&WaitLock);
2409             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2410                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2411             lock_release(&WaitLock);
2412 #else
2413             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2414 #endif
2415         }
2416
2417         // If thread has just woken up, mark it as available
2418         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2419             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2420
2421         // If this thread has been assigned work, launch a search
2422         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2423         {
2424             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2425
2426             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2427
2428             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2429                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2430             else
2431                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2432
2433             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2434
2435             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2436         }
2437
2438         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2439         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2440         int i = 0;
2441         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2442
2443         if (i == ActiveThreads)
2444         {
2445             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2446             // be sure sp->lock has been released before to return.
2447             lock_grab(&(sp->lock));
2448             lock_release(&(sp->lock));
2449
2450             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2451
2452             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2453             return;
2454         }
2455     }
2456   }
2457
2458
2459   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2460   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2461   // objects.
2462
2463   void ThreadsManager::init_threads() {
2464
2465     volatile int i;
2466     bool ok;
2467
2468 #if !defined(_MSC_VER)
2469     pthread_t pthread[1];
2470 #endif
2471
2472     // Initialize global locks
2473     lock_init(&MPLock);
2474     lock_init(&WaitLock);
2475
2476 #if !defined(_MSC_VER)
2477     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2478 #else
2479     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2480         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2481 #endif
2482
2483     // Initialize splitPoints[] locks
2484     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2485         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2486             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2487
2488     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2489     AllThreadsShouldExit = false;
2490
2491     // Threads will be put to sleep as soon as created
2492     AllThreadsShouldSleep = true;
2493
2494     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2495     ActiveThreads = 1;
2496     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2497     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2498         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2499
2500     // Launch the helper threads
2501     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2502     {
2503
2504 #if !defined(_MSC_VER)
2505         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2506 #else
2507         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2508 #endif
2509
2510         if (!ok)
2511         {
2512             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2513             Application::exit_with_failure();
2514         }
2515
2516         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2517         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2518     }
2519   }
2520
2521
2522   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2523   // helper threads exit cleanly.
2524
2525   void ThreadsManager::exit_threads() {
2526
2527     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2528     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2529     wake_sleeping_threads();
2530
2531     // This makes the threads to exit idle_loop()
2532     AllThreadsShouldExit = true;
2533
2534     // Wait for thread termination
2535     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2536         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2537
2538     // Now we can safely destroy the locks
2539     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2540         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2541             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2542
2543     lock_destroy(&WaitLock);
2544     lock_destroy(&MPLock);
2545   }
2546
2547
2548   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2549   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2550   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2551
2552   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2553
2554     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2555
2556     SplitPoint* sp;
2557
2558     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2559     return sp != NULL;
2560   }
2561
2562
2563   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2564   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2565   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2566   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2567   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2568   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2569   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2570
2571   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2572
2573     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2574     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2575     assert(ActiveThreads > 1);
2576
2577     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2578         return false;
2579
2580     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2581     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2582
2583     if (localActiveSplitPoints == 0)
2584         // No active split points means that the thread is available as
2585         // a slave for any other thread.
2586         return true;
2587
2588     if (ActiveThreads == 2)
2589         return true;
2590
2591     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2592     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2593     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2594     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2595         return true;
2596
2597     return false;
2598   }
2599
2600
2601   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2602   // a slave for the thread with threadID "master".
2603
2604   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2605
2606     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2607     assert(ActiveThreads > 1);
2608
2609     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2610         if (thread_is_available(i, master))
2611             return true;
2612
2613     return false;
2614   }
2615
2616
2617   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2618   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2619   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2620   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2621   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2622   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2623   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2624   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2625   // split() returns.
2626
2627   template <bool Fake>
2628   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2629                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2630                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2631     assert(p.is_ok());
2632     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2633     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2634     assert(*bestValue <= *alpha);
2635     assert(*alpha < beta);
2636     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2637     assert(depth > Depth(0));
2638     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2639     assert(ActiveThreads > 1);
2640
2641     int i, master = p.thread();
2642     Thread& masterThread = threads[master];
2643
2644     lock_grab(&MPLock);
2645
2646     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2647     // active split points, don't split.
2648     if (   !available_thread_exists(master)
2649         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2650     {
2651         lock_release(&MPLock);
2652         return;
2653     }
2654
2655     // Pick the next available split point object from the split point stack
2656     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2657
2658     // Initialize the split point object
2659     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2660     splitPoint.stopRequest = false;
2661     splitPoint.ply = ply;
2662     splitPoint.depth = depth;
2663     splitPoint.threatMove = threatMove;
2664     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2665     splitPoint.alpha = *alpha;
2666     splitPoint.beta = beta;
2667     splitPoint.pvNode = pvNode;
2668     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2669     splitPoint.mp = mp;
2670     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2671     splitPoint.pos = &p;
2672     splitPoint.parentSstack = ss;
2673     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2674         splitPoint.slaves[i] = 0;
2675
2676     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2677
2678     // If we are here it means we are not available
2679     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2680
2681     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2682
2683     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2684     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2685         if (thread_is_available(i, master))
2686         {
2687             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2688             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2689             splitPoint.slaves[i] = 1;
2690             workersCnt++;
2691         }
2692
2693     assert(Fake || workersCnt > 1);
2694
2695     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2696     lock_release(&MPLock);
2697
2698     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2699     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2700     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2701         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2702         {
2703             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2704
2705             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2706
2707             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2708         }
2709
2710     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2711     // which it will instantly launch a search, because its state is
2712     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2713     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2714     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2715     idle_loop(master, &splitPoint);
2716
2717     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2718     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2719     lock_grab(&MPLock);
2720
2721     *alpha = splitPoint.alpha;
2722     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2723     masterThread.activeSplitPoints--;
2724     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2725
2726     lock_release(&MPLock);
2727   }
2728
2729
2730   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2731   // to start a new search from the root.
2732
2733   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2734
2735     assert(AllThreadsShouldSleep);
2736     assert(ActiveThreads > 0);
2737
2738     AllThreadsShouldSleep = false;
2739
2740     if (ActiveThreads == 1)
2741         return;
2742
2743 #if !defined(_MSC_VER)
2744     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2745     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2746     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2747 #else
2748     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2749         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2750 #endif
2751
2752   }
2753
2754
2755   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2756   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2757   // finished the job and should be idle.
2758
2759   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2760
2761     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2762
2763     // This makes the threads to go to sleep
2764     AllThreadsShouldSleep = true;
2765   }
2766
2767   /// The RootMoveList class
2768
2769   // RootMoveList c'tor
2770
2771   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2772
2773     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2774     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2775     StateInfo st;
2776     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2777
2778     // Initialize search stack
2779     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2780     ss[0].currentMove = ss[0].bestMove = MOVE_NONE;
2781     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2782
2783     // Generate all legal moves
2784     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2785
2786     // Add each move to the moves[] array
2787     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2788     {
2789         bool includeMove = includeAllMoves;
2790
2791         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2792             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2793
2794         if (!includeMove)
2795             continue;
2796
2797         // Find a quick score for the move
2798         pos.do_move(cur->move, st);
2799         ss[0].currentMove = cur->move;
2800         moves[count].move = cur->move;
2801         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2802         moves[count].pv[0] = cur->move;
2803         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2804         pos.undo_move(cur->move);
2805         count++;
2806     }
2807     sort();
2808   }
2809
2810
2811   // RootMoveList simple methods definitions
2812
2813   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2814
2815     moves[moveNum].nodes = nodes;
2816     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2817   }
2818
2819   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2820
2821     moves[moveNum].ourBeta = our;
2822     moves[moveNum].theirBeta = their;
2823   }
2824
2825   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2826
2827     int j;
2828
2829     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2830         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2831
2832     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2833   }
2834
2835
2836   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2837   // iteration.
2838
2839   void RootMoveList::sort() {
2840
2841     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2842   }
2843
2844
2845   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2846   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2847   // correctly in MultiPV mode.
2848
2849   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2850
2851     int i,j;
2852
2853     for (i = 1; i <= n; i++)
2854     {
2855         RootMove rm = moves[i];
2856         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2857             moves[j] = moves[j - 1];
2858
2859         moves[j] = rm;
2860     }
2861   }
2862
2863 } // namspace