]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Integrate gains table in History
[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) 2008-2009 Marco Costalba
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
56   // IterationInfoType stores search results for each iteration
57   //
58   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
59   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
60   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
61   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
62   // we guess what the right value might be and store our guess
63   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
64   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
65   // not exact is not big a problem.
66
67   struct IterationInfoType {
68
69     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
70     : value(v), speculatedValue(sv) {}
71
72     Value value, speculatedValue;
73   };
74
75
76   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
77   // Apart for the first one that has its score, following moves
78   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
79   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
80   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
81   // concurrent accessing under SMP case.
82
83   struct BetaCounterType {
84
85     BetaCounterType();
86     void clear();
87     void add(Color us, Depth d, int threadID);
88     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
89   };
90
91
92   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree. For each
93   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
94   // in the case of moves which fail low).
95
96   struct RootMove {
97
98     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
99
100     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
101     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
102     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
103     // have equal score but m1 has the higher node count.
104     bool operator<(const RootMove& m) const {
105
106         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
107     }
108
109     Move move;
110     Value score;
111     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
112     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
113   };
114
115
116   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
117   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
118
119   class RootMoveList {
120
121   public:
122     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
123
124     int move_count() const { return count; }
125     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
126     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
127     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
128     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
129     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
130
131     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
132     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
133     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
134     void sort();
135     void sort_multipv(int n);
136
137   private:
138     static const int MaxRootMoves = 500;
139     RootMove moves[MaxRootMoves];
140     int count;
141   };
142
143
144   /// Constants
145
146   // Search depth at iteration 1
147   const Depth InitialDepth = OnePly;
148
149   // Depth limit for selective search
150   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
151
152   // Use internal iterative deepening?
153   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
154   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
155
156   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
157   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
158   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
159   const Value IIDMargin = Value(0x100);
160
161   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
162   // better than the second best move.
163   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
164
165   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
166   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
167   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
168   // time looking for a better move.
169   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
170
171   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
172   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
173   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
174   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
175
176   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
177   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
178   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
179
180   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
181   // remaining ones we will extend it.
182   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
183
184   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
185   // and near frontier nodes.
186   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
187
188   // Each move futility margin is decreased
189   const Value IncrementalFutilityMargin = Value(0x8);
190
191   // Depth limit for razoring
192   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
193
194   /// Variables initialized by UCI options
195
196   // Depth limit for use of dynamic threat detection
197   Depth ThreatDepth;
198
199   // Last seconds noise filtering (LSN)
200   const bool UseLSNFiltering = true;
201   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
202   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
203   bool loseOnTime = false;
204
205   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
206   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
207   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
208
209   // Iteration counters
210   int Iteration;
211   BetaCounterType BetaCounter;
212
213   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
214   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
215   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
216
217   // MultiPV mode
218   int MultiPV;
219
220   // Time managment variables
221   int RootMoveNumber;
222   int SearchStartTime;
223   int MaxNodes, MaxDepth;
224   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
225   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
226   bool AbortSearch, Quit;
227   bool FailHigh, FailLow, Problem;
228
229   // Show current line?
230   bool ShowCurrentLine;
231
232   // Log file
233   bool UseLogFile;
234   std::ofstream LogFile;
235
236   // Natural logarithmic lookup table and its getter function
237   double lnArray[512];
238   inline double ln(int i) { return lnArray[i]; }
239
240   // MP related variables
241   int ActiveThreads = 1;
242   Depth MinimumSplitDepth;
243   int MaxThreadsPerSplitPoint;
244   Thread Threads[THREAD_MAX];
245   Lock MPLock;
246   Lock IOLock;
247   bool AllThreadsShouldExit = false;
248   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
249   bool Idle = true;
250
251 #if !defined(_MSC_VER)
252   pthread_cond_t WaitCond;
253   pthread_mutex_t WaitLock;
254 #else
255   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
256 #endif
257
258   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
259   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
260   int NodesSincePoll;
261   int NodesBetweenPolls = 30000;
262
263   // History table
264   History H;
265
266   /// Functions
267
268   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
269   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta);
270   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
271   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
272   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
273   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
274   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
275   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
276   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
277   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
278   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
279   bool value_is_mate(Value value);
280   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
281   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
282   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
283   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
284   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
285   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
286   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
287   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
288   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
289
290   bool fail_high_ply_1();
291   int current_search_time();
292   int nps();
293   void poll();
294   void ponderhit();
295   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
296   void wait_for_stop_or_ponderhit();
297   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
298
299   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
300   void init_split_point_stack();
301   void destroy_split_point_stack();
302   bool thread_should_stop(int threadID);
303   bool thread_is_available(int slave, int master);
304   bool idle_thread_exists(int master);
305   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
306              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
307              const Value futilityValue, Depth depth, int *moves,
308              MovePicker *mp, int master, bool pvNode);
309   void wake_sleeping_threads();
310
311 #if !defined(_MSC_VER)
312   void *init_thread(void *threadID);
313 #else
314   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
315 #endif
316
317 }
318
319
320 ////
321 //// Functions
322 ////
323
324
325 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
326 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
327
328 int perft(Position& pos, Depth depth)
329 {
330     Move move;
331     int sum = 0;
332     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
333
334     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
335     // the moves, just to count them.
336     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
337     {
338         while (mp.get_next_move()) sum++;
339         return sum;
340     }
341
342     // Loop through all legal moves
343     CheckInfo ci(pos);
344     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
345     {
346         StateInfo st;
347         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
348         sum += perft(pos, depth - OnePly);
349         pos.undo_move(move);
350     }
351     return sum;
352 }
353
354
355 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
356 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
357 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
358 /// when a quit command is received during the search.
359
360 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
361            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
362            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
363
364   // Initialize global search variables
365   Idle = StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = false;
366   FailHigh = FailLow = Problem = false;
367   NodesSincePoll = 0;
368   SearchStartTime = get_system_time();
369   ExactMaxTime = maxTime;
370   MaxDepth = maxDepth;
371   MaxNodes = maxNodes;
372   InfiniteSearch = infinite;
373   PonderSearch = ponder;
374   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
375
376   // Look for a book move, only during games, not tests
377   if (UseTimeManagement && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
378   {
379       Move bookMove;
380       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
381           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
382
383       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
384       if (bookMove != MOVE_NONE)
385       {
386           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
387           return true;
388       }
389   }
390
391   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
392   {
393       Threads[i].nodes = 0ULL;
394       Threads[i].failHighPly1 = false;
395   }
396
397   if (button_was_pressed("New Game"))
398       loseOnTime = false; // Reset at the beginning of a new game
399
400   // Read UCI option values
401   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
402   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
403       TT.clear();
404
405   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
406   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
407
408   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
409   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
410
411   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
412   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
413
414   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
415   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
416
417   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
418   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
419
420   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
421   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
422
423   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
424   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
425
426   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
427
428   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
429   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
430   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
431   if (UseLogFile)
432       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
433
434   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
435   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
436
437   read_weights(pos.side_to_move());
438
439   // Set the number of active threads
440   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
441   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
442   {
443       ActiveThreads = newActiveThreads;
444       init_eval(ActiveThreads);
445       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
446       // Position class. The below line repairs the damage.
447       Position p(pos.to_fen());
448       assert(pos.is_ok());
449   }
450
451   // Wake up sleeping threads
452   wake_sleeping_threads();
453
454   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
455       assert(thread_is_available(i, 0));
456
457   // Set thinking time
458   int myTime = time[side_to_move];
459   int myIncrement = increment[side_to_move];
460   if (UseTimeManagement)
461   {
462       if (!movesToGo) // Sudden death time control
463       {
464           if (myIncrement)
465           {
466               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
467               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
468           }
469           else // Blitz game without increment
470           {
471               MaxSearchTime = myTime / 30;
472               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
473           }
474       }
475       else // (x moves) / (y minutes)
476       {
477           if (movesToGo == 1)
478           {
479               MaxSearchTime = myTime / 2;
480               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
481           }
482           else
483           {
484               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
485               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
486           }
487       }
488
489       if (PonderingEnabled)
490       {
491           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
492           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
493       }
494   }
495
496   // Set best NodesBetweenPolls interval
497   if (MaxNodes)
498       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
499   else if (myTime && myTime < 1000)
500       NodesBetweenPolls = 1000;
501   else if (myTime && myTime < 5000)
502       NodesBetweenPolls = 5000;
503   else
504       NodesBetweenPolls = 30000;
505
506   // Write information to search log file
507   if (UseLogFile)
508       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
509               << "infinite: "  << infinite
510               << " ponder: "   << ponder
511               << " time: "     << myTime
512               << " increment: " << myIncrement
513               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
514
515   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
516   if (   UseLSNFiltering
517       && loseOnTime)
518   {
519       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
520        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
521            /* wait here */;
522   }
523
524   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
525   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
526
527
528   if (UseLSNFiltering)
529   {
530       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
531       // decide to lose on time.
532       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
533           && myTime < LSNTime
534           && myIncrement == 0
535           && movesToGo == 0
536           && v < -LSNValue)
537       {
538           loseOnTime = true;
539       }
540       else if (loseOnTime)
541       {
542           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
543           loseOnTime = false;
544       }
545   }
546
547   if (UseLogFile)
548       LogFile.close();
549
550   Idle = true;
551   return !Quit;
552 }
553
554
555 /// init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
556 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
557 /// objects.
558
559 void init_threads() {
560
561   volatile int i;
562   bool ok;
563
564 #if !defined(_MSC_VER)
565   pthread_t pthread[1];
566 #endif
567
568   // Init our logarithmic lookup table
569   for (i = 0; i < 512; i++)
570       lnArray[i] = log(double(i)); // log() returns base-e logarithm
571
572   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
573       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
574
575   // Initialize global locks
576   lock_init(&MPLock, NULL);
577   lock_init(&IOLock, NULL);
578
579   init_split_point_stack();
580
581 #if !defined(_MSC_VER)
582   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
583   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
584 #else
585   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
586       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
587 #endif
588
589   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
590   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
591   {
592       Threads[i].stop = false;
593       Threads[i].workIsWaiting = false;
594       Threads[i].idle = true;
595       Threads[i].running = false;
596   }
597
598   // Launch the helper threads
599   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
600   {
601 #if !defined(_MSC_VER)
602       ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
603 #else
604       DWORD iID[1];
605       ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID) != NULL);
606 #endif
607
608       if (!ok)
609       {
610           cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
611           Application::exit_with_failure();
612       }
613
614       // Wait until the thread has finished launching
615       while (!Threads[i].running);
616   }
617 }
618
619
620 /// stop_threads() is called when the program exits. It makes all the
621 /// helper threads exit cleanly.
622
623 void stop_threads() {
624
625   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
626   Idle = false;  // HACK
627   wake_sleeping_threads();
628   AllThreadsShouldExit = true;
629   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
630   {
631       Threads[i].stop = true;
632       while (Threads[i].running);
633   }
634   destroy_split_point_stack();
635 }
636
637
638 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
639 /// the current search.
640
641 int64_t nodes_searched() {
642
643   int64_t result = 0ULL;
644   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
645       result += Threads[i].nodes;
646   return result;
647 }
648
649
650 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
651 // new search from the root.
652 void SearchStack::init(int ply) {
653
654   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
655   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
656   reduction = Depth(0);
657   eval = VALUE_NONE;
658   evalInfo = NULL;
659 }
660
661 void SearchStack::initKillers() {
662
663   mateKiller = MOVE_NONE;
664   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
665       killers[i] = MOVE_NONE;
666 }
667
668 namespace {
669
670   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
671   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
672   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
673   // reached.
674
675   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
676
677     Position p(pos);
678     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
679
680     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
681     RootMoveList rml(p, searchMoves);
682
683     if (rml.move_count() == 0)
684     {
685         if (PonderSearch)
686             wait_for_stop_or_ponderhit();
687
688         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
689     }
690
691     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
692     // so that we print information also for iteration 1.
693     cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
694          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
695          << " time " << current_search_time()
696          << " nodes " << nodes_searched()
697          << " nps " << nps()
698          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
699
700     // Initialize
701     TT.new_search();
702     H.clear();
703     init_ss_array(ss);
704     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
705     Iteration = 1;
706
707     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
708     Move EasyMove = MOVE_NONE;
709     if (   rml.move_count() == 1
710         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
711         EasyMove = rml.get_move(0);
712
713     // Iterative deepening loop
714     while (Iteration < PLY_MAX)
715     {
716         // Initialize iteration
717         rml.sort();
718         Iteration++;
719         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
720         if (Iteration <= 5)
721             ExtraSearchTime = 0;
722
723         cout << "info depth " << Iteration << endl;
724
725         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
726         Value alpha, beta;
727
728         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
729         {
730             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
731             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
732
733             int delta = Max(2 * abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2), ProblemMargin);
734
735             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
736             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
737         }
738         else
739         {
740             alpha = - VALUE_INFINITE;
741             beta  =   VALUE_INFINITE;
742         }
743
744         // Search to the current depth
745         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
746
747         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
748         // been overwritten during the search.
749         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
750
751         if (AbortSearch)
752             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
753
754         //Save info about search result
755         Value speculatedValue;
756         bool fHigh = false;
757         bool fLow = false;
758         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
759
760         if (value >= beta)
761         {
762             assert(delta > 0);
763
764             fHigh = true;
765             speculatedValue = value + delta;
766             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
767         }
768         else if (value <= alpha)
769         {
770             assert(value == alpha);
771             assert(delta < 0);
772
773             fLow = true;
774             speculatedValue = value + delta;
775             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
776         } else
777             speculatedValue = value;
778
779         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
780         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
781
782         // Drop the easy move if it differs from the new best move
783         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
784             EasyMove = MOVE_NONE;
785
786         Problem = false;
787
788         if (UseTimeManagement)
789         {
790             // Time to stop?
791             bool stopSearch = false;
792
793             // Stop search early if there is only a single legal move,
794             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
795             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
796                 stopSearch = true;
797
798             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
799             if (  Iteration >= 6
800                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
801                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
802                 stopSearch = true;
803
804             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
805             int64_t nodes = nodes_searched();
806             if (   Iteration >= 8
807                 && !fLow
808                 && !fHigh
809                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
810                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
811                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
812                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
813                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
814                 stopSearch = true;
815
816             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
817             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
818                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
819                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
820
821             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
822             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
823             // move at the next iteration anyway.
824             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
825                 stopSearch = true;
826
827             if (stopSearch)
828             {
829                 if (!PonderSearch)
830                     break;
831                 else
832                     StopOnPonderhit = true;
833             }
834         }
835
836         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
837             break;
838     }
839
840     rml.sort();
841
842     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
843     // best move before we are told to do so.
844     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
845         wait_for_stop_or_ponderhit();
846     else
847         // Print final search statistics
848         cout << "info nodes " << nodes_searched()
849              << " nps " << nps()
850              << " time " << current_search_time()
851              << " hashfull " << TT.full() << endl;
852
853     // Print the best move and the ponder move to the standard output
854     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
855     {
856         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
857         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
858     }
859     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
860     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
861         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
862
863     cout << endl;
864
865     if (UseLogFile)
866     {
867         if (dbg_show_mean)
868             dbg_print_mean(LogFile);
869
870         if (dbg_show_hit_rate)
871             dbg_print_hit_rate(LogFile);
872
873         LogFile << "\nNodes: " << nodes_searched()
874                 << "\nNodes/second: " << nps()
875                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
876
877         StateInfo st;
878         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
879         LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << endl;
880     }
881     return rml.get_move_score(0);
882   }
883
884
885   // root_search() is the function which searches the root node. It is
886   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
887   // scheme and prints some information to the standard output.
888
889   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta) {
890
891     Value oldAlpha = alpha;
892     Value value = -VALUE_INFINITE;
893     CheckInfo ci(pos);
894     bool isCheck = pos.is_check();
895
896     // Evaluate the position statically
897     EvalInfo ei;
898     if (!isCheck)
899         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
900     else
901         ss[0].eval = VALUE_NONE;
902
903     // Loop through all the moves in the root move list
904     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
905     {
906         if (alpha >= beta)
907         {
908             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
909             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
910             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
911             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
912             continue;
913         }
914         int64_t nodes;
915         Move move;
916         StateInfo st;
917         Depth depth, ext, newDepth;
918
919         RootMoveNumber = i + 1;
920         FailHigh = false;
921
922         // Save the current node count before the move is searched
923         nodes = nodes_searched();
924
925         // Reset beta cut-off counters
926         BetaCounter.clear();
927
928         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
929         // the standard output.
930         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
931
932         if (current_search_time() >= 1000)
933             cout << "info currmove " << move
934                  << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
935
936         // Decide search depth for this move
937         bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
938         bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
939         bool dangerous;
940         depth =  (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
941         ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
942         newDepth = depth + ext;
943
944         // Make the move, and search it
945         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
946
947         if (i < MultiPV)
948         {
949             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
950             if (MultiPV > 1)
951                 alpha = -VALUE_INFINITE;
952
953             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
954
955             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
956             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
957             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
958             // current iteration before playing a move.
959             Problem = (   Iteration >= 2
960                        && value <= IterationInfo[Iteration - 1].value - ProblemMargin);
961
962             if (Problem && StopOnPonderhit)
963                 StopOnPonderhit = false;
964         }
965         else
966         {
967             // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
968             // if the move fails high will be re-searched at full depth.
969             bool doFullDepthSearch = true;
970
971             if (   depth >= 3*OnePly // FIXME was newDepth
972                 && !dangerous
973                 && !captureOrPromotion
974                 && !move_is_castle(move))
975             {
976                 double red = 0.5 + ln(RootMoveNumber - MultiPV + 1) * ln(depth / 2) / 6.0;
977                 if (red >= 1.0)
978                 {
979                     ss[0].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
980                     value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
981                     doFullDepthSearch = (value > alpha);
982                 }
983             }
984
985             if (doFullDepthSearch)
986             {
987                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
988
989                 if (value > alpha)
990                 {
991                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
992                     // re-search the move using a PV search. The variable FailHigh
993                     // is used for time managment: We try to avoid aborting the
994                     // search prematurely during a fail high research.
995                     FailHigh = true;
996                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
997                 }
998             }
999         }
1000
1001         pos.undo_move(move);
1002
1003         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
1004         // was aborted because the user interrupted the search or because we
1005         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1006         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1007         // move and/or PV.
1008         if (AbortSearch)
1009             break;
1010
1011         // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
1012         // info is used to sort the root moves at the next iteration.
1013         int64_t our, their;
1014         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
1015         rml.set_beta_counters(i, our, their);
1016         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
1017
1018         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
1019
1020         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
1021             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
1022         else
1023         {
1024             // PV move or new best move!
1025
1026             // Update PV
1027             rml.set_move_score(i, value);
1028             update_pv(ss, 0);
1029             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
1030             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
1031
1032             if (MultiPV == 1)
1033             {
1034                 // We record how often the best move has been changed in each
1035                 // iteration. This information is used for time managment: When
1036                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1037                 if (i > 0)
1038                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
1039
1040                 // Print search information to the standard output
1041                 cout << "info depth " << Iteration
1042                      << " score " << value_to_string(value)
1043                      << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
1044                         ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1045                      << " time "  << current_search_time()
1046                      << " nodes " << nodes_searched()
1047                      << " nps "   << nps()
1048                      << " pv ";
1049
1050                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1051                     cout << ss[0].pv[j] << " ";
1052
1053                 cout << endl;
1054
1055                 if (UseLogFile)
1056                 {
1057                     ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
1058                                     : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
1059
1060                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
1061                                          nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
1062                 }
1063                 if (value > alpha)
1064                     alpha = value;
1065
1066                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1067                 // far below the final value from the last iteration.
1068                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1069                     Problem = false;
1070             }
1071             else // MultiPV > 1
1072             {
1073                 rml.sort_multipv(i);
1074                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1075                 {
1076                     cout << "info multipv " << j + 1
1077                          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1078                          << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1079                          << " time " << current_search_time()
1080                          << " nodes " << nodes_searched()
1081                          << " nps " << nps()
1082                          << " pv ";
1083
1084                     for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1085                         cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1086
1087                     cout << endl;
1088                 }
1089                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1090             }
1091         } // PV move or new best move
1092
1093         assert(alpha >= oldAlpha);
1094
1095         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1096     }
1097     return alpha;
1098   }
1099
1100
1101   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1102
1103   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1104                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1105
1106     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1107     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1108     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1109     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1110
1111     Move movesSearched[256];
1112     StateInfo st;
1113     const TTEntry* tte;
1114     Move ttMove, move;
1115     Depth ext, newDepth;
1116     Value oldAlpha, value;
1117     bool isCheck, mateThreat, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1118     int moveCount = 0;
1119     Value bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1120
1121     if (depth < OnePly)
1122         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1123
1124     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1125     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1126     init_node(ss, ply, threadID);
1127
1128     // After init_node() that calls poll()
1129     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1130         return Value(0);
1131
1132     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1133         return VALUE_DRAW;
1134
1135     // Mate distance pruning
1136     oldAlpha = alpha;
1137     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1138     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1139     if (alpha >= beta)
1140         return alpha;
1141
1142     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1143     // pruning, but only for move ordering. This is to avoid problems in
1144     // the following areas:
1145     //
1146     // * Repetition draw detection
1147     // * Fifty move rule detection
1148     // * Searching for a mate
1149     // * Printing of full PV line
1150     //
1151     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1152     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1153
1154     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1155     if (   UseIIDAtPVNodes
1156         && depth >= 5*OnePly
1157         && ttMove == MOVE_NONE)
1158     {
1159         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1160         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1161         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1162     }
1163
1164     isCheck = pos.is_check();
1165     if (!isCheck)
1166     {
1167         // Update gain statistics of the previous move that lead
1168         // us in this position.
1169         EvalInfo ei;
1170         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1171         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1172     }
1173
1174     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1175     // to search all moves
1176     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1177     CheckInfo ci(pos);
1178     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1179
1180     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1181     // occurs.
1182     while (   alpha < beta
1183            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1184            && !thread_should_stop(threadID))
1185     {
1186       assert(move_is_ok(move));
1187
1188       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1189       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1190       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1191
1192       // Decide the new search depth
1193       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1194
1195       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1196       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1197       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1198       if (   depth >= 6 * OnePly
1199           && tte
1200           && move == tte->move()
1201           && ext < OnePly
1202           && is_lower_bound(tte->type())
1203           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1204       {
1205           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1206
1207           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1208           {
1209               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1210
1211               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1212                   ext = OnePly;
1213           }
1214       }
1215
1216       newDepth = depth - OnePly + ext;
1217
1218       // Update current move
1219       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1220
1221       // Make and search the move
1222       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1223
1224       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1225           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1226       else
1227       {
1228         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1229         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1230         bool doFullDepthSearch = true;
1231
1232         if (    depth >= 3*OnePly
1233             && !dangerous
1234             && !captureOrPromotion
1235             && !move_is_castle(move)
1236             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1237         {
1238           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / 6.0;
1239           if (red >= 1.0)
1240           {
1241               ss[ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1242               value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1243               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1244           }
1245         }
1246
1247         if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1248         {
1249             ss[ply].reduction = Depth(0);
1250             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1251             if (value > alpha && value < beta)
1252             {
1253                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1254                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1255                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1256                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1257                 // result in a big drop in score at the root.
1258                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1259                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1260
1261                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1262                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1263                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1264           }
1265         }
1266       }
1267       pos.undo_move(move);
1268
1269       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1270
1271       // New best move?
1272       if (value > bestValue)
1273       {
1274           bestValue = value;
1275           if (value > alpha)
1276           {
1277               alpha = value;
1278               update_pv(ss, ply);
1279               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1280                   ss[ply].mateKiller = move;
1281           }
1282           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1283           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1284           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1285           if (   ply == 1
1286               && Iteration >= 2
1287               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1288               Problem = true;
1289       }
1290
1291       // Split?
1292       if (   ActiveThreads > 1
1293           && bestValue < beta
1294           && depth >= MinimumSplitDepth
1295           && Iteration <= 99
1296           && idle_thread_exists(threadID)
1297           && !AbortSearch
1298           && !thread_should_stop(threadID)
1299           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE,
1300                    depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1301           break;
1302     }
1303
1304     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1305     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1306     if (moveCount == 0)
1307         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1308
1309     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1310     // history counters, and killer moves.
1311     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1312         return bestValue;
1313
1314     if (bestValue <= oldAlpha)
1315         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1316
1317     else if (bestValue >= beta)
1318     {
1319         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1320         move = ss[ply].pv[ply];
1321         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1322         {
1323             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1324             update_killers(move, ss[ply]);
1325         }
1326         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1327     }
1328     else
1329         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1330
1331     return bestValue;
1332   }
1333
1334
1335   // search() is the search function for zero-width nodes.
1336
1337   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1338                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1339
1340     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1341     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1342     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1343
1344     Move movesSearched[256];
1345     EvalInfo ei;
1346     StateInfo st;
1347     const TTEntry* tte;
1348     Move ttMove, move;
1349     Depth ext, newDepth;
1350     Value bestValue, staticValue, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1351     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1352     bool mateThreat = false;
1353     int moveCount = 0;
1354     futilityValue = staticValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1355
1356     if (depth < OnePly)
1357         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1358
1359     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1360     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1361     init_node(ss, ply, threadID);
1362
1363     // After init_node() that calls poll()
1364     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1365         return Value(0);
1366
1367     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1368         return VALUE_DRAW;
1369
1370     // Mate distance pruning
1371     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1372         return beta;
1373
1374     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1375         return beta - 1;
1376
1377     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1378     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exsists.
1379     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1380
1381     // Transposition table lookup
1382     tte = TT.retrieve(posKey);
1383     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1384
1385     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1386     {
1387         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1388         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1389     }
1390
1391     isCheck = pos.is_check();
1392
1393     // Calculate depth dependant futility pruning parameters
1394     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(depth) / 8));
1395     const int PostFutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(depth) * int(depth) / 2);
1396
1397     // Evaluate the position statically
1398     if (!isCheck)
1399     {
1400         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1401             staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1402         else
1403         {
1404             staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1405             ss[ply].evalInfo = &ei;
1406         }
1407
1408         ss[ply].eval = staticValue;
1409         futilityValue = staticValue + PostFutilityValueMargin; //FIXME: Remove me, only for split
1410         staticValue = refine_eval(tte, staticValue, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1411         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1412     }
1413
1414     // Post futility pruning
1415     if (depth < SelectiveDepth && staticValue - PostFutilityValueMargin >= beta)
1416         return (staticValue - PostFutilityValueMargin);
1417
1418     // Null move search
1419     if (    allowNullmove
1420         &&  depth > OnePly
1421         && !isCheck
1422         && !value_is_mate(beta)
1423         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1424         &&  staticValue >= beta - NullMoveMargin)
1425     {
1426         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1427
1428         pos.do_null_move(st);
1429
1430         // Null move dynamic reduction based on depth
1431         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1432
1433         // Null move dynamic reduction based on value
1434         if (staticValue - beta > PawnValueMidgame)
1435             R++;
1436
1437         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1438
1439         pos.undo_null_move();
1440
1441         if (nullValue >= beta)
1442         {
1443             if (depth < 6 * OnePly)
1444                 return beta;
1445
1446             // Do zugzwang verification search
1447             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1448             if (v >= beta)
1449                 return beta;
1450         } else {
1451             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1452             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1453             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1454             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1455             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1456             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1457             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1458                 mateThreat = true;
1459
1460             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1461             if (   depth < ThreatDepth
1462                 && ss[ply - 1].reduction
1463                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1464                 return beta - 1;
1465         }
1466     }
1467     // Null move search not allowed, try razoring
1468     else if (   !value_is_mate(beta)
1469              && !isCheck
1470              && depth < RazorDepth
1471              && staticValue < beta - (NullMoveMargin + 16 * depth)
1472              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1473              && ttMove == MOVE_NONE
1474              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1475     {
1476         Value rbeta = beta - (NullMoveMargin + 16 * depth);
1477         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1478         if (v < rbeta)
1479           return v;
1480     }
1481
1482     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1483     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1484         !isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1485     {
1486         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1487         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1488         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1489     }
1490
1491     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1492     // to search all moves.
1493     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1494     CheckInfo ci(pos);
1495
1496     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1497     while (   bestValue < beta
1498            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1499            && !thread_should_stop(threadID))
1500     {
1501       assert(move_is_ok(move));
1502
1503       if (move == excludedMove)
1504           continue;
1505
1506       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1507       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1508       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1509
1510       // Decide the new search depth
1511       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1512
1513       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1514       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1515       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1516       if (   depth >= 8 * OnePly
1517           && tte
1518           && move == tte->move()
1519           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1520           && ext < OnePly
1521           && is_lower_bound(tte->type())
1522           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1523       {
1524           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1525
1526           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1527           {
1528               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1529
1530               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1531                   ext = OnePly;
1532           }
1533       }
1534
1535       newDepth = depth - OnePly + ext;
1536
1537       // Update current move
1538       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1539
1540       // Futility pruning for captures
1541       Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1542
1543       if (   !isCheck
1544           && newDepth < SelectiveDepth
1545           && !dangerous
1546           && pos.move_is_capture(move)
1547           && !pos.move_is_check(move, ci)
1548           && !move_is_promotion(move)
1549           && move != ttMove
1550           && !move_is_ep(move)
1551           && (pos.type_of_piece_on(move_to(move)) != PAWN || !pos.pawn_is_passed(them, move_to(move)))) // Do not prune passed pawn captures
1552       {
1553           int preFutilityValueMargin = 0;
1554
1555           if (newDepth >= OnePly)
1556               preFutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(newDepth) * int(newDepth) / 2);
1557
1558           if (ss[ply].eval + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)) + preFutilityValueMargin + ei.futilityMargin + 90 < beta)
1559               continue;
1560       }
1561
1562
1563       // Futility pruning
1564       if (   !isCheck
1565           && !dangerous
1566           && !captureOrPromotion
1567           && !move_is_castle(move)
1568           &&  move != ttMove)
1569       {
1570           // Move count based pruning
1571           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1572               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1573               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1574               continue;
1575
1576           // Value based pruning
1577           Depth predictedDepth = newDepth;
1578
1579           //FIXME HACK: awful code duplication
1580           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / 3.0;
1581           if (red >= 1.0)
1582               predictedDepth -= int(floor(red * int(OnePly)));
1583
1584           if (predictedDepth < SelectiveDepth)
1585           {
1586               int preFutilityValueMargin = 0;
1587               if (predictedDepth >= OnePly)
1588                   preFutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(predictedDepth) * int(predictedDepth) / 2);
1589
1590               preFutilityValueMargin += H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_from(move), move_to(move)) + 45;
1591
1592               futilityValueScaled = ss[ply].eval + preFutilityValueMargin - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1593
1594               if (futilityValueScaled < beta)
1595               {
1596                   if (futilityValueScaled > bestValue)
1597                       bestValue = futilityValueScaled;
1598                   continue;
1599               }
1600           }
1601       }
1602
1603       // Make and search the move
1604       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1605
1606       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1607       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1608       bool doFullDepthSearch = true;
1609
1610       if (    depth >= 3*OnePly
1611           && !dangerous
1612           && !captureOrPromotion
1613           && !move_is_castle(move)
1614           && !move_is_killer(move, ss[ply])
1615           /* && move != ttMove*/)
1616       {
1617           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / 3.0;
1618           if (red >= 1.0)
1619           {
1620               ss[ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1621               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1622               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1623           }
1624       }
1625
1626       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1627       {
1628           ss[ply].reduction = Depth(0);
1629           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1630       }
1631       pos.undo_move(move);
1632
1633       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1634
1635       // New best move?
1636       if (value > bestValue)
1637       {
1638           bestValue = value;
1639           if (value >= beta)
1640               update_pv(ss, ply);
1641
1642           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1643               ss[ply].mateKiller = move;
1644       }
1645
1646       // Split?
1647       if (   ActiveThreads > 1
1648           && bestValue < beta
1649           && depth >= MinimumSplitDepth
1650           && Iteration <= 99
1651           && idle_thread_exists(threadID)
1652           && !AbortSearch
1653           && !thread_should_stop(threadID)
1654           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue, //FIXME: SMP & futilityValue
1655                    depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1656           break;
1657     }
1658
1659     // All legal moves have been searched. A special case: If there were
1660     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1661     if (!moveCount)
1662         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1663
1664     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1665     // history counters, and killer moves.
1666     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1667         return bestValue;
1668
1669     if (bestValue < beta)
1670         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1671     else
1672     {
1673         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1674         move = ss[ply].pv[ply];
1675         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1676         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1677         {
1678             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1679             update_killers(move, ss[ply]);
1680         }
1681
1682     }
1683
1684     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1685
1686     return bestValue;
1687   }
1688
1689
1690   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1691   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1692   // less than OnePly).
1693
1694   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1695                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1696
1697     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1698     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1699     assert(depth <= 0);
1700     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1701     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1702
1703     EvalInfo ei;
1704     StateInfo st;
1705     Move ttMove, move;
1706     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1707     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1708     const TTEntry* tte = NULL;
1709     int moveCount = 0;
1710     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1711
1712     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1713     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1714     init_node(ss, ply, threadID);
1715
1716     // After init_node() that calls poll()
1717     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1718         return Value(0);
1719
1720     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1721         return VALUE_DRAW;
1722
1723     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1724     // pruning, but only for move ordering.
1725     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1726     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1727
1728     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1729     {
1730         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1731
1732         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1733         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1734     }
1735
1736     isCheck = pos.is_check();
1737
1738     // Evaluate the position statically
1739     if (isCheck)
1740         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1741     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1742         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1743     else
1744         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1745
1746     if (!isCheck)
1747     {
1748         ss[ply].eval = staticValue;
1749         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1750     }
1751
1752     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1753     // at least beta.
1754     bestValue = staticValue;
1755
1756     if (bestValue >= beta)
1757     {
1758         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1759         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1760             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1761
1762         return bestValue;
1763     }
1764
1765     if (bestValue > alpha)
1766         alpha = bestValue;
1767
1768     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1769     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1770
1771     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1772     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1773     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1774     // and we are near beta) will be generated.
1775     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1776     CheckInfo ci(pos);
1777     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1778     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin;
1779
1780     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1781     // occurs.
1782     while (   alpha < beta
1783            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1784     {
1785       assert(move_is_ok(move));
1786
1787       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1788
1789       // Update current move
1790       moveCount++;
1791       ss[ply].currentMove = move;
1792
1793       // Futility pruning
1794       if (   enoughMaterial
1795           && !isCheck
1796           && !pvNode
1797           && !moveIsCheck
1798           &&  move != ttMove
1799           && !move_is_promotion(move)
1800           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1801       {
1802           futilityValue =  futilityBase
1803                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1804                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1805
1806           if (futilityValue < alpha)
1807           {
1808               if (futilityValue > bestValue)
1809                   bestValue = futilityValue;
1810               continue;
1811           }
1812       }
1813
1814       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1815       evasionPrunable =   isCheck
1816                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1817                        && !pos.move_is_capture(move)
1818                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1819                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1820
1821       // Don't search moves with negative SEE values
1822       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1823           &&  move != ttMove
1824           && !move_is_promotion(move)
1825           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1826           continue;
1827
1828       // Make and search the move
1829       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1830       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1831       pos.undo_move(move);
1832
1833       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1834
1835       // New best move?
1836       if (value > bestValue)
1837       {
1838           bestValue = value;
1839           if (value > alpha)
1840           {
1841               alpha = value;
1842               update_pv(ss, ply);
1843           }
1844        }
1845     }
1846
1847     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1848     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1849     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1850         return value_mated_in(ply);
1851
1852     // Update transposition table
1853     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1854     if (bestValue < beta)
1855     {
1856         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1857         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1858         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1859         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1860     }
1861     else
1862     {
1863         move = ss[ply].pv[ply];
1864         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1865
1866         // Update killers only for good checking moves
1867         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1868             update_killers(move, ss[ply]);
1869     }
1870
1871     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1872
1873     return bestValue;
1874   }
1875
1876
1877   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1878   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1879   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1880   // table, done a null move search, and searched the first move before
1881   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1882   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1883   // care of after we return from the split point.
1884
1885   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1886
1887     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1888     assert(ActiveThreads > 1);
1889
1890     Position pos(*sp->pos);
1891     CheckInfo ci(pos);
1892     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1893     Value value = -VALUE_INFINITE;
1894     Move move;
1895     bool isCheck = pos.is_check();
1896     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1897                               && !isCheck;
1898
1899     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(sp->depth) / 8));
1900
1901     while (    sp->bestValue < sp->beta
1902            && !thread_should_stop(threadID)
1903            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1904     {
1905       assert(move_is_ok(move));
1906
1907       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1908       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1909
1910       lock_grab(&(sp->lock));
1911       int moveCount = ++sp->moves;
1912       lock_release(&(sp->lock));
1913
1914       ss[sp->ply].currentMove = move;
1915
1916       // Decide the new search depth.
1917       bool dangerous;
1918       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1919       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1920
1921       // Prune?
1922       if (    useFutilityPruning
1923           && !dangerous
1924           && !captureOrPromotion)
1925       {
1926           // Move count based pruning
1927           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1928               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1929               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1930               continue;
1931
1932           // Value based pruning
1933           Value futilityValueScaled = sp->futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1934
1935           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1936           {
1937               if (futilityValueScaled > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
1938               {
1939                   lock_grab(&(sp->lock));
1940                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1941                       sp->bestValue = futilityValueScaled;
1942                   lock_release(&(sp->lock));
1943               }
1944               continue;
1945           }
1946       }
1947
1948       // Make and search the move.
1949       StateInfo st;
1950       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1951
1952       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1953       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1954       bool doFullDepthSearch = true;
1955
1956       if (   !dangerous
1957           && !captureOrPromotion
1958           && !move_is_castle(move)
1959           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1960       {
1961           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(sp->depth / 2) / 3.0;
1962           if (red >= 1.0)
1963           {
1964               ss[sp->ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1965               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1966               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta);
1967           }
1968       }
1969
1970       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1971       {
1972           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1973           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1974       }
1975       pos.undo_move(move);
1976
1977       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1978
1979       if (thread_should_stop(threadID))
1980           break;
1981
1982       // New best move?
1983       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1984       {
1985           lock_grab(&(sp->lock));
1986           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1987           {
1988               sp->bestValue = value;
1989               if (sp->bestValue >= sp->beta)
1990               {
1991                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1992                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1993                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1994                           Threads[i].stop = true;
1995
1996                   sp->finished = true;
1997               }
1998           }
1999           lock_release(&(sp->lock));
2000       }
2001     }
2002
2003     lock_grab(&(sp->lock));
2004
2005     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2006     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2007     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2008         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2009             if (sp->slaves[i])
2010                 Threads[i].stop = true;
2011
2012     sp->cpus--;
2013     sp->slaves[threadID] = 0;
2014
2015     lock_release(&(sp->lock));
2016   }
2017
2018
2019   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
2020   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
2021   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
2022   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
2023   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
2024   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
2025   // after we return from the split point.
2026
2027   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
2028
2029     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2030     assert(ActiveThreads > 1);
2031
2032     Position pos(*sp->pos);
2033     CheckInfo ci(pos);
2034     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
2035     Value value = -VALUE_INFINITE;
2036     Move move;
2037
2038     while (    sp->alpha < sp->beta
2039            && !thread_should_stop(threadID)
2040            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
2041     {
2042       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
2043       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
2044
2045       assert(move_is_ok(move));
2046
2047       lock_grab(&(sp->lock));
2048       int moveCount = ++sp->moves;
2049       lock_release(&(sp->lock));
2050
2051       ss[sp->ply].currentMove = move;
2052
2053       // Decide the new search depth.
2054       bool dangerous;
2055       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
2056       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
2057
2058       // Make and search the move.
2059       StateInfo st;
2060       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
2061
2062       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
2063       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
2064       bool doFullDepthSearch = true;
2065
2066       if (   !dangerous
2067           && !captureOrPromotion
2068           && !move_is_castle(move)
2069           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
2070       {
2071           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(sp->depth / 2) / 6.0;
2072           if (red >= 1.0)
2073           {
2074               Value localAlpha = sp->alpha;
2075               ss[sp->ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
2076               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
2077               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
2078           }
2079       }
2080
2081       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
2082       {
2083           Value localAlpha = sp->alpha;
2084           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
2085           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
2086
2087           if (value > localAlpha && value < sp->beta)
2088           {
2089               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
2090               // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
2091               // time managment: We don't want to stop the search early in
2092               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
2093               // result in a big drop in score at the root.
2094               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
2095                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
2096
2097               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
2098               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
2099               localAlpha = sp->alpha;
2100               if (localAlpha < sp->beta)
2101                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
2102               else
2103                   assert(thread_should_stop(threadID));
2104
2105               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
2106         }
2107       }
2108       pos.undo_move(move);
2109
2110       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2111
2112       if (thread_should_stop(threadID))
2113           break;
2114
2115       // New best move?
2116       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
2117       {
2118           lock_grab(&(sp->lock));
2119           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
2120           {
2121               sp->bestValue = value;
2122               if (value > sp->alpha)
2123               {
2124                   // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2125                   if (value >= sp->beta)
2126                   {
2127                       for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2128                           if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
2129                               Threads[i].stop = true;
2130
2131                       sp->finished = true;
2132                   }
2133
2134                   sp->alpha = value;
2135
2136                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2137                   if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2138                       ss[sp->ply].mateKiller = move;
2139               }
2140               // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
2141               // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
2142               // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
2143               if (   sp->ply == 1
2144                      && Iteration >= 2
2145                      && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
2146                   Problem = true;
2147           }
2148           lock_release(&(sp->lock));
2149       }
2150     }
2151
2152     lock_grab(&(sp->lock));
2153
2154     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2155     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2156     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2157         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2158             if (sp->slaves[i])
2159                 Threads[i].stop = true;
2160
2161     sp->cpus--;
2162     sp->slaves[threadID] = 0;
2163
2164     lock_release(&(sp->lock));
2165   }
2166
2167   /// The BetaCounterType class
2168
2169   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
2170
2171   void BetaCounterType::clear() {
2172
2173     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2174         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2175   }
2176
2177   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
2178
2179     // Weighted count based on depth
2180     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
2181   }
2182
2183   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
2184
2185     our = their = 0UL;
2186     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2187     {
2188         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
2189         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2190     }
2191   }
2192
2193
2194   /// The RootMoveList class
2195
2196   // RootMoveList c'tor
2197
2198   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2199
2200     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2201     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2202
2203     // Generate all legal moves
2204     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2205
2206     // Add each move to the moves[] array
2207     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2208     {
2209         bool includeMove = includeAllMoves;
2210
2211         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2212             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2213
2214         if (!includeMove)
2215             continue;
2216
2217         // Find a quick score for the move
2218         StateInfo st;
2219         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2220         init_ss_array(ss);
2221
2222         moves[count].move = cur->move;
2223         pos.do_move(moves[count].move, st);
2224         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2225         pos.undo_move(moves[count].move);
2226         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
2227         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2228         count++;
2229     }
2230     sort();
2231   }
2232
2233
2234   // RootMoveList simple methods definitions
2235
2236   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2237
2238     moves[moveNum].nodes = nodes;
2239     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2240   }
2241
2242   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2243
2244     moves[moveNum].ourBeta = our;
2245     moves[moveNum].theirBeta = their;
2246   }
2247
2248   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2249
2250     int j;
2251
2252     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2253         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2254
2255     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2256   }
2257
2258
2259   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2260   // iteration.
2261
2262   void RootMoveList::sort() {
2263
2264     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2265   }
2266
2267
2268   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2269   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2270   // correctly in MultiPV mode.
2271
2272   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2273
2274     int i,j;
2275
2276     for (i = 1; i <= n; i++)
2277     {
2278         RootMove rm = moves[i];
2279         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2280             moves[j] = moves[j - 1];
2281
2282         moves[j] = rm;
2283     }
2284   }
2285
2286
2287   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2288   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2289   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2290   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2291   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2292
2293   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2294
2295     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2296     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2297
2298     Threads[threadID].nodes++;
2299
2300     if (threadID == 0)
2301     {
2302         NodesSincePoll++;
2303         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2304         {
2305             poll();
2306             NodesSincePoll = 0;
2307         }
2308     }
2309     ss[ply].init(ply);
2310     ss[ply + 2].initKillers();
2311
2312     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2313         print_current_line(ss, ply, threadID);
2314   }
2315
2316
2317   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2318   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2319   // current node.
2320
2321   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2322
2323     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2324
2325     int p;
2326
2327     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2328
2329     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2330         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2331
2332     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2333   }
2334
2335
2336   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2337   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2338   // the PV at the parent node.
2339
2340   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2341
2342     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2343
2344     int p;
2345
2346     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2347
2348     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2349         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2350
2351     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2352   }
2353
2354
2355   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2356   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2357   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2358   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2359   // second move is assumed to be a move from the current position.
2360
2361   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2362
2363     Square f1, t1, f2, t2;
2364     Piece p;
2365
2366     assert(move_is_ok(m1));
2367     assert(move_is_ok(m2));
2368
2369     if (m2 == MOVE_NONE)
2370         return false;
2371
2372     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2373     f2 = move_from(m2);
2374     t1 = move_to(m1);
2375     if (f2 == t1)
2376         return true;
2377
2378     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2379     t2 = move_to(m2);
2380     f1 = move_from(m1);
2381     if (t2 == f1)
2382         return true;
2383
2384     // Case 3: Moving through the vacated square
2385     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2386         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2387       return true;
2388
2389     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2390     p = pos.piece_on(t1);
2391     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2392         return true;
2393
2394     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2395     if (    piece_is_slider(p)
2396         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2397         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2398     {
2399         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2400         // move is the opposite of the checking piece.
2401         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2402         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2403
2404         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2405             return true;
2406     }
2407     return false;
2408   }
2409
2410
2411   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2412   // eventually compensated for the ply.
2413
2414   bool value_is_mate(Value value) {
2415
2416     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2417
2418     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2419           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2420   }
2421
2422
2423   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2424   // killer moves of that ply.
2425
2426   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2427
2428       const Move* k = ss.killers;
2429       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2430           if (*k == m)
2431               return true;
2432
2433       return false;
2434   }
2435
2436
2437   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2438   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2439   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2440   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2441   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2442   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2443
2444   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2445                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2446
2447     assert(m != MOVE_NONE);
2448
2449     Depth result = Depth(0);
2450     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2451
2452     if (*dangerous)
2453     {
2454         if (moveIsCheck)
2455             result += CheckExtension[pvNode];
2456
2457         if (singleEvasion)
2458             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2459
2460         if (mateThreat)
2461             result += MateThreatExtension[pvNode];
2462     }
2463
2464     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2465     {
2466         Color c = pos.side_to_move();
2467         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2468         {
2469             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2470             *dangerous = true;
2471         }
2472         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2473         {
2474             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2475             *dangerous = true;
2476         }
2477     }
2478
2479     if (   captureOrPromotion
2480         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2481         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2482             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2483         && !move_is_promotion(m)
2484         && !move_is_ep(m))
2485     {
2486         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2487         *dangerous = true;
2488     }
2489
2490     if (   pvNode
2491         && captureOrPromotion
2492         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2493         && pos.see_sign(m) >= 0)
2494     {
2495         result += OnePly/2;
2496         *dangerous = true;
2497     }
2498
2499     return Min(result, OnePly);
2500   }
2501
2502
2503   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2504   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2505   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2506   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2507   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2508   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2509   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2510
2511   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2512
2513     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2514   }
2515
2516
2517   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2518   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2519   // candidates for pruning.
2520
2521   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2522
2523     assert(move_is_ok(m));
2524     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2525     assert(!pos.move_is_check(m));
2526     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2527     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2528
2529     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2530
2531     // Prune if there isn't any threat move
2532     if (threat == MOVE_NONE)
2533         return true;
2534
2535     mfrom = move_from(m);
2536     mto = move_to(m);
2537     tfrom = move_from(threat);
2538     tto = move_to(threat);
2539
2540     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2541     if (mfrom == tto)
2542         return false;
2543
2544     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2545     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2546     if (   pos.move_is_capture(threat)
2547         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2548             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2549         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2550         return false;
2551
2552     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2553     // prune safe moves which block its ray.
2554     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2555         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2556         && pos.see_sign(m) >= 0)
2557         return false;
2558
2559     return true;
2560   }
2561
2562
2563   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2564   // can be used at a given point in search.
2565
2566   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2567
2568     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2569
2570     return   (   tte->depth() >= depth
2571               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2572               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2573
2574           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2575               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2576   }
2577
2578
2579   // refine_eval() returns the transposition table score if
2580   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2581
2582   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2583
2584       if (!tte)
2585           return defaultEval;
2586
2587       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2588
2589       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2590           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2591           return v;
2592
2593       return defaultEval;
2594   }
2595
2596   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2597   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2598
2599   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2600                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2601
2602     Move m;
2603
2604     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2605
2606     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2607     {
2608         m = movesSearched[i];
2609
2610         assert(m != move);
2611
2612         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2613             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2614     }
2615   }
2616
2617
2618   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2619   // among the killer moves of that ply.
2620
2621   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2622
2623     if (m == ss.killers[0])
2624         return;
2625
2626     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2627         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2628
2629     ss.killers[0] = m;
2630   }
2631
2632
2633   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2634   // the static position evaluation before and after the move.
2635
2636   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2637
2638     if (   m != MOVE_NULL
2639         && before != VALUE_NONE
2640         && after != VALUE_NONE
2641         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2642         && !move_is_castle(m)
2643         && !move_is_promotion(m))
2644         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_from(m), move_to(m), -(before + after));
2645   }
2646
2647
2648   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2649   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2650   // is used for time management.
2651
2652   bool fail_high_ply_1() {
2653
2654     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2655         if (Threads[i].failHighPly1)
2656             return true;
2657
2658     return false;
2659   }
2660
2661
2662   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2663   // since the beginning of the current search.
2664
2665   int current_search_time() {
2666
2667     return get_system_time() - SearchStartTime;
2668   }
2669
2670
2671   // nps() computes the current nodes/second count.
2672
2673   int nps() {
2674
2675     int t = current_search_time();
2676     return (t > 0 ? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2677   }
2678
2679
2680   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2681   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2682   // search.
2683
2684   void poll() {
2685
2686     static int lastInfoTime;
2687     int t = current_search_time();
2688
2689     //  Poll for input
2690     if (Bioskey())
2691     {
2692         // We are line oriented, don't read single chars
2693         std::string command;
2694
2695         if (!std::getline(std::cin, command))
2696             command = "quit";
2697
2698         if (command == "quit")
2699         {
2700             AbortSearch = true;
2701             PonderSearch = false;
2702             Quit = true;
2703             return;
2704         }
2705         else if (command == "stop")
2706         {
2707             AbortSearch = true;
2708             PonderSearch = false;
2709         }
2710         else if (command == "ponderhit")
2711             ponderhit();
2712     }
2713
2714     // Print search information
2715     if (t < 1000)
2716         lastInfoTime = 0;
2717
2718     else if (lastInfoTime > t)
2719         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2720         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2721         lastInfoTime = 0;
2722
2723     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2724     {
2725         lastInfoTime = t;
2726         lock_grab(&IOLock);
2727
2728         if (dbg_show_mean)
2729             dbg_print_mean();
2730
2731         if (dbg_show_hit_rate)
2732             dbg_print_hit_rate();
2733
2734         cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2735              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2736
2737         lock_release(&IOLock);
2738
2739         if (ShowCurrentLine)
2740             Threads[0].printCurrentLine = true;
2741     }
2742
2743     // Should we stop the search?
2744     if (PonderSearch)
2745         return;
2746
2747     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2748                            && !FailLow
2749                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2750
2751     bool noProblemFound =   !FailHigh
2752                          && !FailLow
2753                          && !fail_high_ply_1()
2754                          && !Problem
2755                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2756
2757     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2758                      || stillAtFirstMove //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2759                      || noProblemFound;
2760
2761     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2762         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2763         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2764         AbortSearch = true;
2765   }
2766
2767
2768   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2769   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2770   // it correctly predicted the opponent's move.
2771
2772   void ponderhit() {
2773
2774     int t = current_search_time();
2775     PonderSearch = false;
2776
2777     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2778                            && !FailLow
2779                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2780
2781     bool noProblemFound =   !FailHigh
2782                          && !FailLow
2783                          && !fail_high_ply_1()
2784                          && !Problem
2785                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2786
2787     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2788                      || stillAtFirstMove
2789                      || noProblemFound;
2790
2791     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2792         AbortSearch = true;
2793   }
2794
2795
2796   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2797   // thread. Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2798
2799   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2800
2801     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2802     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2803
2804     if (!Threads[threadID].idle)
2805     {
2806         lock_grab(&IOLock);
2807         cout << "info currline " << (threadID + 1);
2808         for (int p = 0; p < ply; p++)
2809             cout << " " << ss[p].currentMove;
2810
2811         cout << endl;
2812         lock_release(&IOLock);
2813     }
2814     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2815     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2816         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2817   }
2818
2819
2820   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2821
2822   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2823
2824     for (int i = 0; i < 3; i++)
2825     {
2826         ss[i].init(i);
2827         ss[i].initKillers();
2828     }
2829   }
2830
2831
2832   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2833   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2834   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2835   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2836   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2837   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2838
2839   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2840
2841     std::string command;
2842
2843     while (true)
2844     {
2845         if (!std::getline(std::cin, command))
2846             command = "quit";
2847
2848         if (command == "quit")
2849         {
2850             Quit = true;
2851             break;
2852         }
2853         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2854             break;
2855     }
2856   }
2857
2858
2859   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2860   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2861   // object for which the current thread is the master.
2862
2863   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2864
2865     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2866
2867     Threads[threadID].running = true;
2868
2869     while (true)
2870     {
2871         if (AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2872             break;
2873
2874         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2875         // instead of wasting CPU time polling for work.
2876         while (threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads))
2877         {
2878
2879 #if !defined(_MSC_VER)
2880             pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2881             if (Idle || threadID >= ActiveThreads)
2882                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2883
2884             pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2885 #else
2886             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2887 #endif
2888         }
2889
2890       // If this thread has been assigned work, launch a search
2891       if (Threads[threadID].workIsWaiting)
2892       {
2893           assert(!Threads[threadID].idle);
2894
2895           Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2896           if (Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2897               sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2898           else
2899               sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2900
2901           Threads[threadID].idle = true;
2902       }
2903
2904       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2905       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2906       if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2907           return;
2908     }
2909
2910     Threads[threadID].running = false;
2911   }
2912
2913
2914   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2915   // initializes all split point objects.
2916
2917   void init_split_point_stack() {
2918
2919     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2920         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2921         {
2922             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2923             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2924         }
2925   }
2926
2927
2928   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2929   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2930
2931   void destroy_split_point_stack() {
2932
2933     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2934         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2935             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2936   }
2937
2938
2939   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2940   // been asked to stop, directly or indirectly. This can happen if a beta
2941   // cutoff has occurred in the thread's currently active split point, or in
2942   // some ancestor of the current split point.
2943
2944   bool thread_should_stop(int threadID) {
2945
2946     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2947
2948     SplitPoint* sp;
2949
2950     if (Threads[threadID].stop)
2951         return true;
2952     if (ActiveThreads <= 2)
2953         return false;
2954     for (sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2955         if (sp->finished)
2956         {
2957             Threads[threadID].stop = true;
2958             return true;
2959         }
2960     return false;
2961   }
2962
2963
2964   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2965   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2966   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2967   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2968   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2969   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2970   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2971
2972   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2973
2974     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2975     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2976     assert(ActiveThreads > 1);
2977
2978     if (!Threads[slave].idle || slave == master)
2979         return false;
2980
2981     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2982     int localActiveSplitPoints = Threads[slave].activeSplitPoints;
2983
2984     if (localActiveSplitPoints == 0)
2985         // No active split points means that the thread is available as
2986         // a slave for any other thread.
2987         return true;
2988
2989     if (ActiveThreads == 2)
2990         return true;
2991
2992     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2993     // that is known to be > 0, instead of Threads[slave].activeSplitPoints that
2994     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2995     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2996         return true;
2997
2998     return false;
2999   }
3000
3001
3002   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
3003   // a slave for the thread with threadID "master".
3004
3005   bool idle_thread_exists(int master) {
3006
3007     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
3008     assert(ActiveThreads > 1);
3009
3010     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3011         if (thread_is_available(i, master))
3012             return true;
3013
3014     return false;
3015   }
3016
3017
3018   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
3019   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
3020   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
3021   // split point objects), the function immediately returns false. If
3022   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
3023   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
3024   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
3025   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
3026   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
3027   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
3028   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
3029
3030   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
3031              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
3032              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
3033
3034     assert(p.is_ok());
3035     assert(sstck != NULL);
3036     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
3037     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
3038     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
3039     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
3040     assert(depth > Depth(0));
3041     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
3042     assert(ActiveThreads > 1);
3043
3044     SplitPoint* splitPoint;
3045
3046     lock_grab(&MPLock);
3047
3048     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
3049     // active split points, don't split.
3050     if (   !idle_thread_exists(master)
3051         || Threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
3052     {
3053         lock_release(&MPLock);
3054         return false;
3055     }
3056
3057     // Pick the next available split point object from the split point stack
3058     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
3059     Threads[master].activeSplitPoints++;
3060
3061     // Initialize the split point object
3062     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
3063     splitPoint->finished = false;
3064     splitPoint->ply = ply;
3065     splitPoint->depth = depth;
3066     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : (*beta - 1);
3067     splitPoint->beta = *beta;
3068     splitPoint->pvNode = pvNode;
3069     splitPoint->bestValue = *bestValue;
3070     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
3071     splitPoint->master = master;
3072     splitPoint->mp = mp;
3073     splitPoint->moves = *moves;
3074     splitPoint->cpus = 1;
3075     splitPoint->pos = &p;
3076     splitPoint->parentSstack = sstck;
3077     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3078         splitPoint->slaves[i] = 0;
3079
3080     Threads[master].idle = false;
3081     Threads[master].stop = false;
3082     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
3083
3084     // Allocate available threads setting idle flag to false
3085     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
3086         if (thread_is_available(i, master))
3087         {
3088             Threads[i].idle = false;
3089             Threads[i].stop = false;
3090             Threads[i].splitPoint = splitPoint;
3091             splitPoint->slaves[i] = 1;
3092             splitPoint->cpus++;
3093         }
3094
3095     assert(splitPoint->cpus > 1);
3096
3097     // We can release the lock because master and slave threads are already booked
3098     lock_release(&MPLock);
3099
3100     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
3101     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
3102     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3103         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
3104         {
3105             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 3 * sizeof(SearchStack));
3106             Threads[i].workIsWaiting = true; // This makes the slave to exit from idle_loop()
3107         }
3108
3109     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
3110     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
3111     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
3112     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
3113     // loop when all threads have finished their work at this split point
3114     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
3115     idle_loop(master, splitPoint);
3116
3117     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
3118     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
3119     lock_grab(&MPLock);
3120
3121     if (pvNode)
3122         *alpha = splitPoint->alpha;
3123
3124     *beta = splitPoint->beta;
3125     *bestValue = splitPoint->bestValue;
3126     Threads[master].stop = false;
3127     Threads[master].idle = false;
3128     Threads[master].activeSplitPoints--;
3129     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
3130
3131     lock_release(&MPLock);
3132     return true;
3133   }
3134
3135
3136   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3137   // to start a new search from the root.
3138
3139   void wake_sleeping_threads() {
3140
3141     if (ActiveThreads > 1)
3142     {
3143         for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
3144         {
3145             Threads[i].idle = true;
3146             Threads[i].workIsWaiting = false;
3147         }
3148
3149 #if !defined(_MSC_VER)
3150       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3151       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3152       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3153 #else
3154       for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
3155           SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3156 #endif
3157     }
3158   }
3159
3160
3161   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
3162   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
3163   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
3164   // threads and one for Windows threads.
3165
3166 #if !defined(_MSC_VER)
3167
3168   void* init_thread(void *threadID) {
3169
3170     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3171     return NULL;
3172   }
3173
3174 #else
3175
3176   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
3177
3178     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3179     return NULL;
3180   }
3181
3182 #endif
3183
3184 }