3ca08aec2510bc8534bbdb405a0defbfb49c3bbb
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher node count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237   // Last seconds noise filtering (LSN)
238   const bool UseLSNFiltering = true;
239   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
240   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
241   bool loseOnTime = false;
242
243
244   /// Global variables
245
246   // Iteration counter
247   int Iteration;
248
249   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
250   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
251   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
252
253   // Search window management
254   int AspirationDelta;
255
256   // MultiPV mode
257   int MultiPV;
258
259   // Time managment variables
260   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
261   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
262   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
263   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
264
265   // Log file
266   bool UseLogFile;
267   std::ofstream LogFile;
268
269   // Multi-threads related variables
270   Depth MinimumSplitDepth;
271   int MaxThreadsPerSplitPoint;
272   ThreadsManager TM;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282   /// Local functions
283
284   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
285   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID,  Move excludedMove = MOVE_NONE);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
295
296   template <NodeType PvNode>
297   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
298
299   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
300   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
301   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
302   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
303   bool value_is_mate(Value value);
304   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
305   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
306   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
307   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
308   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
309   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
310   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
311   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
312
313   int current_search_time();
314   int nps();
315   void poll();
316   void ponderhit();
317   void wait_for_stop_or_ponderhit();
318   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
319   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
320
321 #if !defined(_MSC_VER)
322   void *init_thread(void *threadID);
323 #else
324   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
325 #endif
326
327 }
328
329
330 ////
331 //// Functions
332 ////
333
334 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
335 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
336
337 void init_threads() { TM.init_threads(); }
338 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
339 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
340
341
342 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
343 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
344
345 int perft(Position& pos, Depth depth)
346 {
347     StateInfo st;
348     Move move;
349     int sum = 0;
350     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
351
352     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
353     // the moves, just to count them.
354     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
355     {
356         while (mp.get_next_move()) sum++;
357         return sum;
358     }
359
360     // Loop through all legal moves
361     CheckInfo ci(pos);
362     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
363     {
364         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
365         sum += perft(pos, depth - OnePly);
366         pos.undo_move(move);
367     }
368     return sum;
369 }
370
371
372 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
373 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
374 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
375 /// when a quit command is received during the search.
376
377 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
378            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
379            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
380
381   // Initialize global search variables
382   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
383   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
384   NodesSincePoll = 0;
385   TM.resetNodeCounters();
386   SearchStartTime = get_system_time();
387   ExactMaxTime = maxTime;
388   MaxDepth = maxDepth;
389   MaxNodes = maxNodes;
390   InfiniteSearch = infinite;
391   PonderSearch = ponder;
392   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
393
394   // Look for a book move, only during games, not tests
395   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
396   {
397       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
398           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
399
400       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
401       if (bookMove != MOVE_NONE)
402       {
403           if (PonderSearch)
404               wait_for_stop_or_ponderhit();
405
406           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
407           return true;
408       }
409   }
410
411   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
412   if (button_was_pressed("New Game"))
413       loseOnTime = false;
414
415   // Read UCI option values
416   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
417   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
418       TT.clear();
419
420   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
421   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
422   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
423   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
424   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
425   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
426   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
427   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
428   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
429   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
430   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
431   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
432
433   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
434   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
435   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
436   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
437   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
438
439   if (UseLogFile)
440       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
441
442   read_weights(pos.side_to_move());
443
444   // Set the number of active threads
445   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
446   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
447   {
448       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
449       init_eval(TM.active_threads());
450   }
451
452   // Wake up sleeping threads
453   TM.wake_sleeping_threads();
454
455   // Set thinking time
456   int myTime = time[side_to_move];
457   int myIncrement = increment[side_to_move];
458   if (UseTimeManagement)
459   {
460       if (!movesToGo) // Sudden death time control
461       {
462           if (myIncrement)
463           {
464               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
465               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
466           }
467           else // Blitz game without increment
468           {
469               MaxSearchTime = myTime / 30;
470               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
471           }
472       }
473       else // (x moves) / (y minutes)
474       {
475           if (movesToGo == 1)
476           {
477               MaxSearchTime = myTime / 2;
478               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
479           }
480           else
481           {
482               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
483               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
484           }
485       }
486
487       if (get_option_value_bool("Ponder"))
488       {
489           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
490           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
491       }
492   }
493
494   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
495   // heavy time pressure.
496   if (MaxNodes)
497       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
498   else if (myTime && myTime < 1000)
499       NodesBetweenPolls = 1000;
500   else if (myTime && myTime < 5000)
501       NodesBetweenPolls = 5000;
502   else
503       NodesBetweenPolls = 30000;
504
505   // Write search information to log file
506   if (UseLogFile)
507       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
508               << "infinite: "  << infinite
509               << " ponder: "   << ponder
510               << " time: "     << myTime
511               << " increment: " << myIncrement
512               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
513
514   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
515   if (   UseLSNFiltering
516       && loseOnTime)
517   {
518       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
519        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
520            /* wait here */;
521   }
522
523   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
524   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
525
526   if (UseLSNFiltering)
527   {
528       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
529       // decide to lose on time.
530       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
531           && myTime < LSNTime
532           && myIncrement == 0
533           && movesToGo == 0
534           && v < -LSNValue)
535       {
536           loseOnTime = true;
537       }
538       else if (loseOnTime)
539       {
540           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
541           loseOnTime = false;
542       }
543   }
544
545   if (UseLogFile)
546       LogFile.close();
547
548   TM.put_threads_to_sleep();
549
550   return !Quit;
551 }
552
553
554 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
555
556 void init_search() {
557
558   // Init our reduction lookup tables
559   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
560       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
561       {
562           double    pvRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
563           double nonPVRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 1.5;
564           ReductionMatrix[PV][i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
565           ReductionMatrix[NonPV][i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
566       }
567
568   // Init futility margins array
569   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
570       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
571       {
572           // FIXME: test using log instead of BSR
573           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j + 45;
574       }
575
576   // Init futility move count array
577   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
578       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
579 }
580
581
582 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
583 // new search from the root.
584 void SearchStack::init(int ply) {
585
586   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
587   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
588   reduction = Depth(0);
589   eval = VALUE_NONE;
590 }
591
592 void SearchStack::initKillers() {
593
594   mateKiller = MOVE_NONE;
595   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
596       killers[i] = MOVE_NONE;
597 }
598
599 namespace {
600
601   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
602   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
603   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
604   // reached.
605
606   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
607
608     Position p(pos);
609     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
610     Move EasyMove = MOVE_NONE;
611     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
612
613     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
614     RootMoveList rml(p, searchMoves);
615
616     // Handle special case of searching on a mate/stale position
617     if (rml.move_count() == 0)
618     {
619         if (PonderSearch)
620             wait_for_stop_or_ponderhit();
621
622         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
623     }
624
625     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
626     // so to output information also for iteration 1.
627     cout << "info depth " << 1
628          << "\ninfo depth " << 1
629          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
630          << " time " << current_search_time()
631          << " nodes " << TM.nodes_searched()
632          << " nps " << nps()
633          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
634
635     // Initialize
636     TT.new_search();
637     H.clear();
638     init_ss_array(ss);
639     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
640     Iteration = 1;
641
642     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
643     if (   rml.move_count() == 1
644         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
645         EasyMove = rml.get_move(0);
646
647     // Iterative deepening loop
648     while (Iteration < PLY_MAX)
649     {
650         // Initialize iteration
651         Iteration++;
652         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
653
654         cout << "info depth " << Iteration << endl;
655
656         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
657         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
658         {
659             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
660             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
661
662             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
663             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
664
665             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
666             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
667         }
668
669         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
670         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
671
672         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
673         // been overwritten during the search.
674         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
675
676         if (AbortSearch)
677             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
678
679         //Save info about search result
680         ValueByIteration[Iteration] = value;
681
682         // Drop the easy move if differs from the new best move
683         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
684             EasyMove = MOVE_NONE;
685
686         if (UseTimeManagement)
687         {
688             // Time to stop?
689             bool stopSearch = false;
690
691             // Stop search early if there is only a single legal move,
692             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
693             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
694                 stopSearch = true;
695
696             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
697             if (  Iteration >= 6
698                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
699                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
700                 stopSearch = true;
701
702             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
703             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
704             if (   Iteration >= 8
705                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
706                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
707                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
708                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
709                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
710                 stopSearch = true;
711
712             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
713             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
714                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
715                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
716
717             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
718             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
719             // move at the next iteration anyway.
720             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
721                 stopSearch = true;
722
723             if (stopSearch)
724             {
725                 if (PonderSearch)
726                     StopOnPonderhit = true;
727                 else
728                     break;
729             }
730         }
731
732         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
733             break;
734     }
735
736     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
737     // best move before we are told to do so.
738     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
739         wait_for_stop_or_ponderhit();
740     else
741         // Print final search statistics
742         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
743              << " nps " << nps()
744              << " time " << current_search_time()
745              << " hashfull " << TT.full() << endl;
746
747     // Print the best move and the ponder move to the standard output
748     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
749     {
750         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
751         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
752     }
753
754     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
755
756     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
757
758     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
759         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
760
761     cout << endl;
762
763     if (UseLogFile)
764     {
765         if (dbg_show_mean)
766             dbg_print_mean(LogFile);
767
768         if (dbg_show_hit_rate)
769             dbg_print_hit_rate(LogFile);
770
771         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
772                 << "\nNodes/second: " << nps()
773                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
774
775         StateInfo st;
776         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
777         LogFile << "\nPonder move: "
778                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
779                 << endl;
780     }
781     return rml.get_move_score(0);
782   }
783
784
785   // root_search() is the function which searches the root node. It is
786   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
787   // scheme, prints some information to the standard output and handles
788   // the fail low/high loops.
789
790   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
791
792     EvalInfo ei;
793     StateInfo st;
794     CheckInfo ci(pos);
795     int64_t nodes;
796     Move move;
797     Depth depth, ext, newDepth;
798     Value value, alpha, beta;
799     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
800     int researchCountFH, researchCountFL;
801
802     researchCountFH = researchCountFL = 0;
803     alpha = *alphaPtr;
804     beta = *betaPtr;
805     isCheck = pos.is_check();
806
807     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
808     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
809     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
810     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
811
812     // Step 5. Evaluate the position statically
813     // At root we do this only to get reference value for child nodes
814     if (!isCheck)
815         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
816     else
817         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
818
819     // Step 6. Razoring (omitted at root)
820     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
821     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
822     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
823
824     // Step extra. Fail low loop
825     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
826     // with bigger window until we are not failing low anymore.
827     while (1)
828     {
829         // Sort the moves before to (re)search
830         rml.sort();
831
832         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
833         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
834         {
835             // This is used by time management
836             FirstRootMove = (i == 0);
837
838             // Save the current node count before the move is searched
839             nodes = TM.nodes_searched();
840
841             // Reset beta cut-off counters
842             TM.resetBetaCounters();
843
844             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
845             // the standard output.
846             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
847
848             if (current_search_time() >= 1000)
849                 cout << "info currmove " << move
850                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
851
852             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
853             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
854
855             // Step 11. Decide the new search depth
856             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
857             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
858             newDepth = depth + ext;
859
860             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
861
862             // Step extra. Fail high loop
863             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
864             // high anymore.
865             value = - VALUE_INFINITE;
866
867             while (1)
868             {
869                 // Step 13. Make the move
870                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
871
872                 // Step extra. pv search
873                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
874                 // and for fail high research (value > alpha)
875                 if (i < MultiPV || value > alpha)
876                 {
877                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
878                     if (MultiPV > 1)
879                         alpha = -VALUE_INFINITE;
880
881                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
882                     value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
883                 }
884                 else
885                 {
886                     // Step 14. Reduced search
887                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
888                     bool doFullDepthSearch = true;
889
890                     if (    depth >= 3 * OnePly
891                         && !dangerous
892                         && !captureOrPromotion
893                         && !move_is_castle(move))
894                     {
895                         ss[0].reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
896                         if (ss[0].reduction)
897                         {
898                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
899                             value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
900                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
901                         }
902                     }
903
904                     // Step 15. Full depth search
905                     if (doFullDepthSearch)
906                     {
907                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
908                         ss[0].reduction = Depth(0);
909                         value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1, true, 0);
910
911                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
912                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
913                         if (value > alpha)
914                             value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
915                     }
916                 }
917
918                 // Step 16. Undo move
919                 pos.undo_move(move);
920
921                 // Can we exit fail high loop ?
922                 if (AbortSearch || value < beta)
923                     break;
924
925                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
926                 // the score before research in case we run out of time while researching.
927                 rml.set_move_score(i, value);
928                 update_pv(ss, 0);
929                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
930                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
931
932                 // Print information to the standard output
933                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
934
935                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
936                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
937                 researchCountFH++;
938
939             } // End of fail high loop
940
941             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
942             // was aborted because the user interrupted the search or because we
943             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
944             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
945             // move and/or PV.
946             if (AbortSearch)
947                 break;
948
949             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
950             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
951             int64_t our, their;
952             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
953             rml.set_beta_counters(i, our, their);
954             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
955
956             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
957             assert(value < beta);
958
959             // Step 17. Check for new best move
960             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
961                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
962             else
963             {
964                 // PV move or new best move!
965
966                 // Update PV
967                 rml.set_move_score(i, value);
968                 update_pv(ss, 0);
969                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
970                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
971
972                 if (MultiPV == 1)
973                 {
974                     // We record how often the best move has been changed in each
975                     // iteration. This information is used for time managment: When
976                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
977                     if (i > 0)
978                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
979
980                     // Print information to the standard output
981                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
982
983                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
984                     if (value > alpha)
985                         alpha = value;
986                 }
987                 else // MultiPV > 1
988                 {
989                     rml.sort_multipv(i);
990                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
991                     {
992                         cout << "info multipv " << j + 1
993                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
994                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
995                              << " time " << current_search_time()
996                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
997                              << " nps " << nps()
998                              << " pv ";
999
1000                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1001                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1002
1003                         cout << endl;
1004                     }
1005                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1006                 }
1007             } // PV move or new best move
1008
1009             assert(alpha >= *alphaPtr);
1010
1011             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1012
1013             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1014                 StopOnPonderhit = false;
1015         }
1016
1017         // Can we exit fail low loop ?
1018         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1019             break;
1020
1021         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1022         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1023         researchCountFL++;
1024
1025     } // Fail low loop
1026
1027     // Sort the moves before to return
1028     rml.sort();
1029
1030     return alpha;
1031   }
1032
1033
1034   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1035
1036   template <NodeType PvNode>
1037   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth,
1038                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1039
1040     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1041     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1042     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1043     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1044     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1045
1046     Move movesSearched[256];
1047     EvalInfo ei;
1048     StateInfo st;
1049     const TTEntry* tte;
1050     Move ttMove, move;
1051     Depth ext, newDepth;
1052     Value bestValue, value, oldAlpha;
1053     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1054     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1055     bool mateThreat = false;
1056     int moveCount = 0;
1057     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1058     oldAlpha = alpha;
1059
1060     if (depth < OnePly)
1061         return qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1062
1063     // Step 1. Initialize node and poll
1064     // Polling can abort search.
1065     init_node(ss, ply, threadID);
1066
1067     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1068     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1069         return Value(0);
1070
1071     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1072         return VALUE_DRAW;
1073
1074     // Step 3. Mate distance pruning
1075     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1076     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1077     if (alpha >= beta)
1078         return alpha;
1079
1080     // Step 4. Transposition table lookup
1081
1082     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1083     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1084     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1085
1086     tte = TT.retrieve(posKey);
1087     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1088
1089     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1090     // This is to avoid problems in the following areas:
1091     //
1092     // * Repetition draw detection
1093     // * Fifty move rule detection
1094     // * Searching for a mate
1095     // * Printing of full PV line
1096
1097     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1098     {
1099         // Refresh tte entry to avoid aging
1100         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove);
1101
1102         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1103         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1104     }
1105
1106     // Step 5. Evaluate the position statically
1107     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1108     isCheck = pos.is_check();
1109     if (!isCheck)
1110     {
1111         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1112             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1113         else
1114             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1115
1116         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1117         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1118     }
1119
1120     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1121     if (   !PvNode
1122         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1123         &&  ttMove == MOVE_NONE
1124         &&  ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1125         &&  depth < RazorDepth
1126         && !isCheck
1127         && !value_is_mate(beta)
1128         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1129     {
1130         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1131         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1132         if (v < rbeta)
1133             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1134             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1135             return v;
1136     }
1137
1138     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1139     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1140     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1141     if (   !PvNode
1142         &&  allowNullmove
1143         &&  depth < RazorDepth
1144         && !isCheck
1145         && !value_is_mate(beta)
1146         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1147         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1148         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1149
1150     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1151     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1152     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1153     // NullMoveMargin under beta.
1154     if (   !PvNode
1155         &&  allowNullmove
1156         &&  depth > OnePly
1157         && !isCheck
1158         && !value_is_mate(beta)
1159         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1160         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1161     {
1162         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1163
1164         // Null move dynamic reduction based on depth
1165         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1166
1167         // Null move dynamic reduction based on value
1168         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1169             R++;
1170
1171         pos.do_null_move(st);
1172
1173         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1174
1175         pos.undo_null_move();
1176
1177         if (nullValue >= beta)
1178         {
1179             // Do not return unproven mate scores
1180             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1181                 nullValue = beta;
1182
1183             if (depth < 6 * OnePly)
1184                 return nullValue;
1185
1186             // Do zugzwang verification search
1187             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1188             if (v >= beta)
1189                 return nullValue;
1190         } else {
1191             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1192             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1193             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1194             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1195             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1196             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1197             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1198                 mateThreat = true;
1199
1200             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1201             if (   depth < ThreatDepth
1202                 && ss[ply - 1].reduction
1203                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1204                 return beta - 1;
1205         }
1206     }
1207
1208     // Step 9. Internal iterative deepening
1209     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
1210         && ttMove == MOVE_NONE
1211         && (PvNode || (!isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)))
1212     {
1213         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1214         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply, false, threadID);
1215         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1216         tte = TT.retrieve(posKey);
1217     }
1218
1219     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1220     if (PvNode)
1221         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1222
1223     // Initialize a MovePicker object for the current position
1224     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1225     CheckInfo ci(pos);
1226
1227     // Step 10. Loop through moves
1228     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1229     while (   bestValue < beta
1230            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1231            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1232     {
1233       assert(move_is_ok(move));
1234
1235       if (move == excludedMove)
1236           continue;
1237
1238       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1239       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1240       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1241
1242       // Step 11. Decide the new search depth
1243       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1244
1245       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1246       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1247       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1248       if (   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1249           && tte
1250           && move == tte->move()
1251           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1252           && ext < OnePly
1253           && is_lower_bound(tte->type())
1254           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1255       {
1256           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1257
1258           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1259           {
1260               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1261               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1262
1263               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1264                   ext = OnePly;
1265           }
1266       }
1267
1268       newDepth = depth - OnePly + ext;
1269
1270       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1271       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1272
1273       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1274       if (   !PvNode
1275           && !isCheck
1276           && !dangerous
1277           && !captureOrPromotion
1278           && !move_is_castle(move)
1279           &&  move != ttMove)
1280       {
1281           // Move count based pruning
1282           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1283               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1284               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1285               continue;
1286
1287           // Value based pruning
1288           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount); // FIXME We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1289           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1290                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1291
1292           if (futilityValueScaled < beta)
1293           {
1294               if (futilityValueScaled > bestValue)
1295                   bestValue = futilityValueScaled;
1296               continue;
1297           }
1298       }
1299
1300       // Step 13. Make the move
1301       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1302
1303       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1304       // The first move in list is the expected PV
1305       if (PvNode && moveCount == 1)
1306           value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1307       else
1308       {
1309           // Step 14. Reduced search
1310           // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1311           bool doFullDepthSearch = true;
1312
1313           if (    depth >= 3 * OnePly
1314               && !dangerous
1315               && !captureOrPromotion
1316               && !move_is_castle(move)
1317               && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1318           {
1319               ss[ply].reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1320               if (ss[ply].reduction)
1321               {
1322                   value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1323                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1324               }
1325           }
1326
1327           // Step 15. Full depth search
1328           if (doFullDepthSearch)
1329           {
1330               ss[ply].reduction = Depth(0);
1331               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1332
1333               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1334               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1335               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1336               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1337                   value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1338           }
1339       }
1340
1341       // Step 16. Undo move
1342       pos.undo_move(move);
1343
1344       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1345
1346       // Step 17. Check for new best move
1347       if (value > bestValue)
1348       {
1349           bestValue = value;
1350           if (value > alpha)
1351           {
1352               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1353                   alpha = value;
1354
1355               update_pv(ss, ply);
1356               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1357                   ss[ply].mateKiller = move;
1358           }
1359       }
1360
1361       // Step 18. Check for split
1362       if (   TM.active_threads() > 1
1363           && bestValue < beta
1364           && depth >= MinimumSplitDepth
1365           && Iteration <= 99
1366           && TM.available_thread_exists(threadID)
1367           && !AbortSearch
1368           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1369           && TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1370                                  mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode))
1371           break;
1372     }
1373
1374     // Step 19. Check for mate and stalemate
1375     // All legal moves have been searched and if there are
1376     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1377     // If one move was excluded return fail low score.
1378     if (!moveCount)
1379         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1380
1381     // Step 20. Update tables
1382     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1383     // history counters, and killer moves.
1384     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1385         return bestValue;
1386
1387     if (bestValue <= oldAlpha)
1388         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1389
1390     else if (bestValue >= beta)
1391     {
1392         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1393         move = ss[ply].pv[ply];
1394         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1395         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1396         {
1397             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1398             update_killers(move, ss[ply]);
1399         }
1400     }
1401     else
1402         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1403
1404     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1405
1406     return bestValue;
1407   }
1408
1409
1410   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1411   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1412   // less than OnePly).
1413
1414   template <NodeType PvNode>
1415   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1416                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1417
1418     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1419     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1420     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1421     assert(depth <= 0);
1422     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1423     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1424
1425     EvalInfo ei;
1426     StateInfo st;
1427     Move ttMove, move;
1428     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1429     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1430     const TTEntry* tte = NULL;
1431     int moveCount = 0;
1432     Value oldAlpha = alpha;
1433
1434     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1435     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1436     init_node(ss, ply, threadID);
1437
1438     // After init_node() that calls poll()
1439     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1440         return Value(0);
1441
1442     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1443         return VALUE_DRAW;
1444
1445     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1446     // pruning, but only for move ordering.
1447     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1448     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1449
1450     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1451     {
1452         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1453
1454         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1455         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1456     }
1457
1458     isCheck = pos.is_check();
1459
1460     // Evaluate the position statically
1461     if (isCheck)
1462         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1463     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1464         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1465     else
1466         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1467
1468     if (!isCheck)
1469     {
1470         ss[ply].eval = staticValue;
1471         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1472     }
1473
1474     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1475     // at least beta.
1476     bestValue = staticValue;
1477
1478     if (bestValue >= beta)
1479     {
1480         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1481         if (!isCheck && !tte && ei.kingDanger[pos.side_to_move()] == 0)
1482             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1483
1484         return bestValue;
1485     }
1486
1487     if (bestValue > alpha)
1488         alpha = bestValue;
1489
1490     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1491     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1492
1493     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1494     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1495     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1496     // and we are near beta) will be generated.
1497     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1498     CheckInfo ci(pos);
1499     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1500     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1501
1502     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1503     while (   alpha < beta
1504            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1505     {
1506       assert(move_is_ok(move));
1507
1508       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1509
1510       // Update current move
1511       moveCount++;
1512       ss[ply].currentMove = move;
1513
1514       // Futility pruning
1515       if (   !PvNode
1516           &&  enoughMaterial
1517           && !isCheck
1518           && !moveIsCheck
1519           &&  move != ttMove
1520           && !move_is_promotion(move)
1521           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1522       {
1523           futilityValue =  futilityBase
1524                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1525                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1526
1527           if (futilityValue < alpha)
1528           {
1529               if (futilityValue > bestValue)
1530                   bestValue = futilityValue;
1531               continue;
1532           }
1533       }
1534
1535       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1536       evasionPrunable =   isCheck
1537                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1538                        && !pos.move_is_capture(move)
1539                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1540                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1541
1542       // Don't search moves with negative SEE values
1543       if (   !PvNode
1544           && (!isCheck || evasionPrunable)
1545           &&  move != ttMove
1546           && !move_is_promotion(move)
1547           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1548           continue;
1549
1550       // Make and search the move
1551       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1552       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1553       pos.undo_move(move);
1554
1555       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1556
1557       // New best move?
1558       if (value > bestValue)
1559       {
1560           bestValue = value;
1561           if (value > alpha)
1562           {
1563               alpha = value;
1564               update_pv(ss, ply);
1565           }
1566        }
1567     }
1568
1569     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1570     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1571     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1572         return value_mated_in(ply);
1573
1574     // Update transposition table
1575     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1576     if (bestValue <= oldAlpha)
1577     {
1578         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1579         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1580         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.kingDanger[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1581         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1582     }
1583     else if (bestValue >= beta)
1584     {
1585         move = ss[ply].pv[ply];
1586         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1587
1588         // Update killers only for good checking moves
1589         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1590             update_killers(move, ss[ply]);
1591     }
1592     else
1593         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1594
1595     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1596
1597     return bestValue;
1598   }
1599
1600
1601   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1602   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1603   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1604   // table, done a null move search, and searched the first move before
1605   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1606   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1607   // care of after we return from the split point.
1608
1609   template <NodeType PvNode>
1610   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1611
1612     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1613     assert(TM.active_threads() > 1);
1614
1615     StateInfo st;
1616     Move move;
1617     Depth ext, newDepth;
1618     Value value;
1619     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1620     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1621     int moveCount;
1622     value = -VALUE_INFINITE;
1623
1624     Position pos(*sp->pos);
1625     CheckInfo ci(pos);
1626     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1627     isCheck = pos.is_check();
1628
1629     // Step 10. Loop through moves
1630     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1631     lock_grab(&(sp->lock));
1632
1633     while (    sp->bestValue < sp->beta
1634            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1635            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1636     {
1637       moveCount = ++sp->moves;
1638       lock_release(&(sp->lock));
1639
1640       assert(move_is_ok(move));
1641
1642       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1643       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1644
1645       // Step 11. Decide the new search depth
1646       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1647       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1648
1649       // Update current move
1650       ss[sp->ply].currentMove = move;
1651
1652       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1653       if (   !PvNode
1654           && !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<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1696           if (ss[sp->ply].reduction)
1697           {
1698               Value localAlpha = sp->alpha;
1699               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1700               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1701           }
1702       }
1703
1704       // Step 15. Full depth search
1705       if (doFullDepthSearch)
1706       {
1707           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1708           Value localAlpha = sp->alpha;
1709           value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1710
1711           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1712               value = -search<PV>(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, false, threadID);
1713       }
1714
1715       // Step 16. Undo move
1716       pos.undo_move(move);
1717
1718       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1719
1720       // Step 17. Check for new best move
1721       lock_grab(&(sp->lock));
1722
1723       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1724       {
1725           sp->bestValue = value;
1726
1727           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1728           {
1729               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1730                   sp->stopRequest = true;
1731
1732               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1733                   sp->alpha = value;
1734
1735               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1736
1737               if (PvNode && value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1738                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1739           }
1740       }
1741     }
1742
1743     /* Here we have the lock still grabbed */
1744
1745     sp->slaves[threadID] = 0;
1746     sp->cpus--;
1747
1748     lock_release(&(sp->lock));
1749   }
1750
1751   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
1752   // (search() qsearch(), and so on) and initializes the
1753   // search stack object corresponding to the current node. Once every
1754   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
1755   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
1756
1757   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
1758
1759     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1760     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1761
1762     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1763
1764     if (threadID == 0)
1765     {
1766         NodesSincePoll++;
1767         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
1768         {
1769             poll();
1770             NodesSincePoll = 0;
1771         }
1772     }
1773     ss[ply].init(ply);
1774     ss[ply + 2].initKillers();
1775   }
1776
1777   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1778   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1779   // current node.
1780
1781   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
1782
1783     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1784
1785     int p;
1786
1787     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1788
1789     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1790         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1791
1792     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1793   }
1794
1795
1796   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1797   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1798   // the PV at the parent node.
1799
1800   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
1801
1802     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1803
1804     int p;
1805
1806     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1807
1808     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1809         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1810
1811     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1812   }
1813
1814
1815   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1816   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1817   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1818   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1819   // second move is assumed to be a move from the current position.
1820
1821   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1822
1823     Square f1, t1, f2, t2;
1824     Piece p;
1825
1826     assert(move_is_ok(m1));
1827     assert(move_is_ok(m2));
1828
1829     if (m2 == MOVE_NONE)
1830         return false;
1831
1832     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1833     f2 = move_from(m2);
1834     t1 = move_to(m1);
1835     if (f2 == t1)
1836         return true;
1837
1838     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1839     t2 = move_to(m2);
1840     f1 = move_from(m1);
1841     if (t2 == f1)
1842         return true;
1843
1844     // Case 3: Moving through the vacated square
1845     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1846         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1847       return true;
1848
1849     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1850     p = pos.piece_on(t1);
1851     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1852         return true;
1853
1854     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1855     if (    piece_is_slider(p)
1856         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1857         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1858     {
1859         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1860         // move is the opposite of the checking piece.
1861         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1862         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1863
1864         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1865             return true;
1866     }
1867     return false;
1868   }
1869
1870
1871   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1872   // eventually compensated for the ply.
1873
1874   bool value_is_mate(Value value) {
1875
1876     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1877
1878     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1879           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1880   }
1881
1882
1883   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1884   // killer moves of that ply.
1885
1886   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
1887
1888       const Move* k = ss.killers;
1889       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1890           if (*k == m)
1891               return true;
1892
1893       return false;
1894   }
1895
1896
1897   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1898   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1899   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1900   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1901   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1902   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1903   template <NodeType PvNode>
1904   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1905                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1906
1907     assert(m != MOVE_NONE);
1908
1909     Depth result = Depth(0);
1910     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1911
1912     if (*dangerous)
1913     {
1914         if (moveIsCheck)
1915             result += CheckExtension[PvNode];
1916
1917         if (singleEvasion)
1918             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1919
1920         if (mateThreat)
1921             result += MateThreatExtension[PvNode];
1922     }
1923
1924     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1925     {
1926         Color c = pos.side_to_move();
1927         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1928         {
1929             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1930             *dangerous = true;
1931         }
1932         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1933         {
1934             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1935             *dangerous = true;
1936         }
1937     }
1938
1939     if (   captureOrPromotion
1940         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1941         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1942             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1943         && !move_is_promotion(m)
1944         && !move_is_ep(m))
1945     {
1946         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1947         *dangerous = true;
1948     }
1949
1950     if (   PvNode
1951         && captureOrPromotion
1952         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1953         && pos.see_sign(m) >= 0)
1954     {
1955         result += OnePly/2;
1956         *dangerous = true;
1957     }
1958
1959     return Min(result, OnePly);
1960   }
1961
1962
1963   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
1964   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
1965   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
1966   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
1967   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
1968   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
1969   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
1970
1971   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
1972
1973     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
1974   }
1975
1976
1977   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
1978   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
1979   // candidates for pruning.
1980
1981   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1982
1983     assert(move_is_ok(m));
1984     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
1985     assert(!pos.move_is_check(m));
1986     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1987     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1988
1989     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1990
1991     // Prune if there isn't any threat move
1992     if (threat == MOVE_NONE)
1993         return true;
1994
1995     mfrom = move_from(m);
1996     mto = move_to(m);
1997     tfrom = move_from(threat);
1998     tto = move_to(threat);
1999
2000     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2001     if (mfrom == tto)
2002         return false;
2003
2004     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2005     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2006     if (   pos.move_is_capture(threat)
2007         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2008             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2009         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2010         return false;
2011
2012     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2013     // prune safe moves which block its ray.
2014     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2015         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2016         && pos.see_sign(m) >= 0)
2017         return false;
2018
2019     return true;
2020   }
2021
2022
2023   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2024   // can be used at a given point in search.
2025
2026   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2027
2028     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2029
2030     return   (   tte->depth() >= depth
2031               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2032               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2033
2034           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2035               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2036   }
2037
2038
2039   // refine_eval() returns the transposition table score if
2040   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2041
2042   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2043
2044       if (!tte)
2045           return defaultEval;
2046
2047       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2048
2049       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2050           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2051           return v;
2052
2053       return defaultEval;
2054   }
2055
2056
2057   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2058   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2059
2060   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2061                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2062
2063     Move m;
2064
2065     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2066
2067     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2068     {
2069         m = movesSearched[i];
2070
2071         assert(m != move);
2072
2073         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2074             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2075     }
2076   }
2077
2078
2079   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2080   // among the killer moves of that ply.
2081
2082   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2083
2084     if (m == ss.killers[0])
2085         return;
2086
2087     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2088         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2089
2090     ss.killers[0] = m;
2091   }
2092
2093
2094   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2095   // the static position evaluation before and after the move.
2096
2097   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2098
2099     if (   m != MOVE_NULL
2100         && before != VALUE_NONE
2101         && after != VALUE_NONE
2102         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2103         && !move_is_castle(m)
2104         && !move_is_promotion(m))
2105         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2106   }
2107
2108
2109   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2110   // since the beginning of the current search.
2111
2112   int current_search_time() {
2113
2114     return get_system_time() - SearchStartTime;
2115   }
2116
2117
2118   // nps() computes the current nodes/second count.
2119
2120   int nps() {
2121
2122     int t = current_search_time();
2123     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2124   }
2125
2126
2127   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2128   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2129   // search.
2130
2131   void poll() {
2132
2133     static int lastInfoTime;
2134     int t = current_search_time();
2135
2136     //  Poll for input
2137     if (Bioskey())
2138     {
2139         // We are line oriented, don't read single chars
2140         std::string command;
2141
2142         if (!std::getline(std::cin, command))
2143             command = "quit";
2144
2145         if (command == "quit")
2146         {
2147             AbortSearch = true;
2148             PonderSearch = false;
2149             Quit = true;
2150             return;
2151         }
2152         else if (command == "stop")
2153         {
2154             AbortSearch = true;
2155             PonderSearch = false;
2156         }
2157         else if (command == "ponderhit")
2158             ponderhit();
2159     }
2160
2161     // Print search information
2162     if (t < 1000)
2163         lastInfoTime = 0;
2164
2165     else if (lastInfoTime > t)
2166         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2167         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2168         lastInfoTime = 0;
2169
2170     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2171     {
2172         lastInfoTime = t;
2173
2174         if (dbg_show_mean)
2175             dbg_print_mean();
2176
2177         if (dbg_show_hit_rate)
2178             dbg_print_hit_rate();
2179
2180         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2181              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2182     }
2183
2184     // Should we stop the search?
2185     if (PonderSearch)
2186         return;
2187
2188     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2189                            && !AspirationFailLow
2190                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2191
2192     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2193                      || stillAtFirstMove;
2194
2195     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2196         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2197         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2198         AbortSearch = true;
2199   }
2200
2201
2202   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2203   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2204   // it correctly predicted the opponent's move.
2205
2206   void ponderhit() {
2207
2208     int t = current_search_time();
2209     PonderSearch = false;
2210
2211     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2212                            && !AspirationFailLow
2213                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2214
2215     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2216                      || stillAtFirstMove;
2217
2218     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2219         AbortSearch = true;
2220   }
2221
2222
2223   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2224
2225   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2226
2227     for (int i = 0; i < 3; i++)
2228     {
2229         ss[i].init(i);
2230         ss[i].initKillers();
2231     }
2232   }
2233
2234
2235   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2236   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2237   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2238   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2239   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2240   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2241
2242   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2243
2244     std::string command;
2245
2246     while (true)
2247     {
2248         if (!std::getline(std::cin, command))
2249             command = "quit";
2250
2251         if (command == "quit")
2252         {
2253             Quit = true;
2254             break;
2255         }
2256         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2257             break;
2258     }
2259   }
2260
2261
2262   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2263   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2264
2265   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2266
2267     cout << "info depth " << Iteration
2268          << " score " << value_to_string(value)
2269          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2270             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2271          << " time "  << current_search_time()
2272          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2273          << " nps "   << nps()
2274          << " pv ";
2275
2276     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2277         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2278
2279     cout << endl;
2280
2281     if (UseLogFile)
2282     {
2283         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2284             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2285
2286         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2287                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2288     }
2289   }
2290
2291
2292   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2293   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2294   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2295   // threads and one for Windows threads.
2296
2297 #if !defined(_MSC_VER)
2298
2299   void* init_thread(void *threadID) {
2300
2301     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2302     return NULL;
2303   }
2304
2305 #else
2306
2307   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2308
2309     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2310     return 0;
2311   }
2312
2313 #endif
2314
2315
2316   /// The ThreadsManager class
2317
2318   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2319   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2320   // counters used to sort the moves at root.
2321
2322   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2323
2324     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2325         threads[i].nodes = 0ULL;
2326   }
2327
2328   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2329
2330     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2331         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2332   }
2333
2334   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2335
2336     int64_t result = 0ULL;
2337     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2338         result += threads[i].nodes;
2339
2340     return result;
2341   }
2342
2343   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2344
2345     our = their = 0UL;
2346     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2347     {
2348         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2349         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2350     }
2351   }
2352
2353
2354   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2355   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2356   // object for which the current thread is the master.
2357
2358   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2359
2360     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2361
2362     while (true)
2363     {
2364         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2365         // master should exit as last one.
2366         if (AllThreadsShouldExit)
2367         {
2368             assert(!sp);
2369             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2370             return;
2371         }
2372
2373         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2374         // instead of wasting CPU time polling for work.
2375         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2376         {
2377             assert(!sp);
2378             assert(threadID != 0);
2379             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2380
2381 #if !defined(_MSC_VER)
2382             lock_grab(&WaitLock);
2383             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2384                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2385             lock_release(&WaitLock);
2386 #else
2387             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2388 #endif
2389         }
2390
2391         // If thread has just woken up, mark it as available
2392         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2393             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2394
2395         // If this thread has been assigned work, launch a search
2396         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2397         {
2398             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2399
2400             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2401
2402             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2403                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2404             else
2405                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2406
2407             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2408
2409             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2410         }
2411
2412         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2413         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2414         if (sp && sp->cpus == 0)
2415         {
2416             // Because sp->cpus is decremented under lock protection,
2417             // be sure sp->lock has been released before to proceed.
2418             lock_grab(&(sp->lock));
2419             lock_release(&(sp->lock));
2420
2421             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2422
2423             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2424             return;
2425         }
2426     }
2427   }
2428
2429
2430   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2431   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2432   // objects.
2433
2434   void ThreadsManager::init_threads() {
2435
2436     volatile int i;
2437     bool ok;
2438
2439 #if !defined(_MSC_VER)
2440     pthread_t pthread[1];
2441 #endif
2442
2443     // Initialize global locks
2444     lock_init(&MPLock, NULL);
2445     lock_init(&WaitLock, NULL);
2446
2447 #if !defined(_MSC_VER)
2448     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2449 #else
2450     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2451         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2452 #endif
2453
2454     // Initialize SplitPointStack locks
2455     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2456         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2457         {
2458             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2459             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2460         }
2461
2462     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2463     AllThreadsShouldExit = false;
2464
2465     // Threads will be put to sleep as soon as created
2466     AllThreadsShouldSleep = true;
2467
2468     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2469     ActiveThreads = 1;
2470     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2471     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2472         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2473
2474     // Launch the helper threads
2475     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2476     {
2477
2478 #if !defined(_MSC_VER)
2479         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2480 #else
2481         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2482 #endif
2483
2484         if (!ok)
2485         {
2486             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2487             Application::exit_with_failure();
2488         }
2489
2490         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2491         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2492     }
2493   }
2494
2495
2496   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2497   // helper threads exit cleanly.
2498
2499   void ThreadsManager::exit_threads() {
2500
2501     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2502     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2503     wake_sleeping_threads();
2504
2505     // This makes the threads to exit idle_loop()
2506     AllThreadsShouldExit = true;
2507
2508     // Wait for thread termination
2509     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2510         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2511
2512     // Now we can safely destroy the locks
2513     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2514         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2515             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2516
2517     lock_destroy(&WaitLock);
2518     lock_destroy(&MPLock);
2519   }
2520
2521
2522   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2523   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2524   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2525
2526   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2527
2528     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2529
2530     SplitPoint* sp;
2531
2532     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2533     return sp != NULL;
2534   }
2535
2536
2537   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2538   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2539   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2540   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2541   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2542   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2543   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2544
2545   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2546
2547     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2548     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2549     assert(ActiveThreads > 1);
2550
2551     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2552         return false;
2553
2554     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2555     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2556
2557     if (localActiveSplitPoints == 0)
2558         // No active split points means that the thread is available as
2559         // a slave for any other thread.
2560         return true;
2561
2562     if (ActiveThreads == 2)
2563         return true;
2564
2565     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2566     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2567     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2568     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2569         return true;
2570
2571     return false;
2572   }
2573
2574
2575   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2576   // a slave for the thread with threadID "master".
2577
2578   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2579
2580     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2581     assert(ActiveThreads > 1);
2582
2583     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2584         if (thread_is_available(i, master))
2585             return true;
2586
2587     return false;
2588   }
2589
2590
2591   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2592   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2593   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2594   // split point objects), the function immediately returns false. If
2595   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2596   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2597   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2598   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2599   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2600   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2601   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2602
2603   template <bool Fake>
2604   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply, Value* alpha,
2605                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2606                              int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2607     assert(p.is_ok());
2608     assert(sstck != NULL);
2609     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2610     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2611     assert(*bestValue <= *alpha);
2612     assert(*alpha < beta);
2613     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2614     assert(depth > Depth(0));
2615     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2616     assert(ActiveThreads > 1);
2617
2618     SplitPoint* splitPoint;
2619
2620     lock_grab(&MPLock);
2621
2622     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2623     // active split points, don't split.
2624     if (   !available_thread_exists(master)
2625         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2626     {
2627         lock_release(&MPLock);
2628         return false;
2629     }
2630
2631     // Pick the next available split point object from the split point stack
2632     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2633
2634     // Initialize the split point object
2635     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2636     splitPoint->stopRequest = false;
2637     splitPoint->ply = ply;
2638     splitPoint->depth = depth;
2639     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2640     splitPoint->alpha = *alpha;
2641     splitPoint->beta = beta;
2642     splitPoint->pvNode = pvNode;
2643     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2644     splitPoint->master = master;
2645     splitPoint->mp = mp;
2646     splitPoint->moves = *moves;
2647     splitPoint->cpus = 1;
2648     splitPoint->pos = &p;
2649     splitPoint->parentSstack = sstck;
2650     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2651         splitPoint->slaves[i] = 0;
2652
2653     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2654     threads[master].activeSplitPoints++;
2655
2656     // If we are here it means we are not available
2657     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2658
2659     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2660     for (int i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2661         if (thread_is_available(i, master))
2662         {
2663             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2664             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2665             splitPoint->slaves[i] = 1;
2666             splitPoint->cpus++;
2667         }
2668
2669     assert(Fake || splitPoint->cpus > 1);
2670
2671     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2672     lock_release(&MPLock);
2673
2674     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2675     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2676     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2677         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2678         {
2679             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2680
2681             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2682
2683             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2684         }
2685
2686     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2687     // which it will instantly launch a search, because its state is
2688     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2689     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2690     // loop when all threads have finished their work at this split point
2691     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2692     idle_loop(master, splitPoint);
2693
2694     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2695     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2696     lock_grab(&MPLock);
2697
2698     *alpha = splitPoint->alpha;
2699     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2700     threads[master].activeSplitPoints--;
2701     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2702
2703     lock_release(&MPLock);
2704     return true;
2705   }
2706
2707
2708   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2709   // to start a new search from the root.
2710
2711   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2712
2713     assert(AllThreadsShouldSleep);
2714     assert(ActiveThreads > 0);
2715
2716     AllThreadsShouldSleep = false;
2717
2718     if (ActiveThreads == 1)
2719         return;
2720
2721 #if !defined(_MSC_VER)
2722     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2723     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2724     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2725 #else
2726     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2727         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2728 #endif
2729
2730   }
2731
2732
2733   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2734   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2735   // finished the job and should be idle.
2736
2737   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2738
2739     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2740
2741     // This makes the threads to go to sleep
2742     AllThreadsShouldSleep = true;
2743   }
2744
2745   /// The RootMoveList class
2746
2747   // RootMoveList c'tor
2748
2749   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2750
2751     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2752     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2753     StateInfo st;
2754     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2755
2756     // Generate all legal moves
2757     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2758
2759     // Add each move to the moves[] array
2760     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2761     {
2762         bool includeMove = includeAllMoves;
2763
2764         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2765             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2766
2767         if (!includeMove)
2768             continue;
2769
2770         // Find a quick score for the move
2771         init_ss_array(ss);
2772         pos.do_move(cur->move, st);
2773         moves[count].move = cur->move;
2774         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2775         moves[count].pv[0] = cur->move;
2776         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2777         pos.undo_move(cur->move);
2778         count++;
2779     }
2780     sort();
2781   }
2782
2783
2784   // RootMoveList simple methods definitions
2785
2786   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2787
2788     moves[moveNum].nodes = nodes;
2789     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2790   }
2791
2792   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2793
2794     moves[moveNum].ourBeta = our;
2795     moves[moveNum].theirBeta = their;
2796   }
2797
2798   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2799
2800     int j;
2801
2802     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2803         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2804
2805     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2806   }
2807
2808
2809   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2810   // iteration.
2811
2812   void RootMoveList::sort() {
2813
2814     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2815   }
2816
2817
2818   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2819   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2820   // correctly in MultiPV mode.
2821
2822   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2823
2824     int i,j;
2825
2826     for (i = 1; i <= n; i++)
2827     {
2828         RootMove rm = moves[i];
2829         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2830             moves[j] = moves[j - 1];
2831
2832         moves[j] = rm;
2833     }
2834   }
2835
2836 } // namspace