Introduce fake-mode for split
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
86
87     template <bool Fake>
88     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
89                Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
90
91   private:
92     friend void poll();
93
94     int ActiveThreads;
95     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
96     Thread threads[MAX_THREADS];
97     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
98
99     Lock MPLock, WaitLock;
100
101 #if !defined(_MSC_VER)
102     pthread_cond_t WaitCond;
103 #else
104     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
105 #endif
106
107   };
108
109
110   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
111   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
112   // in the case of moves which fail low).
113
114   struct RootMove {
115
116     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
117
118     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
119     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
120     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
121     // have equal score but m1 has the higher node count.
122     bool operator<(const RootMove& m) const {
123
124         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
125     }
126
127     Move move;
128     Value score;
129     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
130     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
131   };
132
133
134   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
135   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
136
137   class RootMoveList {
138
139   public:
140     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
141
142     int move_count() const { return count; }
143     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
144     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
145     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
146     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
147     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
148
149     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
150     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
151     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
152     void sort();
153     void sort_multipv(int n);
154
155   private:
156     static const int MaxRootMoves = 500;
157     RootMove moves[MaxRootMoves];
158     int count;
159   };
160
161
162   /// Adjustments
163
164   // Step 6. Razoring
165
166   // Maximum depth for razoring
167   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
168
169   // Dynamic razoring margin based on depth
170   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
171
172   // Step 8. Null move search with verification search
173
174   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
175   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
176   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
177
178   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
179   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
180
181   // Step 9. Internal iterative deepening
182
183   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
184   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
185
186   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
187   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
188   const Value IIDMargin = Value(0x100);
189
190   // Step 11. Decide the new search depth
191
192   // Extensions. Configurable UCI options
193   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
194   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
195   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
196
197   // Minimum depth for use of singular extension
198   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
199
200   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
201   // remaining ones we will extend it.
202   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
203
204   // Step 12. Futility pruning
205
206   // Futility margin for quiescence search
207   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
208
209   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
210   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
211   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
212
213   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
214   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
215
216   // Step 14. Reduced search
217
218   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
219   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
220
221   template <NodeType PV>
222   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
223
224   // Common adjustments
225
226   // Search depth at iteration 1
227   const Depth InitialDepth = OnePly;
228
229   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
230   // better than the second best move.
231   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
232
233   // Last seconds noise filtering (LSN)
234   const bool UseLSNFiltering = true;
235   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
236   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
237   bool loseOnTime = false;
238
239
240   /// Global variables
241
242   // Iteration counter
243   int Iteration;
244
245   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
246   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
247   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248
249   // Search window management
250   int AspirationDelta;
251
252   // MultiPV mode
253   int MultiPV;
254
255   // Time managment variables
256   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
257   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
258   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
259   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
260
261   // Log file
262   bool UseLogFile;
263   std::ofstream LogFile;
264
265   // Multi-threads related variables
266   Depth MinimumSplitDepth;
267   int MaxThreadsPerSplitPoint;
268   ThreadsManager TM;
269
270   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
271   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
272   int NodesSincePoll;
273   int NodesBetweenPolls = 30000;
274
275   // History table
276   History H;
277
278   /// Local functions
279
280   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
281   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID,  Move excludedMove = MOVE_NONE);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
291
292   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
293   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
294   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
295   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
296   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
297   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
298   bool value_is_mate(Value value);
299   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
300   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
301   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
302   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
303   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
304   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
305   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
306   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
307
308   int current_search_time();
309   int nps();
310   void poll();
311   void ponderhit();
312   void wait_for_stop_or_ponderhit();
313   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
314   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
315
316 #if !defined(_MSC_VER)
317   void *init_thread(void *threadID);
318 #else
319   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
320 #endif
321
322 }
323
324
325 ////
326 //// Functions
327 ////
328
329 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
330 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
331
332 void init_threads() { TM.init_threads(); }
333 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
334 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
335
336
337 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
338 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
339
340 int perft(Position& pos, Depth depth)
341 {
342     StateInfo st;
343     Move move;
344     int sum = 0;
345     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
346
347     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
348     // the moves, just to count them.
349     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
350     {
351         while (mp.get_next_move()) sum++;
352         return sum;
353     }
354
355     // Loop through all legal moves
356     CheckInfo ci(pos);
357     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
358     {
359         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
360         sum += perft(pos, depth - OnePly);
361         pos.undo_move(move);
362     }
363     return sum;
364 }
365
366
367 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
368 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
369 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
370 /// when a quit command is received during the search.
371
372 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
373            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
374            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
375
376   // Initialize global search variables
377   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
378   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
379   NodesSincePoll = 0;
380   TM.resetNodeCounters();
381   SearchStartTime = get_system_time();
382   ExactMaxTime = maxTime;
383   MaxDepth = maxDepth;
384   MaxNodes = maxNodes;
385   InfiniteSearch = infinite;
386   PonderSearch = ponder;
387   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
388
389   // Look for a book move, only during games, not tests
390   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
391   {
392       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
393           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
394
395       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
396       if (bookMove != MOVE_NONE)
397       {
398           if (PonderSearch)
399               wait_for_stop_or_ponderhit();
400
401           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
402           return true;
403       }
404   }
405
406   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
407   if (button_was_pressed("New Game"))
408       loseOnTime = false;
409
410   // Read UCI option values
411   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
412   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
413       TT.clear();
414
415   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
416   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
417   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
418   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
419   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
420   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
421   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
422   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
423   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
424   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
425   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
426   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
427
428   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
429   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
430   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
431   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
432   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
433
434   if (UseLogFile)
435       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
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 != TM.active_threads())
442   {
443       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
444       init_eval(TM.active_threads());
445   }
446
447   // Wake up sleeping threads
448   TM.wake_sleeping_threads();
449
450   // Set thinking time
451   int myTime = time[side_to_move];
452   int myIncrement = increment[side_to_move];
453   if (UseTimeManagement)
454   {
455       if (!movesToGo) // Sudden death time control
456       {
457           if (myIncrement)
458           {
459               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
460               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
461           }
462           else // Blitz game without increment
463           {
464               MaxSearchTime = myTime / 30;
465               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
466           }
467       }
468       else // (x moves) / (y minutes)
469       {
470           if (movesToGo == 1)
471           {
472               MaxSearchTime = myTime / 2;
473               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
474           }
475           else
476           {
477               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
478               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
479           }
480       }
481
482       if (get_option_value_bool("Ponder"))
483       {
484           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
485           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
486       }
487   }
488
489   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
490   // heavy time pressure.
491   if (MaxNodes)
492       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
493   else if (myTime && myTime < 1000)
494       NodesBetweenPolls = 1000;
495   else if (myTime && myTime < 5000)
496       NodesBetweenPolls = 5000;
497   else
498       NodesBetweenPolls = 30000;
499
500   // Write search information to log file
501   if (UseLogFile)
502       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
503               << "infinite: "  << infinite
504               << " ponder: "   << ponder
505               << " time: "     << myTime
506               << " increment: " << myIncrement
507               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
508
509   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
510   if (   UseLSNFiltering
511       && loseOnTime)
512   {
513       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
514        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
515            /* wait here */;
516   }
517
518   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
519   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
520
521   if (UseLSNFiltering)
522   {
523       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
524       // decide to lose on time.
525       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
526           && myTime < LSNTime
527           && myIncrement == 0
528           && movesToGo == 0
529           && v < -LSNValue)
530       {
531           loseOnTime = true;
532       }
533       else if (loseOnTime)
534       {
535           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
536           loseOnTime = false;
537       }
538   }
539
540   if (UseLogFile)
541       LogFile.close();
542
543   TM.put_threads_to_sleep();
544
545   return !Quit;
546 }
547
548
549 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
550
551 void init_search() {
552
553   // Init our reduction lookup tables
554   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
555       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
556       {
557           double    pvRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
558           double nonPVRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 1.5;
559           ReductionMatrix[PV][i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
560           ReductionMatrix[NonPV][i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
561       }
562
563   // Init futility margins array
564   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
565       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
566       {
567           // FIXME: test using log instead of BSR
568           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j + 45;
569       }
570
571   // Init futility move count array
572   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
573       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
574 }
575
576
577 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
578 // new search from the root.
579 void SearchStack::init(int ply) {
580
581   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
582   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
583   reduction = Depth(0);
584   eval = VALUE_NONE;
585 }
586
587 void SearchStack::initKillers() {
588
589   mateKiller = MOVE_NONE;
590   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
591       killers[i] = MOVE_NONE;
592 }
593
594 namespace {
595
596   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
597   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
598   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
599   // reached.
600
601   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
602
603     Position p(pos);
604     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
605     Move EasyMove = MOVE_NONE;
606     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
607
608     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
609     RootMoveList rml(p, searchMoves);
610
611     // Handle special case of searching on a mate/stale position
612     if (rml.move_count() == 0)
613     {
614         if (PonderSearch)
615             wait_for_stop_or_ponderhit();
616
617         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
618     }
619
620     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
621     // so to output information also for iteration 1.
622     cout << "info depth " << 1
623          << "\ninfo depth " << 1
624          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
625          << " time " << current_search_time()
626          << " nodes " << TM.nodes_searched()
627          << " nps " << nps()
628          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
629
630     // Initialize
631     TT.new_search();
632     H.clear();
633     init_ss_array(ss);
634     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
635     Iteration = 1;
636
637     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
638     if (   rml.move_count() == 1
639         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
640         EasyMove = rml.get_move(0);
641
642     // Iterative deepening loop
643     while (Iteration < PLY_MAX)
644     {
645         // Initialize iteration
646         Iteration++;
647         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
648
649         cout << "info depth " << Iteration << endl;
650
651         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
652         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
653         {
654             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
655             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
656
657             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
658             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
659
660             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
661             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
662         }
663
664         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
665         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
666
667         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
668         // been overwritten during the search.
669         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
670
671         if (AbortSearch)
672             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
673
674         //Save info about search result
675         ValueByIteration[Iteration] = value;
676
677         // Drop the easy move if differs from the new best move
678         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
679             EasyMove = MOVE_NONE;
680
681         if (UseTimeManagement)
682         {
683             // Time to stop?
684             bool stopSearch = false;
685
686             // Stop search early if there is only a single legal move,
687             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
688             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
689                 stopSearch = true;
690
691             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
692             if (  Iteration >= 6
693                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
694                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
695                 stopSearch = true;
696
697             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
698             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
699             if (   Iteration >= 8
700                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
701                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
702                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
703                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
704                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
705                 stopSearch = true;
706
707             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
708             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
709                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
710                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
711
712             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
713             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
714             // move at the next iteration anyway.
715             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
716                 stopSearch = true;
717
718             if (stopSearch)
719             {
720                 if (PonderSearch)
721                     StopOnPonderhit = true;
722                 else
723                     break;
724             }
725         }
726
727         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
728             break;
729     }
730
731     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
732     // best move before we are told to do so.
733     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
734         wait_for_stop_or_ponderhit();
735     else
736         // Print final search statistics
737         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
738              << " nps " << nps()
739              << " time " << current_search_time()
740              << " hashfull " << TT.full() << endl;
741
742     // Print the best move and the ponder move to the standard output
743     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
744     {
745         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
746         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
747     }
748
749     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
750
751     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
752
753     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
754         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
755
756     cout << endl;
757
758     if (UseLogFile)
759     {
760         if (dbg_show_mean)
761             dbg_print_mean(LogFile);
762
763         if (dbg_show_hit_rate)
764             dbg_print_hit_rate(LogFile);
765
766         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
767                 << "\nNodes/second: " << nps()
768                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
769
770         StateInfo st;
771         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
772         LogFile << "\nPonder move: "
773                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
774                 << endl;
775     }
776     return rml.get_move_score(0);
777   }
778
779
780   // root_search() is the function which searches the root node. It is
781   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
782   // scheme, prints some information to the standard output and handles
783   // the fail low/high loops.
784
785   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
786
787     EvalInfo ei;
788     StateInfo st;
789     CheckInfo ci(pos);
790     int64_t nodes;
791     Move move;
792     Depth depth, ext, newDepth;
793     Value value, alpha, beta;
794     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
795     int researchCountFH, researchCountFL;
796
797     researchCountFH = researchCountFL = 0;
798     alpha = *alphaPtr;
799     beta = *betaPtr;
800     isCheck = pos.is_check();
801
802     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
803     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
804     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
805     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
806
807     // Step 5. Evaluate the position statically
808     // At root we do this only to get reference value for child nodes
809     if (!isCheck)
810         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
811     else
812         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
813
814     // Step 6. Razoring (omitted at root)
815     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
816     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
817     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
818
819     // Step extra. Fail low loop
820     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
821     // with bigger window until we are not failing low anymore.
822     while (1)
823     {
824         // Sort the moves before to (re)search
825         rml.sort();
826
827         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
828         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
829         {
830             // This is used by time management
831             FirstRootMove = (i == 0);
832
833             // Save the current node count before the move is searched
834             nodes = TM.nodes_searched();
835
836             // Reset beta cut-off counters
837             TM.resetBetaCounters();
838
839             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
840             // the standard output.
841             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
842
843             if (current_search_time() >= 1000)
844                 cout << "info currmove " << move
845                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
846
847             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
848             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
849
850             // Step 11. Decide the new search depth
851             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
852             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
853             newDepth = depth + ext;
854
855             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
856
857             // Step extra. Fail high loop
858             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
859             // high anymore.
860             value = - VALUE_INFINITE;
861
862             while (1)
863             {
864                 // Step 13. Make the move
865                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
866
867                 // Step extra. pv search
868                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
869                 // and for fail high research (value > alpha)
870                 if (i < MultiPV || value > alpha)
871                 {
872                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
873                     if (MultiPV > 1)
874                         alpha = -VALUE_INFINITE;
875
876                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
877                     value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
878                 }
879                 else
880                 {
881                     // Step 14. Reduced search
882                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
883                     bool doFullDepthSearch = true;
884
885                     if (    depth >= 3 * OnePly
886                         && !dangerous
887                         && !captureOrPromotion
888                         && !move_is_castle(move))
889                     {
890                         ss[0].reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
891                         if (ss[0].reduction)
892                         {
893                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
894                             value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
895                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
896                         }
897                     }
898
899                     // Step 15. Full depth search
900                     if (doFullDepthSearch)
901                     {
902                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
903                         ss[0].reduction = Depth(0);
904                         value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1, true, 0);
905
906                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
907                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
908                         if (value > alpha)
909                             value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
910                     }
911                 }
912
913                 // Step 16. Undo move
914                 pos.undo_move(move);
915
916                 // Can we exit fail high loop ?
917                 if (AbortSearch || value < beta)
918                     break;
919
920                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
921                 // the score before research in case we run out of time while researching.
922                 rml.set_move_score(i, value);
923                 update_pv(ss, 0);
924                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
925                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
926
927                 // Print information to the standard output
928                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
929
930                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
931                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
932                 researchCountFH++;
933
934             } // End of fail high loop
935
936             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
937             // was aborted because the user interrupted the search or because we
938             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
939             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
940             // move and/or PV.
941             if (AbortSearch)
942                 break;
943
944             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
945             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
946             int64_t our, their;
947             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
948             rml.set_beta_counters(i, our, their);
949             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
950
951             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
952             assert(value < beta);
953
954             // Step 17. Check for new best move
955             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
956                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
957             else
958             {
959                 // PV move or new best move!
960
961                 // Update PV
962                 rml.set_move_score(i, value);
963                 update_pv(ss, 0);
964                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
965                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
966
967                 if (MultiPV == 1)
968                 {
969                     // We record how often the best move has been changed in each
970                     // iteration. This information is used for time managment: When
971                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
972                     if (i > 0)
973                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
974
975                     // Print information to the standard output
976                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
977
978                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
979                     if (value > alpha)
980                         alpha = value;
981                 }
982                 else // MultiPV > 1
983                 {
984                     rml.sort_multipv(i);
985                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
986                     {
987                         cout << "info multipv " << j + 1
988                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
989                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
990                              << " time " << current_search_time()
991                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
992                              << " nps " << nps()
993                              << " pv ";
994
995                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
996                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
997
998                         cout << endl;
999                     }
1000                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1001                 }
1002             } // PV move or new best move
1003
1004             assert(alpha >= *alphaPtr);
1005
1006             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1007
1008             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1009                 StopOnPonderhit = false;
1010         }
1011
1012         // Can we exit fail low loop ?
1013         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1014             break;
1015
1016         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1017         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1018         researchCountFL++;
1019
1020     } // Fail low loop
1021
1022     // Sort the moves before to return
1023     rml.sort();
1024
1025     return alpha;
1026   }
1027
1028
1029   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1030
1031   template <NodeType PvNode>
1032   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth,
1033                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1034
1035     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1036     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1037     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1038     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1039     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1040
1041     Move movesSearched[256];
1042     EvalInfo ei;
1043     StateInfo st;
1044     const TTEntry* tte;
1045     Move ttMove, move;
1046     Depth ext, newDepth;
1047     Value bestValue, value, oldAlpha;
1048     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1049     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1050     bool mateThreat = false;
1051     int moveCount = 0;
1052     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1053     oldAlpha = alpha;
1054
1055     if (depth < OnePly)
1056         return qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1057
1058     // Step 1. Initialize node and poll
1059     // Polling can abort search.
1060     init_node(ss, ply, threadID);
1061
1062     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1063     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1064         return Value(0);
1065
1066     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1067         return VALUE_DRAW;
1068
1069     // Step 3. Mate distance pruning
1070     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1071     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1072     if (alpha >= beta)
1073         return alpha;
1074
1075     // Step 4. Transposition table lookup
1076
1077     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1078     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1079     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1080
1081     tte = TT.retrieve(posKey);
1082     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1083
1084     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1085     // This is to avoid problems in the following areas:
1086     //
1087     // * Repetition draw detection
1088     // * Fifty move rule detection
1089     // * Searching for a mate
1090     // * Printing of full PV line
1091
1092     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1093     {
1094         // Refresh tte entry to avoid aging
1095         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove);
1096
1097         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1098         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1099     }
1100
1101     // Step 5. Evaluate the position statically
1102     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1103     isCheck = pos.is_check();
1104     if (!isCheck)
1105     {
1106         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1107             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1108         else
1109             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1110
1111         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1112         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1113     }
1114
1115     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1116     if (   !PvNode
1117         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1118         &&  ttMove == MOVE_NONE
1119         &&  ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1120         &&  depth < RazorDepth
1121         && !isCheck
1122         && !value_is_mate(beta)
1123         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1124     {
1125         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1126         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1127         if (v < rbeta)
1128             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1129             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1130             return v;
1131     }
1132
1133     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1134     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1135     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1136     if (   !PvNode
1137         &&  allowNullmove
1138         &&  depth < RazorDepth
1139         && !isCheck
1140         && !value_is_mate(beta)
1141         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1142         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1143         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1144
1145     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1146     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1147     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1148     // NullMoveMargin under beta.
1149     if (   !PvNode
1150         &&  allowNullmove
1151         &&  depth > OnePly
1152         && !isCheck
1153         && !value_is_mate(beta)
1154         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1155         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1156     {
1157         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1158
1159         // Null move dynamic reduction based on depth
1160         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1161
1162         // Null move dynamic reduction based on value
1163         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1164             R++;
1165
1166         pos.do_null_move(st);
1167
1168         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1169
1170         pos.undo_null_move();
1171
1172         if (nullValue >= beta)
1173         {
1174             // Do not return unproven mate scores
1175             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1176                 nullValue = beta;
1177
1178             if (depth < 6 * OnePly)
1179                 return nullValue;
1180
1181             // Do zugzwang verification search
1182             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1183             if (v >= beta)
1184                 return nullValue;
1185         } else {
1186             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1187             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1188             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1189             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1190             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1191             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1192             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1193                 mateThreat = true;
1194
1195             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1196             if (   depth < ThreatDepth
1197                 && ss[ply - 1].reduction
1198                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1199                 return beta - 1;
1200         }
1201     }
1202
1203     // Step 9. Internal iterative deepening
1204     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
1205         && ttMove == MOVE_NONE
1206         && (PvNode || (!isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)))
1207     {
1208         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1209         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply, false, threadID);
1210         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1211         tte = TT.retrieve(posKey);
1212     }
1213
1214     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1215     if (PvNode)
1216         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1217
1218     // Initialize a MovePicker object for the current position
1219     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1220     CheckInfo ci(pos);
1221
1222     // Step 10. Loop through moves
1223     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1224     while (   bestValue < beta
1225            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1226            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1227     {
1228       assert(move_is_ok(move));
1229
1230       if (move == excludedMove)
1231           continue;
1232
1233       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1234       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1235       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1236
1237       // Step 11. Decide the new search depth
1238       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1239
1240       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1241       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1242       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1243       if (   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1244           && tte
1245           && move == tte->move()
1246           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1247           && ext < OnePly
1248           && is_lower_bound(tte->type())
1249           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1250       {
1251           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1252
1253           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1254           {
1255               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1256               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1257
1258               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1259                   ext = OnePly;
1260           }
1261       }
1262
1263       newDepth = depth - OnePly + ext;
1264
1265       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1266       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1267
1268       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1269       if (   !PvNode
1270           && !isCheck
1271           && !dangerous
1272           && !captureOrPromotion
1273           && !move_is_castle(move)
1274           &&  move != ttMove)
1275       {
1276           // Move count based pruning
1277           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1278               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1279               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1280               continue;
1281
1282           // Value based pruning
1283           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount); // FIXME We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1284           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1285                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1286
1287           if (futilityValueScaled < beta)
1288           {
1289               if (futilityValueScaled > bestValue)
1290                   bestValue = futilityValueScaled;
1291               continue;
1292           }
1293       }
1294
1295       // Step 13. Make the move
1296       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1297
1298       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1299       // The first move in list is the expected PV
1300       if (PvNode && moveCount == 1)
1301           value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1302       else
1303       {
1304           // Step 14. Reduced search
1305           // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1306           bool doFullDepthSearch = true;
1307
1308           if (    depth >= 3 * OnePly
1309               && !dangerous
1310               && !captureOrPromotion
1311               && !move_is_castle(move)
1312               && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1313           {
1314               ss[ply].reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1315               if (ss[ply].reduction)
1316               {
1317                   value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1318                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1319               }
1320           }
1321
1322           // Step 15. Full depth search
1323           if (doFullDepthSearch)
1324           {
1325               ss[ply].reduction = Depth(0);
1326               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1327
1328               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1329               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1330               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1331               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1332                   value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1333           }
1334       }
1335
1336       // Step 16. Undo move
1337       pos.undo_move(move);
1338
1339       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1340
1341       // Step 17. Check for new best move
1342       if (value > bestValue)
1343       {
1344           bestValue = value;
1345           if (value > alpha)
1346           {
1347               alpha = value;
1348               update_pv(ss, ply);
1349               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1350                   ss[ply].mateKiller = move;
1351           }
1352       }
1353
1354       // Step 18. Check for split
1355       if (   TM.active_threads() > 1
1356           && bestValue < beta
1357           && depth >= MinimumSplitDepth
1358           && Iteration <= 99
1359           && TM.available_thread_exists(threadID)
1360           && !AbortSearch
1361           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1362           && TM.split<false>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1363                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode))
1364           break;
1365
1366       // Uncomment to debug sp_search() in single thread mode
1367       if (   bestValue < beta
1368           && depth >= 4
1369           && Iteration <= 99
1370           && !AbortSearch
1371           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1372           && TM.split<true>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1373                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode))
1374           break;
1375     }
1376
1377     // Step 19. Check for mate and stalemate
1378     // All legal moves have been searched and if there are
1379     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1380     // If one move was excluded return fail low score.
1381     if (!moveCount)
1382         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1383
1384     // Step 20. Update tables
1385     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1386     // history counters, and killer moves.
1387     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1388         return bestValue;
1389
1390     if (bestValue <= oldAlpha)
1391         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1392
1393     else if (bestValue >= beta)
1394     {
1395         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1396         move = ss[ply].pv[ply];
1397         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1398         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1399         {
1400             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1401             update_killers(move, ss[ply]);
1402         }
1403     }
1404     else
1405         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1406
1407     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1408
1409     return bestValue;
1410   }
1411
1412
1413   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1414   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1415   // less than OnePly).
1416
1417   template <NodeType PvNode>
1418   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1419                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1420
1421     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1422     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1423     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1424     assert(depth <= 0);
1425     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1426     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1427
1428     EvalInfo ei;
1429     StateInfo st;
1430     Move ttMove, move;
1431     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1432     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1433     const TTEntry* tte = NULL;
1434     int moveCount = 0;
1435     Value oldAlpha = alpha;
1436
1437     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1438     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1439     init_node(ss, ply, threadID);
1440
1441     // After init_node() that calls poll()
1442     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1443         return Value(0);
1444
1445     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1446         return VALUE_DRAW;
1447
1448     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1449     // pruning, but only for move ordering.
1450     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1451     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1452
1453     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1454     {
1455         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1456
1457         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1458         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1459     }
1460
1461     isCheck = pos.is_check();
1462
1463     // Evaluate the position statically
1464     if (isCheck)
1465         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1466     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1467         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1468     else
1469         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1470
1471     if (!isCheck)
1472     {
1473         ss[ply].eval = staticValue;
1474         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1475     }
1476
1477     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1478     // at least beta.
1479     bestValue = staticValue;
1480
1481     if (bestValue >= beta)
1482     {
1483         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1484         if (!isCheck && !tte && ei.kingDanger[pos.side_to_move()] == 0)
1485             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1486
1487         return bestValue;
1488     }
1489
1490     if (bestValue > alpha)
1491         alpha = bestValue;
1492
1493     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1494     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1495
1496     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1497     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1498     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1499     // and we are near beta) will be generated.
1500     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1501     CheckInfo ci(pos);
1502     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1503     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1504
1505     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1506     while (   alpha < beta
1507            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1508     {
1509       assert(move_is_ok(move));
1510
1511       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1512
1513       // Update current move
1514       moveCount++;
1515       ss[ply].currentMove = move;
1516
1517       // Futility pruning
1518       if (   !PvNode
1519           &&  enoughMaterial
1520           && !isCheck
1521           && !moveIsCheck
1522           &&  move != ttMove
1523           && !move_is_promotion(move)
1524           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1525       {
1526           futilityValue =  futilityBase
1527                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1528                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1529
1530           if (futilityValue < alpha)
1531           {
1532               if (futilityValue > bestValue)
1533                   bestValue = futilityValue;
1534               continue;
1535           }
1536       }
1537
1538       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1539       evasionPrunable =   isCheck
1540                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1541                        && !pos.move_is_capture(move)
1542                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1543                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1544
1545       // Don't search moves with negative SEE values
1546       if (   !PvNode
1547           && (!isCheck || evasionPrunable)
1548           &&  move != ttMove
1549           && !move_is_promotion(move)
1550           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1551           continue;
1552
1553       // Make and search the move
1554       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1555       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1556       pos.undo_move(move);
1557
1558       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1559
1560       // New best move?
1561       if (value > bestValue)
1562       {
1563           bestValue = value;
1564           if (value > alpha)
1565           {
1566               alpha = value;
1567               update_pv(ss, ply);
1568           }
1569        }
1570     }
1571
1572     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1573     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1574     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1575         return value_mated_in(ply);
1576
1577     // Update transposition table
1578     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1579     if (bestValue <= oldAlpha)
1580     {
1581         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1582         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1583         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.kingDanger[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1584         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1585     }
1586     else if (bestValue >= beta)
1587     {
1588         move = ss[ply].pv[ply];
1589         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1590
1591         // Update killers only for good checking moves
1592         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1593             update_killers(move, ss[ply]);
1594     }
1595     else
1596         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1597
1598     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1599
1600     return bestValue;
1601   }
1602
1603
1604   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1605   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1606   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1607   // table, done a null move search, and searched the first move before
1608   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1609   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1610   // care of after we return from the split point.
1611
1612   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1613
1614     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1615     //assert(TM.active_threads() > 1);
1616
1617     StateInfo st;
1618     Move move;
1619     Depth ext, newDepth;
1620     Value value, futilityValueScaled;
1621     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1622     int moveCount;
1623     value = -VALUE_INFINITE;
1624
1625     Position pos(*sp->pos);
1626     CheckInfo ci(pos);
1627     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1628     isCheck = pos.is_check();
1629
1630     // Step 10. Loop through moves
1631     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1632     lock_grab(&(sp->lock));
1633
1634     while (    sp->bestValue < sp->beta
1635            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1636            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1637     {
1638       moveCount = ++sp->moves;
1639       lock_release(&(sp->lock));
1640
1641       assert(move_is_ok(move));
1642
1643       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1644       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1645
1646       // Step 11. Decide the new search depth
1647       ext = extension<NonPV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1648       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1649
1650       // Update current move
1651       ss[sp->ply].currentMove = move;
1652
1653       // Step 12. Futility pruning
1654       if (   !isCheck
1655           && !dangerous
1656           && !captureOrPromotion
1657           && !move_is_castle(move))
1658       {
1659           // Move count based pruning
1660           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1661               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1662               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1663           {
1664               lock_grab(&(sp->lock));
1665               continue;
1666           }
1667
1668           // Value based pruning
1669           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1670           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1671                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1672
1673           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1674           {
1675               lock_grab(&(sp->lock));
1676
1677               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1678                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1679               continue;
1680           }
1681       }
1682
1683       // Step 13. Make the move
1684       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1685
1686       // Step 14. Reduced search
1687       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1688       bool doFullDepthSearch = true;
1689
1690       if (   !dangerous
1691           && !captureOrPromotion
1692           && !move_is_castle(move)
1693           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1694       {
1695           ss[sp->ply].reduction = reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1696           if (ss[sp->ply].reduction)
1697           {
1698               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(sp->alpha+1), -(sp->alpha), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1699               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1700           }
1701       }
1702
1703       // Step 15. Full depth search
1704       if (doFullDepthSearch)
1705       {
1706           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1707           value = -search<NonPV>(pos, ss, -(sp->alpha+1), -(sp->alpha), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1708       }
1709
1710       // Step 16. Undo move
1711       pos.undo_move(move);
1712
1713       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1714
1715       // Step 17. Check for new best move
1716       lock_grab(&(sp->lock));
1717
1718       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1719       {
1720           sp->bestValue = value;
1721           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1722           {
1723               sp->stopRequest = true;
1724               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1725           }
1726       }
1727     }
1728
1729     /* Here we have the lock still grabbed */
1730
1731     sp->slaves[threadID] = 0;
1732     sp->cpus--;
1733
1734     lock_release(&(sp->lock));
1735   }
1736
1737
1738   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1739   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1740   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1741   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1742   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1743   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1744   // after we return from the split point.
1745
1746   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1747
1748     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1749     //assert(TM.active_threads() > 1);
1750
1751     StateInfo st;
1752     Move move;
1753     Depth ext, newDepth;
1754     Value value;
1755     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1756     int moveCount;
1757     value = -VALUE_INFINITE;
1758
1759     Position pos(*sp->pos);
1760     CheckInfo ci(pos);
1761     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1762
1763     // Step 10. Loop through moves
1764     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1765     lock_grab(&(sp->lock));
1766
1767     while (    sp->alpha < sp->beta
1768            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1769            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1770     {
1771       moveCount = ++sp->moves;
1772       lock_release(&(sp->lock));
1773
1774       assert(move_is_ok(move));
1775
1776       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1777       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1778
1779       // Step 11. Decide the new search depth
1780       ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1781       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1782
1783       // Update current move
1784       ss[sp->ply].currentMove = move;
1785
1786       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1787
1788       // Step 13. Make the move
1789       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1790
1791       // Step 14. Reduced search
1792       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1793       bool doFullDepthSearch = true;
1794
1795       if (   !dangerous
1796           && !captureOrPromotion
1797           && !move_is_castle(move)
1798           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1799       {
1800           ss[sp->ply].reduction = reduction<PV>(sp->depth, moveCount);
1801           if (ss[sp->ply].reduction)
1802           {
1803               Value localAlpha = sp->alpha;
1804               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1805               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1806           }
1807       }
1808
1809       // Step 15. Full depth search
1810       if (doFullDepthSearch)
1811       {
1812           Value localAlpha = sp->alpha;
1813           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1814           value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1815
1816           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1817           {
1818               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1819               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1820               localAlpha = sp->alpha;
1821               if (localAlpha < sp->beta)
1822                   value = -search<PV>(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, false, threadID);
1823           }
1824       }
1825
1826       // Step 16. Undo move
1827       pos.undo_move(move);
1828
1829       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1830
1831       // Step 17. Check for new best move
1832       lock_grab(&(sp->lock));
1833
1834       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1835       {
1836           sp->bestValue = value;
1837           if (value > sp->alpha)
1838           {
1839               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
1840               if (value >= sp->beta)
1841                   sp->stopRequest = true;
1842
1843               sp->alpha = value;
1844
1845               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1846               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1847                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1848           }
1849       }
1850     }
1851
1852     /* Here we have the lock still grabbed */
1853
1854     sp->slaves[threadID] = 0;
1855     sp->cpus--;
1856
1857     lock_release(&(sp->lock));
1858   }
1859
1860
1861   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
1862   // (search() qsearch(), and so on) and initializes the
1863   // search stack object corresponding to the current node. Once every
1864   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
1865   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
1866
1867   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
1868
1869     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1870     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1871
1872     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1873
1874     if (threadID == 0)
1875     {
1876         NodesSincePoll++;
1877         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
1878         {
1879             poll();
1880             NodesSincePoll = 0;
1881         }
1882     }
1883     ss[ply].init(ply);
1884     ss[ply + 2].initKillers();
1885   }
1886
1887
1888   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1889   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1890   // current node.
1891
1892   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
1893
1894     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1895
1896     int p;
1897
1898     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1899
1900     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1901         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1902
1903     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1904   }
1905
1906
1907   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1908   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1909   // the PV at the parent node.
1910
1911   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
1912
1913     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1914
1915     int p;
1916
1917     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1918
1919     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1920         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1921
1922     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1923   }
1924
1925
1926   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1927   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1928   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1929   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1930   // second move is assumed to be a move from the current position.
1931
1932   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1933
1934     Square f1, t1, f2, t2;
1935     Piece p;
1936
1937     assert(move_is_ok(m1));
1938     assert(move_is_ok(m2));
1939
1940     if (m2 == MOVE_NONE)
1941         return false;
1942
1943     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1944     f2 = move_from(m2);
1945     t1 = move_to(m1);
1946     if (f2 == t1)
1947         return true;
1948
1949     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1950     t2 = move_to(m2);
1951     f1 = move_from(m1);
1952     if (t2 == f1)
1953         return true;
1954
1955     // Case 3: Moving through the vacated square
1956     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1957         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1958       return true;
1959
1960     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1961     p = pos.piece_on(t1);
1962     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1963         return true;
1964
1965     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1966     if (    piece_is_slider(p)
1967         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1968         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1969     {
1970         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1971         // move is the opposite of the checking piece.
1972         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1973         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1974
1975         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1976             return true;
1977     }
1978     return false;
1979   }
1980
1981
1982   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1983   // eventually compensated for the ply.
1984
1985   bool value_is_mate(Value value) {
1986
1987     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1988
1989     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1990           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1991   }
1992
1993
1994   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1995   // killer moves of that ply.
1996
1997   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
1998
1999       const Move* k = ss.killers;
2000       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2001           if (*k == m)
2002               return true;
2003
2004       return false;
2005   }
2006
2007
2008   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2009   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2010   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2011   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2012   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2013   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2014   template <NodeType PvNode>
2015   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
2016                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2017
2018     assert(m != MOVE_NONE);
2019
2020     Depth result = Depth(0);
2021     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2022
2023     if (*dangerous)
2024     {
2025         if (moveIsCheck)
2026             result += CheckExtension[PvNode];
2027
2028         if (singleEvasion)
2029             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
2030
2031         if (mateThreat)
2032             result += MateThreatExtension[PvNode];
2033     }
2034
2035     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2036     {
2037         Color c = pos.side_to_move();
2038         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2039         {
2040             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
2041             *dangerous = true;
2042         }
2043         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2044         {
2045             result += PassedPawnExtension[PvNode];
2046             *dangerous = true;
2047         }
2048     }
2049
2050     if (   captureOrPromotion
2051         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2052         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2053             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2054         && !move_is_promotion(m)
2055         && !move_is_ep(m))
2056     {
2057         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
2058         *dangerous = true;
2059     }
2060
2061     if (   PvNode
2062         && captureOrPromotion
2063         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2064         && pos.see_sign(m) >= 0)
2065     {
2066         result += OnePly/2;
2067         *dangerous = true;
2068     }
2069
2070     return Min(result, OnePly);
2071   }
2072
2073
2074   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2075   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2076   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2077   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2078   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2079   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2080   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2081
2082   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2083
2084     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2085   }
2086
2087
2088   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2089   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2090   // candidates for pruning.
2091
2092   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2093
2094     assert(move_is_ok(m));
2095     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2096     assert(!pos.move_is_check(m));
2097     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2098     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2099
2100     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2101
2102     // Prune if there isn't any threat move
2103     if (threat == MOVE_NONE)
2104         return true;
2105
2106     mfrom = move_from(m);
2107     mto = move_to(m);
2108     tfrom = move_from(threat);
2109     tto = move_to(threat);
2110
2111     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2112     if (mfrom == tto)
2113         return false;
2114
2115     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2116     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2117     if (   pos.move_is_capture(threat)
2118         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2119             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2120         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2121         return false;
2122
2123     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2124     // prune safe moves which block its ray.
2125     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2126         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2127         && pos.see_sign(m) >= 0)
2128         return false;
2129
2130     return true;
2131   }
2132
2133
2134   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2135   // can be used at a given point in search.
2136
2137   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2138
2139     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2140
2141     return   (   tte->depth() >= depth
2142               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2143               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2144
2145           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2146               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2147   }
2148
2149
2150   // refine_eval() returns the transposition table score if
2151   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2152
2153   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2154
2155       if (!tte)
2156           return defaultEval;
2157
2158       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2159
2160       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2161           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2162           return v;
2163
2164       return defaultEval;
2165   }
2166
2167
2168   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2169   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2170
2171   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2172                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2173
2174     Move m;
2175
2176     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2177
2178     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2179     {
2180         m = movesSearched[i];
2181
2182         assert(m != move);
2183
2184         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2185             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2186     }
2187   }
2188
2189
2190   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2191   // among the killer moves of that ply.
2192
2193   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2194
2195     if (m == ss.killers[0])
2196         return;
2197
2198     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2199         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2200
2201     ss.killers[0] = m;
2202   }
2203
2204
2205   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2206   // the static position evaluation before and after the move.
2207
2208   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2209
2210     if (   m != MOVE_NULL
2211         && before != VALUE_NONE
2212         && after != VALUE_NONE
2213         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2214         && !move_is_castle(m)
2215         && !move_is_promotion(m))
2216         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2217   }
2218
2219
2220   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2221   // since the beginning of the current search.
2222
2223   int current_search_time() {
2224
2225     return get_system_time() - SearchStartTime;
2226   }
2227
2228
2229   // nps() computes the current nodes/second count.
2230
2231   int nps() {
2232
2233     int t = current_search_time();
2234     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2235   }
2236
2237
2238   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2239   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2240   // search.
2241
2242   void poll() {
2243
2244     static int lastInfoTime;
2245     int t = current_search_time();
2246
2247     //  Poll for input
2248     if (Bioskey())
2249     {
2250         // We are line oriented, don't read single chars
2251         std::string command;
2252
2253         if (!std::getline(std::cin, command))
2254             command = "quit";
2255
2256         if (command == "quit")
2257         {
2258             AbortSearch = true;
2259             PonderSearch = false;
2260             Quit = true;
2261             return;
2262         }
2263         else if (command == "stop")
2264         {
2265             AbortSearch = true;
2266             PonderSearch = false;
2267         }
2268         else if (command == "ponderhit")
2269             ponderhit();
2270     }
2271
2272     // Print search information
2273     if (t < 1000)
2274         lastInfoTime = 0;
2275
2276     else if (lastInfoTime > t)
2277         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2278         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2279         lastInfoTime = 0;
2280
2281     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2282     {
2283         lastInfoTime = t;
2284
2285         if (dbg_show_mean)
2286             dbg_print_mean();
2287
2288         if (dbg_show_hit_rate)
2289             dbg_print_hit_rate();
2290
2291         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2292              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2293     }
2294
2295     // Should we stop the search?
2296     if (PonderSearch)
2297         return;
2298
2299     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2300                            && !AspirationFailLow
2301                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2302
2303     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2304                      || stillAtFirstMove;
2305
2306     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2307         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2308         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2309         AbortSearch = true;
2310   }
2311
2312
2313   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2314   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2315   // it correctly predicted the opponent's move.
2316
2317   void ponderhit() {
2318
2319     int t = current_search_time();
2320     PonderSearch = false;
2321
2322     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2323                            && !AspirationFailLow
2324                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2325
2326     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2327                      || stillAtFirstMove;
2328
2329     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2330         AbortSearch = true;
2331   }
2332
2333
2334   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2335
2336   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2337
2338     for (int i = 0; i < 3; i++)
2339     {
2340         ss[i].init(i);
2341         ss[i].initKillers();
2342     }
2343   }
2344
2345
2346   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2347   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2348   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2349   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2350   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2351   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2352
2353   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2354
2355     std::string command;
2356
2357     while (true)
2358     {
2359         if (!std::getline(std::cin, command))
2360             command = "quit";
2361
2362         if (command == "quit")
2363         {
2364             Quit = true;
2365             break;
2366         }
2367         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2368             break;
2369     }
2370   }
2371
2372
2373   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2374   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2375
2376   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2377
2378     cout << "info depth " << Iteration
2379          << " score " << value_to_string(value)
2380          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2381             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2382          << " time "  << current_search_time()
2383          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2384          << " nps "   << nps()
2385          << " pv ";
2386
2387     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2388         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2389
2390     cout << endl;
2391
2392     if (UseLogFile)
2393     {
2394         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2395             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2396
2397         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2398                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2399     }
2400   }
2401
2402
2403   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2404   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2405   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2406   // threads and one for Windows threads.
2407
2408 #if !defined(_MSC_VER)
2409
2410   void* init_thread(void *threadID) {
2411
2412     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2413     return NULL;
2414   }
2415
2416 #else
2417
2418   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2419
2420     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2421     return 0;
2422   }
2423
2424 #endif
2425
2426
2427   /// The ThreadsManager class
2428
2429   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2430   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2431   // counters used to sort the moves at root.
2432
2433   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2434
2435     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2436         threads[i].nodes = 0ULL;
2437   }
2438
2439   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2440
2441     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2442         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2443   }
2444
2445   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2446
2447     int64_t result = 0ULL;
2448     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2449         result += threads[i].nodes;
2450
2451     return result;
2452   }
2453
2454   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2455
2456     our = their = 0UL;
2457     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2458     {
2459         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2460         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2461     }
2462   }
2463
2464
2465   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2466   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2467   // object for which the current thread is the master.
2468
2469   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2470
2471     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2472
2473     while (true)
2474     {
2475         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2476         // master should exit as last one.
2477         if (AllThreadsShouldExit)
2478         {
2479             assert(!sp);
2480             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2481             return;
2482         }
2483
2484         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2485         // instead of wasting CPU time polling for work.
2486         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2487         {
2488             assert(!sp);
2489             assert(threadID != 0);
2490             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2491
2492 #if !defined(_MSC_VER)
2493             lock_grab(&WaitLock);
2494             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2495                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2496             lock_release(&WaitLock);
2497 #else
2498             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2499 #endif
2500         }
2501
2502         // If thread has just woken up, mark it as available
2503         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2504             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2505
2506         // If this thread has been assigned work, launch a search
2507         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2508         {
2509             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2510
2511             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2512
2513             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2514                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2515             else
2516                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2517
2518             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2519
2520             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2521         }
2522
2523         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2524         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2525         if (sp && sp->cpus == 0)
2526         {
2527             // Because sp->cpus is decremented under lock protection,
2528             // be sure sp->lock has been released before to proceed.
2529             lock_grab(&(sp->lock));
2530             lock_release(&(sp->lock));
2531
2532             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2533
2534             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2535             return;
2536         }
2537     }
2538   }
2539
2540
2541   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2542   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2543   // objects.
2544
2545   void ThreadsManager::init_threads() {
2546
2547     volatile int i;
2548     bool ok;
2549
2550 #if !defined(_MSC_VER)
2551     pthread_t pthread[1];
2552 #endif
2553
2554     // Initialize global locks
2555     lock_init(&MPLock, NULL);
2556     lock_init(&WaitLock, NULL);
2557
2558 #if !defined(_MSC_VER)
2559     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2560 #else
2561     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2562         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2563 #endif
2564
2565     // Initialize SplitPointStack locks
2566     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2567         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2568         {
2569             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2570             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2571         }
2572
2573     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2574     AllThreadsShouldExit = false;
2575
2576     // Threads will be put to sleep as soon as created
2577     AllThreadsShouldSleep = true;
2578
2579     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2580     ActiveThreads = 1;
2581     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2582     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2583         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2584
2585     // Launch the helper threads
2586     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2587     {
2588
2589 #if !defined(_MSC_VER)
2590         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2591 #else
2592         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2593 #endif
2594
2595         if (!ok)
2596         {
2597             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2598             Application::exit_with_failure();
2599         }
2600
2601         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2602         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2603     }
2604   }
2605
2606
2607   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2608   // helper threads exit cleanly.
2609
2610   void ThreadsManager::exit_threads() {
2611
2612     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2613     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2614     wake_sleeping_threads();
2615
2616     // This makes the threads to exit idle_loop()
2617     AllThreadsShouldExit = true;
2618
2619     // Wait for thread termination
2620     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2621         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2622
2623     // Now we can safely destroy the locks
2624     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2625         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2626             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2627
2628     lock_destroy(&WaitLock);
2629     lock_destroy(&MPLock);
2630   }
2631
2632
2633   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2634   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2635   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2636
2637   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2638
2639     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2640
2641     SplitPoint* sp;
2642
2643     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2644     return sp != NULL;
2645   }
2646
2647
2648   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2649   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2650   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2651   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2652   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2653   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2654   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2655
2656   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2657
2658     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2659     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2660     assert(ActiveThreads > 1);
2661
2662     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2663         return false;
2664
2665     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2666     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2667
2668     if (localActiveSplitPoints == 0)
2669         // No active split points means that the thread is available as
2670         // a slave for any other thread.
2671         return true;
2672
2673     if (ActiveThreads == 2)
2674         return true;
2675
2676     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2677     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2678     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2679     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2680         return true;
2681
2682     return false;
2683   }
2684
2685
2686   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2687   // a slave for the thread with threadID "master".
2688
2689   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2690
2691     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2692     assert(ActiveThreads > 1);
2693
2694     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2695         if (thread_is_available(i, master))
2696             return true;
2697
2698     return false;
2699   }
2700
2701
2702   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2703   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2704   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2705   // split point objects), the function immediately returns false. If
2706   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2707   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2708   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2709   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2710   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2711   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2712   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2713
2714   template <bool Fake>
2715   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2716              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2717              Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2718
2719     assert(p.is_ok());
2720     assert(sstck != NULL);
2721     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2722     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2723     assert(*bestValue <= *alpha);
2724     assert(*alpha < beta);
2725     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2726     assert(depth > Depth(0));
2727     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2728     assert(Fake || ActiveThreads > 1);
2729
2730     SplitPoint* splitPoint;
2731
2732     lock_grab(&MPLock);
2733
2734     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2735     // active split points, don't split.
2736     if (   (!Fake && !available_thread_exists(master))
2737         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2738     {
2739         lock_release(&MPLock);
2740         return false;
2741     }
2742
2743     // Pick the next available split point object from the split point stack
2744     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2745
2746     // Initialize the split point object
2747     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2748     splitPoint->stopRequest = false;
2749     splitPoint->ply = ply;
2750     splitPoint->depth = depth;
2751     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2752     splitPoint->alpha = *alpha;
2753     splitPoint->beta = beta;
2754     splitPoint->pvNode = pvNode;
2755     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2756     splitPoint->master = master;
2757     splitPoint->mp = mp;
2758     splitPoint->moves = *moves;
2759     splitPoint->cpus = 1;
2760     splitPoint->pos = &p;
2761     splitPoint->parentSstack = sstck;
2762     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2763         splitPoint->slaves[i] = 0;
2764
2765     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2766     threads[master].activeSplitPoints++;
2767
2768     // If we are here it means we are not available
2769     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2770
2771     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2772     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2773         if (!Fake && thread_is_available(i, master))
2774         {
2775             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2776             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2777             splitPoint->slaves[i] = 1;
2778             splitPoint->cpus++;
2779         }
2780
2781     assert(Fake || splitPoint->cpus > 1);
2782
2783     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2784     lock_release(&MPLock);
2785
2786     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2787     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2788     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2789         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2790         {
2791             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2792
2793             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2794
2795             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2796         }
2797
2798     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2799     // which it will instantly launch a search, because its state is
2800     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2801     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2802     // loop when all threads have finished their work at this split point
2803     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2804     idle_loop(master, splitPoint);
2805
2806     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2807     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2808     lock_grab(&MPLock);
2809
2810     *alpha = splitPoint->alpha;
2811     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2812     threads[master].activeSplitPoints--;
2813     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2814
2815     lock_release(&MPLock);
2816     return true;
2817   }
2818
2819
2820   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2821   // to start a new search from the root.
2822
2823   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2824
2825     assert(AllThreadsShouldSleep);
2826     assert(ActiveThreads > 0);
2827
2828     AllThreadsShouldSleep = false;
2829
2830     if (ActiveThreads == 1)
2831         return;
2832
2833 #if !defined(_MSC_VER)
2834     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2835     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2836     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2837 #else
2838     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2839         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2840 #endif
2841
2842   }
2843
2844
2845   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2846   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2847   // finished the job and should be idle.
2848
2849   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2850
2851     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2852
2853     // This makes the threads to go to sleep
2854     AllThreadsShouldSleep = true;
2855   }
2856
2857   /// The RootMoveList class
2858
2859   // RootMoveList c'tor
2860
2861   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2862
2863     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2864     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2865     StateInfo st;
2866     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2867
2868     // Generate all legal moves
2869     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2870
2871     // Add each move to the moves[] array
2872     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2873     {
2874         bool includeMove = includeAllMoves;
2875
2876         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2877             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2878
2879         if (!includeMove)
2880             continue;
2881
2882         // Find a quick score for the move
2883         init_ss_array(ss);
2884         pos.do_move(cur->move, st);
2885         moves[count].move = cur->move;
2886         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2887         moves[count].pv[0] = cur->move;
2888         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2889         pos.undo_move(cur->move);
2890         count++;
2891     }
2892     sort();
2893   }
2894
2895
2896   // RootMoveList simple methods definitions
2897
2898   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2899
2900     moves[moveNum].nodes = nodes;
2901     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2902   }
2903
2904   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2905
2906     moves[moveNum].ourBeta = our;
2907     moves[moveNum].theirBeta = their;
2908   }
2909
2910   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2911
2912     int j;
2913
2914     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2915         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2916
2917     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2918   }
2919
2920
2921   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2922   // iteration.
2923
2924   void RootMoveList::sort() {
2925
2926     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2927   }
2928
2929
2930   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2931   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2932   // correctly in MultiPV mode.
2933
2934   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2935
2936     int i,j;
2937
2938     for (i = 1; i <= n; i++)
2939     {
2940         RootMove rm = moves[i];
2941         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2942             moves[j] = moves[j - 1];
2943
2944         moves[j] = rm;
2945     }
2946   }
2947
2948 } // namspace